Способ получения чугуна в вагранке

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1511 С 21 С 1/О САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Липецкий политехнический институт и Липецкий металлургический завод "Свободный сокол"(56) 1, Пивоварский Е. Высококачест венный чугун. И., 1965, т.2, с. 959.2. Авторское свидетельство СССР В 832282, кл, Р 27 В 1/08, 1979, (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА В ЗАГРАНКЕ, включающий ввод в вагранку металлошихты, кокса, флюса в количестве 3-6 Х от веса метаплошихты, содержащего известняк и шлак от произ-,водства марганцевых ферросплавов с последующим их нагревоми расплавлением, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью стабилизации химического состава .чугуна и повышения качества отливок, одновременно со шлаком от производства марганцевых ферросплавов и известняком в вагранку вводят шлак от производства ферросилиция, причем шлак от производства марганцевых ферросплавов загружается с коксом, известняк и шлак от производства ферросилиция - с металлошихтой, а соотношение шлака от производства марганцевых ферросплавов, известняка и шлака от производства ферросилиция 3 составляет 1:(3-5):(2-6) соответственно.Изобретение относится к черной металлургии, а именно к получению чугуна в ваграночных печах.Известен способ получения чугуна в ваграночных печах с использованием. 5 нввестнкка в качестве отвеса 1,Недостатками этого способа являются расход тепла на разложение известняка, позднее шлакообразование, повышенный угар (" 20%) кремния и 1 О марганца, повышенные требования ккачеству известняка по содержанию вредных примесей.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности,и достигаемому эффекту является способ получения чугуна в вагранке, включающий ввод металлошихты, кокса и флюса, содержащего известняк и шлак от производства марганцевых ферросплавов, в количестве 3-6% от веса металло"шихты 12.Недостатком указанного способа является низкое качество отливок,25 получаемых при заливке чугуна в водо охлаждаемый кокиль. В частности, это проявляется в высоком. уровне брака чугунных труб по поперечным микротре. щинам из-за дестабилизации температуры и состава чугуна по марганцу иЗО кремнию, возникающей при использовании в качестве флюса шлака от проиэвод-.т ства марганцевых ферросплавов. Цель изобретения - стабилизацияхимического состава чугуна и повышение качества отливок,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу получения чугуна4 Ов вагранке, включающему ввод в вагранку металлошихты, кокса, флюса вколичестве 3-6% от веса металлошихты,содержащего известняк и шлак от производства марганцевых Ферросплавов с45последующим их нагревом н расплавлением, одновременно со шлаком от про/иэводства марганцевых ферросплавов низвестняком в вагранку вводят шлакот производства ферросилиция, причемшлак от производства марганцевых фер Оросплавов загружается с.коксом, известняк и шлак от производства ферросилиция - с металлошихтой, а соотношение шлака от производства марганцевых ферросплавов, известняка ишлака от производства Ферросилициясоставляет 1:(3-5)е(2-6) соответственно. Состав шлаков от производства фер.росилиция и марганцевых феррасплавовприведен в табл.1.Порядок ввода составляющих флюсав вагранку и соотношение компонентоввыбраны с целью повышения качестваотливок за счет стабилизации химического состава чугуна по марганцу икремнию, его рафинирования образующимися легкоплавкими жидкоподвижнымиваграночными шлаками, повышения температуры чугуна и уменьшения содержания в нем серы.При загрузке в вагранку шлака отпроизводства ферросилиция и известняка вместе с металлошихтой быстроформируется легкоплавкий жидкоподвижный шлак, хорошо смачивающий поверхность еще твердой металлошихты,Формирование такого шлака происходитблагодаря образованию многокомпонентных легкоплавких соединений. Жидкийшлак предохраняет поверхность чугунаот окисления, что ведет к снижениюугара кремния, марганца и железа.Кроме этого, глинозем, содержащийсяв шлаке от производства ферросилицияспособствует восстановлению окисловмарганца и кремния, Эти факторы приводят к стабилизации состава чугунапо марганцу и кремнию. После расплавления металлошихты шлак рафинируетжидкий металл, очищая его от неме"таллических включений и газов. Приокислении углерода и разложениикарбида кремния, содержащихся вшлаке от производства Ферросилициявыделяется значительное количествотеплав что позволяет снизить расходкокса или повысить температуру чугуна. Оба эти фактора способствуютснижению содержания серы в чугуне,так как кокс является основным ееисточником, а повышение температурыувеличивает обессеривающую способность шлаков. Ферросилиций, содержащийся в шлаке от производства ферросилиция, усваивается чугуном. Стабилизация состава чугуна по марганцуи кремнию, рафинирование металла,повышение его температуры и снижениесодержания серы приводят к повышениюкачества отливок, в частности куменьшению брака по поперечным микротрещинам при литье чугунных труб вводоохлаждаемый кокильЕсли шлак от производства Ферросилиция и известняк загружать вместе3 1092 с коксом, то положительный эффект не, достигается гак как в этом случае жидкий шлак, смачивая поверхность кусков кокса, препятствует его активному горению, что нарушает нормальный ход плавки.Шпак от производства марганцевых ферросплавов норошо ассимилирует серу .кокса, поэтому загружается в вагранку вместе с топливной колошей, После 10 расплавления шлак от производства марганцевых ферросплавов довольно вязок и не препятствует горению кока однако благодаря высокому содержайию СаО и Мп он хорошо связывает 15 серу из золы кокса, препятствуя ее переходу в металл. По мере схода шихд ты шлак от производства марганцевых ферросплавов присоединяет золу кокса, и смешивается со шлаком, образовавшим 20 ся из известняка и шлака от производства ферросилиция, формируя конечный легкоплавкий ваграночный шлак, обладающий высокой рафинирующей способностью, 25Загрузка шлака от производства марганцевых ферросплавов вместе с металлошихтой приводит к повышению содержания серы в чугуне, что снижает качество отливок. ф ЗО В табл,2 и 3 приведены примерыреализации предлагаемого способа.Выплавку:чугуна производят в вагранках производительностью 30 т/ч, 35 работающих на холодном дутье с расий ходом воздуха 90-140 нм 5/мин на 1 м сечения вагранки. Средний химическийсостав чугуна,: С 3,4-3,8; Яд 1,5- 2,2;.Мп 0,50-0,90; Р 0,3-0,5; БО,1 40 Средний расход кокса 123 кг на 1 т жидкого чугуна. Вес металлической, колоши 3100 кг, вес топливной колоши 350 кг.,уЧугунные раструбные напорные трубы 45 диаметром 100 н 150 мм отливают в стальной водоохлаждаемый кокиль центробежным способом на машине ЛНА. Для снятия отбела и внутренних напряжений все отлитые трубы подвергают 50 ся высокотемпературному графитизирующему отжигу в проходной отжигательной печи конвейерного типа, работающей на природном газе. Длительность отжига 30-35 мин, температура в зоне 55 подогрева 900-980 С, в зоне выдержки 850-900 С, После отжига и очистки трубы проходят гидравлические испыта 184 4ния под давлением 2,45-4,12 ИПа взависимости от класса труб.Для определения оптимального порядказагрузки составляющих флюса былоопробовано восемь возможных вариантонх загрузки (опыты 2-9, табл.2),При выплавке чугуна по прототипусоотношение количества шлака от производства марганцевых ферросплавови известняка взято равным среднему1:1,38, а их суммарное количествосоставляет 4,5% от веса .металлошихты.Шпак от производства марганцевыхФерросплавов и известняк загружаютвместе с металлошихтой,При выплавке чугуна по предлагаемому способу,. соотношение количествшпака от производства марганцевыхферросплавов, известняка и шлака отпроизводства Ферросилиция (опыты2-9, табл,2) взято 1;4:4 соответст-.,венно; а их суммарное количествосоставляет 4,5 от веса металлошихты.При выплавке чугуна по предлагае-мому способу с загрузкой известняка,шпака от производства ферросилиция ишлака от производства марганцевыхферросплавов с металлошихтой (опыт 2)как в прототипе (опыт 1) значительносдается брак труб, а температурачугуна остается практически на томже уровне, Оптимальным "вариантом загрузки является ввод известняка ишлака от производства ферросилиция сметаллошихтой, а шлака от производства марганцевых Ферросплавов - с коксом (опыт 5). В этом случае брак трубминимален, в 8,4 раза меньше, чемпри выплавке чугуна по прототипу.В табл.З приведены данные о влияч.нии соотношения количеств шлака отпроизводства марганцевых ферросплавов, известняка и шлака от производства ферросилиция во флюсе на качество труб, температуру чугуна исодержание в нем серы.При осуществлении данного способавыплавки чугуна (опыты 1-11, габл.З)загрузка шлака от производства мар-.ганцевых ферросплавов производитсявместе с коксом, а шлака от производства ферросилиция и известняка - сметаллошихтой. Для получения сопоставимых данных при реализации способа:выплавки чугуна по прототипу (опыт12, табл.З) загрузку шлака от производства марганцевых ферросплавовпроизводят с коксом, а известняка -с металлошихтой. Общее количествофлюса составляет 4,5 Е от веса металлозавалки,Как следует иэ приведенных в,табл.З данных наилучшие результаты 5дали опыты 2,5,6,9,19, в которыхсоотношение компонентов флюса соответствует величине 1:(3-5);(2-6),являющейся оптимальной, При расходешлака от производства марганцевыхФерросплавов меньше оптимального(опыт 1) увеличивается содержаниесеры в жидком чугуне, так как меньшееее количество ассимилируется шлаком.Повьнпение содержания серы в чугуне 15приводит к увеличению брака труб.При расходе шлака от производствамарганцевых Ферросплавов вьппе оптимального (опыт 3) не происходитдальнейшего уменьшения содержания 20серы в чугуне, но при этом наблюда-.ется зарастание футеровки вагранкив зоне фурм, что ведет к нарушениюрежима дутья и является Фактором,понижающим температуру. Снижение тем-пературы ведет к возрастанию бракатруб егПри расходе известняка меньшеоптимального количества (опыт 4)в вагранке образуется вязкий трудно- ЗОудаляемьв": шлак с низкой рафинирующейспособностью. Ухудшение рафинированияметалла приводит к возрастанию бракатруб, При расходе известняка вышеоптимального (опыт 7) не происходит Зснижения брака по сравнению с планками с количеством известняка в пре-,делах оптимума, но вследствие большего расхода тепла на разложение известняка несколько снижается темпера тура чугуна,Расход шпака от производства ферросилиция ниже оптимального количества (опыт 8) не позволяет получитьваграночный шлак с высокой рафинирующей способностью и увеличить температуру чугуна, что приводит к возрас"танию брака труб, Если расход шлакаот производства Ферросилиция вышеоптимального (опыт 11), то снижается 50стойкость футеровки вагранки, а дальнейшего понижения брака труб не на-гблюдается, Таблица 1 1Компонент Содержание, вес.й, вшлаке от производства Ферросили- марганцевых ция ферросплавов 81 С 9-17 А 1 0 13-20 СаО 11-22 3"8 15-45 0,6-1,424-333,5-4,5 1-5 ИяоБх 02С 30-50 1-3 РеО 10-20 ИпО,и)Здж До 10 В виде включений ферросплава. Как видно из табл.З (опыт 12), при изготовлечии труб из чугуна, выплавленного по прототипу, их брак - существенно возрастает из-эа снижения температуры чугуна и ухудшения рафинирующей способности ваграночного шлака.Результаты химического анализа чугуна, который проводится через каждые 4 ч в ходе 5-суточной вагра- ночной плавки, показывают увеличение стабильности содержания марганца и кремния по сравнению с прототипом, Так, при плавке по прототипу дисперсии концентраций кремния и марганца в чугуне соответственно. равны 0,041 и 0,0032, а при выплавке чугуна по предлагаемому способу - 0,023 и 0,0017. Стабилизация содержания марганца и кремния в чугуне позволяет зафиксировать брак литья на низком уровне.Использование предлагаемого способа позволяет снизить брак литья на 0,743. Экономический эффект от использования изобретения составит 132448 руб/год.8Таблица 2 1092,184Брактруб,Е Опыты Йзвестняк Шлак производства ферросилиция а мюш,метал- кокс лошихметалта лоших- кокс та окс ло ототип 0,84 3 Заявляемый спосо 1375 3 3 4 70 25 5 139 1345 133 1370 б л и ц а,3 1395 0,08 0,7,О Порядок загрузки составляющих флюса Шлак производствамарганцевыхферро- сплавов Температура чугуна на. желобе,оО 0 75 0,10 0,57 0,44 0,71 0,27%Ъ)Снижение стойкости футеровки. Составитель Е.НоткинРедактор Л.Авраменко Техред Т.Маточка Корректор О,Билака ЧФ мЭа еФЗаказ 3209/17 Тираж 540 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРао делам изобретений и открытий113035, Москва-, Ж, Раушская .наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1 ):4:6,512 Прототйп 1390 0,045 0,11 о 1390 0,045 0,11 1350 0,055 0,90