Способ внепечной обработки жидкого чугуна в ковше

(51)4 С 21 С 1 00 ЕЛЬСТВУ ии ика,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВ(71) Институт черной металлург(54)(57) СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИЖИДКОГО ЧУГУНА В КОВШЕ, включающийввод в расплав шлакообразующегоматериала и магнийсодержащего реагента, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения степени использования магния и снижения расхода присаживаемых шлакообразующихматериалов, предварительно определяют химический эквивалент и показатель стехиометрии первичного шлака,а ввод в расплав шпакообразующегоматериала осуществляют в количестве,обеспечивающем в наведенном шлакехимический эквивалент и показательстехиометрии, равные (-2, 1) - (-3,5)и 0,66 - 0,85 соответственно, причемсоотношение этих величин должноудовлетворять условию6 е (16, 62 Р -13, 42,где Ь е - химический эквивалент;Р - показатель стехиометрии.. Кц р й имр 0415 + 0,045, (2)4 635 (йфМе) э где Еэ Еие -22 Кц, Ср(Изобретение относится к черной металлургии, в частности к внепечной обработке металла, и может быть испольэовано.для десульфурации, рафинирования и модифицирования жидкого чугуна.Целью изобретения является повышение степени использования магния и снижение расхода присаживаемых0 шлакообразующих материалов.Предлагаемый способ внепечной обработки жидкого чугуна включает предварительное определение реакционной способности имеющихся при осуществлении способа шлаковых систем, на ос 5 новании чего регулируется расход магния и шлакообраэующих материалов.Для оценки реакционной способности шлака целесообразно использовать1 химический эквивалент - ае, показывающий среднестатическое число электронов, участвующих в образовании связи катион - анион для шлака данного состава, а для оценки потенциальной возможности структуры25 шпакаразместить атомы серы - показатель стехиометрии -р , показывающий отношение числа катионов к числу анионов.Эти показатели определяют по хим составу шлака, решая систему уравнений, описывающих условия стабильности анионной (Э) и катионной (Ме) подрешеток шлакового расплаваК цм.е /Кнэ35Еэ(Э-Ме) -2 (Э-Э) = - "- ----+58193(Мбз) 1948+1,07; (1) заряд анионов в связях типаЭ-Ме, Э-Э, Ме-Ме;заряд катионов в связях типа 45Э-Ме, Э-Э, Ме-Ме;радиусы ионов в связях типаЭ-Ме;характеристика химическойиндивидуальности атомов Э 50и Ме. являются аддитивными величи- нами, для определения которых многокомeонентные систе мы типа СаО - 810 е - 103 - М 80 приводятся к виду Са аЯд Ь 1.с Мя д 0 ш,где а, Ь, с, д - мольные доли соответствующих катионов в катионной подрешетке при условии, что ш=1, т,е.а+Ь+с+д=(1,Записывая состав шлака как МерО получаем2(Э-Ме) =1 Е о(О-Са) а+Е (0-81) Ь+ +2,(0-1) с+2(О-М 8) сЦ ш; (3) гфМе=грСа а+рБд Ь+8 К 1 с++18 Ы М 8 д (4) и т,д. для всех параметров, входящих в уравнения (1) и (2). Согласно уравнениям (1) и (2) значения Е и Кц в разных связях выражаются как функция взаимосвязанных межядерных расстояний д.р и дмр.р, Поэтому решение системы (1) - (2) сводится к определению методом последовательных приближений величины др.з, соответствующей заданному составу шлака. По дмрзатеи расчитывается параметр де, численно равный среднестатическому числу электронов, локалиэуемых в гомогенном оксидном расплаве на связующих )орбиталях в направлении Ме-Эье=(4 е -0 а+Лез; -0 Ь+ье -0 с+(5) Для смеси окислов д е является модельным параметром, характеризующимхимическую индивидуальность исследуемого расплава. Наряду с ье в качестве независимой переменной используется показатель стехиометрии -р ,которые определяется путем приведения состава шлака к виду МерО.Корректировка состава ковшевогошлака с учетом его структуры передподачей в чугун десульфурирующегореагента позволяет подготовить рас"плав к удержанию в шлаке серы,переведенной иэ металла, исключитьресульфурацию чугуна и тем самым повысить степень использования магния.ПЬакообраэующий материал можетподаваться на дно ковша перед наливом в ковш чугуна под обработку илиперед вводом магнийсодержащего реагента вглубь расплава или на егоповерхность. В качестве шлакообразующих материалов могут быть использованы, например, отработанный синтетический шлак, электропечной и мартеновский шлак, оксиды магния,кальция, карбид кальция, силикокальций, жидкий алюминий, фтористыйкальций, окись алюминия, окислыжелеза, окись марганца, окись кремния, сода, алюминат магния и композиции на их основе. В качестве магнийсодержащих реагентов могут использоваться гранулированный магний, 5 слитковый магний, пассированный магний, магниевые сплавы и другие магнийсодержащие смеси.гЭффективность использования магния зависят от величины параметров 10 наводимого ковшевого шлака - д е,р которые определяются его составом.Повышение Ь е более 2,1 ведет к получению тугоплавких (Т =1500 С) шлаков, которые практически не 15 реакционноспособны. В этом случае процесс десульфурации может протекать только за счет выноса сульфидов магния с газовой фазой, в результате чего степень использования магния 20 на десульфурацию оказывается очень низкой, в ряде случаев менее 307Понижение химического эквивалента менее -3,5 нецелесообразно, так как это приводит к неоправданному расхо ду шпакообразующих материалов, практически не обеспечивая понижение Ье ниже -3,5.Таким образом, химический эквивалент шлака должен находиться в преде-З 0 лах (.2, 1) - (-3,5) . Это условие является обязательным, но недостаточным в том случае, если анионный каркас наведенного шлака не сможет принять и разместить анионы серы. По 5 казатель стехиометрии шлакового расплава р, характеризующий это свойствошлаков, должен находиться в пределах 0,66-0,85.Снижение рс 0,66 недопустимо, так ,щ как возрастает вязкость шлака и его реакционную способность не представляется возможным реализовать. Повышениеу 0,85 нецелесообразно, так как :.ведет к неоправданному расходу шла .15 кообразующих материалов, увеличению доли шлака и возможных при этом потерь металла со шлаком. Химический эквивалент (де) и показатель стехиометрии (р) являются взаимосвязанными ;0 величинами, так как любое изменение в составе ковшевого шпака приводит к изменению как электронной плотности в направлении связи катион - анион, так и общей структуры шлакового расплава. Множественный корреляционный анализ зависимости серопоглотительной способности шлака от его модельных параметров позволяет выявить граничное условие, при котором шлак обладает серопоглотительной способностьюЬ ес 16,621 -13,42Невыполнение этого условия приводит к формированию шлака,не обладающего серопоглотительной способностью.Внепечная обработка по предлагаемому способу осуществляется следующим образом.Из чугуновозных ковшей, наполненных под обработку, отбирается проба первичного ковшевого шлака, по химанализу которой рассчитываются с помощью разработанной автоматизированной системы обработки данных на ЭВМ химический эквивалент и показатель стехиометрии. Затем замеряется толщина слоя шлакового покрытия, по которой рассчитывается вес первичного шлака в ковшах. Исходя из требуемой глубины десульфурации и количества обрабатываемого чугуна рассчитывается количество серы, которое предстоит перевести в шлак. С учетом повышения содержания серы в шлаке эмпирически по номограммам (типа приведенной на чертеже) и исходя из ранее определенных параметров первичного шлака (Ье, р ) выбирается рациональный состав и количество присаживаемого шлакообразующего материала. Шпакообразующий материал загружается в ковш на поверхность расплава, после чего осуществляется ввод вглубь чугуна магния или магнийсодержащего реагента. Для условий, когда состав и количество первичного ковшевого шпака небольшое и колеблется в узких пределах, количество и состав.приса.живаемого шпакообразующего материала могут быть выбраны предварительно и в этом случае вводиться на дно ковша перед его наполнением чугуном. После окончания ввода магния наведенный шлак удаляется и металл направляется на дальнейший передел. Приведенная на чертеже монограм-ма для расчета количества присаживаемого шлакообразующего материала - окиси магния, построена на основе эмпирических зависимостей, обобщает более 70 случаев обработки чугуна со шлаком различного химсостава, поэтому она позволяет проанализировать весь диапазон предлагаемых пределов./ способа для различных исходных составов первичного ковшевого шлака Начальное со" Коли- КолиПараметры пер вичного шлака Химическийсостав первичного ковшевого шпака, % честв шлака честв СаО И 0 А 1 Оз О Ге а, т 21 45,88 8,51 1,75 1,6 . 0,675 2,54 0,074 36,4,2 В таблице приведены примеры промышленной реализации предлагаемого1217885 и требуемой глубины десульфурации рации для случаев, когда корректировчугуна, а также результаты десульфу- ка состава шлака не производилась. схограметры поченногоака ния, кг/т Ье в шпак,Х в чу"гуне,Х,30 Начальное содержасерыв шлаке, Х Количест во серы, переведенной в шпак,Содержа ние (8) в шлаке после обработ ки чугу на, Х Количество М 0,добавленного О 75 2 15 5 0,73 3,34 40 0,72 3,6 53 0,83 2,8 60О 86 3 1 120 0,72. 2,05 0 Конечноесодержание(з)Степен исполь зования магния на сер1217885 г,з Ф.УУ 47 Ю У,Составитель О.ВеретенниковРедактор Т.Парфенова Техред С.Мигунова Корректор Т.Кол аказ 10 113 П т", г.ужгород, ул.Проектная,31Тир НИИПИ Государспо делам изо 5, Москва, Ж552 Подписяенного комитета СССРетений и открытийРаушская наб., д. 4/5