Спосіб позапічної обробки чавуну магнієм

Корисна модель відноситься до чорної металургії, зокрема, до позапічної обробки чавун у магнієм, і може бути використана у доменних та ливарних це хах металургійних і машинобудівних підприємств. Відомий спосіб позапічної обробки чавуну магнієм, згідно з яким за допомогою спеціального занурювального пристрою чистий гранульований магній уводять у чавун у чавуновозному ковші в атмосфері газоносія. Інтенсивність подачі магнію складає (0,2...1,8)кг/с на 1 тону чавун у, швидкість газоносія (0,1...1,0)м/с [a.c. CPCP №804692 C21C]. Спосіб не набув широкого застосування, оскільки не забезпечує рівномірного вводу необхідної кількості магнію на всю глибину ковша, рівномірного розподілу та насиченості чавуну магнієм в об'ємі чавуновозного ковша. При температурах обробки чавуну (1250...1400)°С процес протікає бурхливо, супроводжується значними викидами чавун у з ковшів та інтенсивним виділенням пилу й газу до навколишнього середовища. При високій витраті магнію (0,7...1,0)кг/тн чавуну коефіцієнт використання магнію складає (24...38)%, степінь десульфурації (57...87)% при степені наповнення чавуновоз них ковшів лише (50...60)%. Більш близьким за технічною суттю та досягаемому ефекту є спосіб, що передбачає регульоване введення в чавун магнію у виді наповнювача порошкового дроту зі швидкістю подачі дроту (1,2... 2,2)м/с і інтенсивності подачі магнію (90...140)г/с [U A 6710; C21C]. Суттєві недоліки прототипу: - відносно низьке засвоєння магнію і висока його витрата; - процес обробки супроводжується викидами великої кількості чавуну з ковшів, шкідливого пилу та газу до атмосфери цеху; - спосіб дозволяє видаляти з чавуну лише сірку при незмінному вмісті фосфору. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб обробки чавун у магнієм шляхом вибору такого наповнювача порошкового дроту, який дозволить використовувати магній тільки на взаємодію з сіркою та фосфором, забезпечить видалення з розплаву продуктів реакції, неметалевих включень та газів при високому степені десульфурації та де фосфорації чавун у, при мінімальних викидах пилу та газів з ковшів. Суть корисної моделі полягає в тому, що у способі позапічної обробки чавуну магнієм, який включає регульоване введення до чавуну порошкового дроту з наповнювачем, що містить магній, наповнювач додатково містить галогеніди лужноземельних металів при співвідношенні компонентів (мас.%): магній (20...45)%; галогеніди лужноземельних металів (80...55)%. Суттєвими ознаками, загальними з прототипом, є наступні: - обробка чавуну виконується порошковим дротом з наповнювачем; - наповнювач містить магній. Суттєвими ознаками, відмінними від прототипу, є: - чавун оброблять порошковим дротом, наповнювач якого додатково містить галогеніди лужноземельних металів; - співвідношення компонентів наповнювача: магній (20...45)%; галогеніди лужноземельних металів (80...55)%. Між суттєвими ознаками корисної моделі і технічним результатом - одночасною десульфурацією і дефосфорацією чавун у з мінімальними викидами пилу та газів існує причинно-наслідковий зв'язок, який можна пояснити наступними доказами. З введенням до чавуну магнію в суміші з галогенідами лужноземельних металів у виді порошкового дроту галогеніди виступають у ролі пасиваторів магнію, за рахунок чого досягається розплавлення дроту на максимальній глибині, зменшення турбулентності розплаву і підвищення степеня засвоєння магнію. При цьому утворюються термодинамічні умови для одночасних десульфурації і дефосфорації розплаву з видаленням продуктів реакції у виді неметалевих включень та газів при більш низькій витраті магнію і відносно спокійному протіканні процесу обробки. Галогеніди лужноземельних металів (Mg, Ca, Ва) мають невисоку температуру плавлення (менше 1400°С). При температурах обробки чавуну (1250...1400)°С великі частинки рідких галогенідів лужноземельних металів мають високу поверхневу енергію і, будучи уведеними до турбулентних потоків обробляє мого чавуну з високодисперсними бульбашками пару-газу та частинками неметалевих включень, у тому числі оксидів і сульфідів магнію та фосфору, стають коагуляторами продуктів десульфурації і дефосфорації чавуну. Частинки, які зіштовхуються у розплаві, внаслідок дії поверхневої енергії утворюють комплекси, швидкість спливання яких на поверхню різко збільшується за рахунок висхідних потоків, як у процесі, так і після обробки чавуну. Завдяки високій поверхневій енергії комплексів, що утворюються, реакції взаємодії магнію з сіркою і фосфором ідуть як у процесі обробки чавун у, так і під час подальшого спливання продуктів реакції, які не розпадаються потім під дією складових шлаку під час тривалої ви тримки чавуну у ковша х після обробки. З уведенням до складу наповнювача 20% магнію, кількість галогенідів лужноземельних металів повинна складати 80%. Це забезпечує відносно спокійне протікання процесу обробки з мінімальним піроефектом та відсутністю викидів чавун у з ковша. Процес десульфурації наближається до ламінарного, що забезпечує протікання реакції десульфурації і дефосфорації при максимальному використанні магнію та зв'язуванні сірки та фосфор у в стійкі сполучення у складних нестехіометричних комплексах. При вмісті 20% магнію в складі наповнювача додавати до нього більше 80% галогенідів лужноземельних металів недоцільно, оскільки при цьому степінь десульфурації не зростає, а зростають лише витрати на обробку чавун у. Уводити до складу наповнювача менше 80% галогенідів лужноземельних металів також недоцільно, тому що це призводить до зменшення степеню десульфурації чавуну і використання магнію. Це, певно, обумовлено недостатніми коагуляцією і виведенням із розплаву продуктів реакції, газів і неметалевих включень у вер хні шари. Якщо до складу наповнювача уводиться 45% магнію, то в ньому повинно бути 55% галогенідів лужноземельних металів. В цьому випадку забезпечується максимальний степінь десульфурації і дефосфорації, очищення розплаву від продуктів реакції, а також неметалевих включень і газів, які містяться в ньому, за рахунок більшої витрати магнію, підвищення швидкості циркуляції розплаву і протікання реакцій, прискорення спливання продуктів реакції у вер хні шари розплаву. Давати в цьому випадку більше 55% галогенідів до складу наповнювача недоцільно, оскільки це не приводить до підвищення степеня десульфурації і використання магнію, а лише збільшує витрати. Додавати менше 55% галогенідів до сплаву наповнювача також неефективно, тому що продукти реакції при цьому неповністю зв'язуються у комплекси і не всі виносяться з розплаву, а степінь використання магнію зменшується. Уводити до складу наповнювача менше 20% магнію недоцільно, тому що при цьому зменшується степінь десульфурації і дефосфорації, зростає тривалість обробки чавуну. Додавати до складу наповнювача більше 45% магнію також не має сенсу, оскільки це призводить до надмірної турбулізації розплаву і значним викидам чавун у з ковша, зменшенню степеня використання магнію, зростанню його витрати. Випробування технології позапічної обробки чавуну порошковим дротом з наповнювачем, який містить магній і галогеніди лужноземельних металів, проводили в умовах промислового виробництва. Порошковий дріт, Æ10мм, за допомогою трайб-апарату уводили зі швидкістю 1,8...2,2м/с до чавуновозного ковша ємністю 100тн. З галогенідів лужноземельних металів використовували фторид кальцію (флюорит). Проби чавуну на хімічний аналіз брали до обробки, після обробки порошковим дротом і через 15...20 хвилин після обробки. Результати випробувань наведені у таблиці. Як видно з табл. 1, більш ефективні результати отримані при вмісті у порошковому дроті (20...45)% магнію і (80...55)% фториду кальцію - степінь десульфурації (67...84)%, степінь дефосфорації (52...61)%. При цьому коефіцієнт використання магнію досягав (60...70)%. Обробку чавуну порошковим дротом проводили за умов наповнювання ковшів (90...100)%. При вмісті у порошковому дроті (20...45)% магнію і (80...55)% галогенідів лужноземельних металів викиди розплаву з ковшів були практично відсутні при мінімальних викидах пилу і газів. Таблиця Результати обробки чавуну порошковим дротом з магнієм та галогенідами лужноземельних металів Склад № напов нюв ача, Витрати ков ша мас. % Mg, кг/т Mg CaF 2 Si 1 15 85 0,8 0,92 2 20 80 0,9 1,32 3 30 70 0,98 0,77 4 45 55 1,0 1,28 5 50 50 1,2 0,61 Хі мічний скла д чаву ну, % До обробки Μn 0,14 0,42 0,14 0,42 0,13 S 0,022 0,012 0,029 0,031 0,045 Після обробки P 0,044 0,060 0,050 0,059 0,042 Si 0,89 1,32 0,92 1,31 0,66 Μn 0,14 0,45 0,14 0,45 0,14 S 0,017 0,006 0,010 0,014 0,024 Після в итримки 15...20хв . P 0,038 0,035 0,030 0,034 0,033 Si 1,09 1,14 1,04 1,33 0,77 Μn 0,15 0,44 0,14 0,46 0,16 S 0,012 0,004 0,007 0,005 0,020 P 0,031 0,029 0,022 0,023 0,031 Степінь десу льфу раці ї, % 45,4 66,7 75,9 83,9 55,6 Степінь де фосфора ції, % 29,5 51,7 56,0 61,0 26,2