Порошковий дріт для позадоменної десульфурації чавуну

1. Порошковий дріт для позадоменної десульфурації чавуну, який складається з металевої 3 ну та шлаку під час десульфурації магнієм сприяє швидкому перерозподілу сірки між шлаком та металом. Тому у перебігу десульфурації відбувається зворотній перехід частини видаленої з чавуну сірки в метал, внаслідок чого виникає потреба у збільшенні витрати десульфуратора. Якщо десульфурацію чавуну проводять з використанням порошкового дроту, заповнювач якого містить ставролітовий концентрат, до ківшового шлаку надходить додаткова кількість оксиду заліза і кремнезему. Зменшення основності та зростання окисненості шлаку веде до подальшого зниження його сульфідної ємності та коефіцієнта розподілу сірки між шлаком та металом у стані термодинамічної рівноваги. Найбільш близьким по технічній сутності до дроту, що заявляється, є порошковий дріт для введення магнію в розплави на основі заліза, який складається з металевої оболонки та заповнювача з механічної суміші (20-40)% порошку магнію і (8060)% пасиватора. В якості пасиватора використано обпечений доломіт, розмір частинок якого знаходиться у межах 0,5-1мм [див. Авторське свідоцтво СРСР №1655996, кл. С21С7/06, опубл. 15.06.1991p.]. При десульфурації чавуну таким порошковим дротом у складі доломіту до ківшового шлаку надходять оксиди кальцію і магнію, що має підвищувати його основність та сульфідну ємність. Недоліком цього дроту є те, що обпечений доломіт має високу температуру плавлення і надходить у шлак у вигляді твердих частинок, розчинення яких у шлаках з низьким вмістом оксидів заліза та марганцю протікає з малою швидкістю. Протягом обробки чавуну магнієм повного розчинення частинок доломіту і значного збільшення основності ківшового шлаку на звичай не відбувається, Тому десульфурація чавуну з використанням порошкового дроту вказаного складу також не дозволяє суттєво зменшити питому витрату магнію, вартість якого у складі порошкового дроту набагато перевищує вартість порошкового і гранульованого магнію. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення порошкового дроту для позадоменної десульфурації чавуну, яке за рахунок зміни пасиватора дозволить зменшити питому витрату магнію для десульфурації чавуну та вартість десульфурації металу. Поставлена задача вирішується тим, що порошковий дріт складається з металевої оболонки та порошкового заповнювача, який містить (2040)% магнію та (80-60)% пасиватора. Згідно корисної моделі в якості пасиватора використано попередньо сплавлений синтетичний шлак, який за вмісту СаО понад 50% і основності (СаО/SіО2)>3 містить (2-10)% (Nа2О+К2О). Для виготовлення порошкового дроту замість порошкового магнію може бути використано гранульований або вторинний гранульований магній, які фактично є магній алюмінієвими сплавами з вмістом алюмінію (5-25)%. Для підвищення текучості порошкового пасиватора до нього можуть бути додані гідрофобні речовини (милонафт, олеїнова кислота та ін.) у 13872 4 кількості (0,01-0,5)%. Спільними з найближчим аналогом суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є такі: - порошковий дріт складається з металевої оболонки та порошкового заповнювача; - порошковий заповнювач містить механічну суміш (20-40)% магнію та (80-60)% пасиватора. Відмінними від найближчого аналога суттєвими ознаками корисної моделі є наступні: - в якості пасиватора використано попередньо сплавлений синтетичний шлак; - синтетичний шлак за вмісту СаО понад 50% і основності (CaO/SiО2)>3 містить (2-10)% (Nа2О+К2О). Додатковими ознаками корисної моделі є такі: - використання у порошковому заповнювачі сплаву системи магній-алюміній, який містить (525)% алюмінію; - використання у порошковому заповнювачі пасиватора, до якого додані гідрофобні речовини у кількості 0,01-0,5%. Наведені відмінні ознаки є необхідними і достатніми для усіх випадків, на які розповсюджується об'єм правового захисту корисної моделі. При вказаному вище співвідношенні між вмістом магнію і пасиватора у заповнювачі порошкового дроту суттєво збільшити основність ківшового шлаку за реальних витрат десульфуратора можливо лише у випадку, коли синтетичний шлак, який використано в якості пасиватора, містить понад 50% СаО, а його основність (СаО/SіО2)>3. Наявність у складі синтетичного шлаку (2-10)% (Na2O+K2O) дозволяє за вмісту СаО понад 50% і основності (CaO/SiО2)>3 отримати шлаки, температура плавлення яких не перевищує 13001350°С. Температура чавуну при десульфурації у чавуновозних ківшах на звичай знаходиться у межах 1360-1440°С. За такої температури введені в метал у складі порошкового дроту частинки пасиватора плавляться і спливають в шлак у рідкому стані. Тому в умовах інтенсивного перемішування шлаку виникає можливість швидко збільшити його основність і сульфідну ємність, запобігти ресульфурації чавуну і зменшити питому витрату магнію для десульфурації металу. У свою чергу збільшення основності шлаку сприяє зростанню активності розчинених у ньому оксидів лужних металів. Результати досліджень доводять, наприклад, що за основності шлаку (СаО/SіО2)>3 та вмісту Na2O (7-9)% активність оксиду натрію в шлаку дорівнює активності його у шлаках 50% Na2O-SiO2, які утворюються при десульфурації чавуну кальцинованою содою. Тому частинки рідкого шлаку, які спливають у чавуні, беруть активну участь у десульфурації металу, що також сприяє зменшенню питомої витрати магнію для десульфурації чавуну. Вміст (Na2O+K2O) у шлаку менший ніж 2% не дозволяє отримати шлаки високої основності з потрібною температурою плавлення. Якщо сумарний вміст оксидів лужних металів у шлаку перевищує 10%, погіршується санітарний стан робочої зони відділення десульфурації чавуну. Може також виникнути потреба у застосуванні спеціальних способів переробки ківшового шлаку. 5 13872 Приклад. Можливість зменшення питомої витрати магнію для десульфурації чавуну та вартості десульфурації металу при використанні порошкового дроту, що заявляється, вивчали при десульфурації переробного чавуну у 140-т чавуновозних ківшах. У перебігу дослідження маса чавуну у ківшах дорівнювала (103,5-117)т, температура чавуну змінювалася у межах (1370-1420)°С. Для десульфурації чавуну було використано порошковий дріт діаметром 10мм, який вводили в метал з швидкістю (2-2,2)м/с. Для вивчення впливу хімічного складу пасиватора на ефективність десульфурації чавуну були виплавлені синтетичні шлаки, хімічний склад яких наведений у таблиці 1. Крім компонентів, що наведені у таблиці, шлаки містили (0,2-2)% С, (0,20,4)% S, (0,6-0,9)% Р2О5, (0,9-2)% MnO, (0,7-1,2)% FeO. У порошковому дроті, який було виготовлено з використанням пасиваторів такого складу, маси гранульованого магнію МГП-99, порошкового пасиватора та металевої оболонки дорівнювали відповідно 0,030, 0,065 і 0,155кг/м. Було випробувано також порошковий дріт, при виготовленні якого в якості пасиватора було вико 6 ристано обпечений доломіт. У порошковому дроті такого складу маси гранульованого магнію МГП99, обпеченого доломіту та металевої оболонки дорівнювали 0,032, 0,070 і 0,155кг/м. Результати десульфурації чавуну з використанням порошкового дроту, що заявляється, та порошкового дроту, який було використано в якості найближчого аналога, наведені у таблиці 2. З таблиці можна бачити, що у дослідах №4-6 за близьких величин вихідної концентрації сірки та степеня десульфурації металу використання порошкового дроту запропонованого складу дозволяє підвищити степінь використання магнію для десульфурації чавуну з 10,2 до (18,6-20,8)%. Це дозволило скоротити питому витрату порошкового дроту з 8,35 до (3,65-4,77)кг/т. За вартості порошкового дроту 4000 гривень/т вартість десульфурації чавуну зменшується на (14,32-18,8) гривень/т. У досліді №7 при використанні пасиватора з сумарним вмістом (Na2O+K2O) понад 10% також спостерігалася висока ефективність десульфурації чавуну. Але вміст пилу у повітрі робочої зони відділення десульфурації чавуну у перебігу десульфурації металу зростав у 2-4 рази. Таблиця 1 Дані про хімічний склад пасиватора Позначка пасиватора П-1 П-2 П-3 П-4 П-5 П-6 П-7 СаО 55 44 58 52,2 52,2 56,1 58,1 SiO2 22,9 14,2 16,1 14,9 14,3 12,4 13,3 Концентрація компонентів, % мас. MgO Аl2О3 CaF2 4,8 5,1 4,1 10,5 18,8 4,0 10,0 6,1 4,2 3,9 16,9 8,1 4,1 10,2 8,4 2,9 9,5 5,8 3,1 4,0 Na2O+К2О 4,2 4,5 0,9 2,0 6,2 10,0 18,0 CaO/SiO2 2,4 3,1 3,6 3,5 3,65 4,5 4,4 Таблиця 2 Результати десульфурації чавуну порошковим дротом різного складу № досліду 1 2 3 4 5 6 7 8 Пасиватор П-1 П-2 П-3 П-4 П-5 П-6 П-7 Доломіт Витрата, кг/т Дріт магній 6,33 0,74 6,77 0,812 7,03 0,844 3,65 0,438 4,77 0,572 4,74 0,569 4,73 0,567 8,35 1,040 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Вміст сірки, % Вихідний кінцевий 0,018 0,004 0,019 0,005 0,018 0,005 0,017 0,005 0,018 0,004 0,019 0,004 0,020 0,004 0,019 0,005 Підписне Степінь використання магнію, % 14,0 13,1 11,7 20,8 18,6 20,0 21,4 10,2 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601