Порошковий дріт для десульфурації чавуну

1. Порошковий дріт для десульфураціі чавуну, що складається з металевої оболонки та заповнювача із порошкоподібного сплаву системи залізокремній-магній з вмістом магнію 7-15%, який відрізняється тим, що заповнювач дроту додатково містить алюміній у кількості 1,6-15%. 38011 до 3 рідкоземельних металів (РЗМ); Fe - залишок (див. Патент ФРН № 4035631, м. кл. С21С1/10, В22D1/00, опублікований 14.05.1992 p.). Більш висока ефективність використання магнію при введенні його в метал у складі сплаву системи залізокремній-магній досягається завдяки особливостям розподілення магнію у стр уктурі твердого сплаву. Дослідження цих сплавів свідчить про те, що головними їх структурними складовими є кремній, лебоїт (FeSi2) та силіцид магнію (Mg2Si). У стр уктурі твердого сплаву кремній та лебоїт знаходяться у вигляді крупних зерен, між якими знаходяться дрібні включення силіциду магнію. Саме у них зосереджена головна кількість магнію, що присутній у складі сплаву. Температура плавлення силіциду магнію складає 1102°С, що значно нижче температур плавлення оточуючи х його лебоїту та кремнію, які складають, відповідно, 1220°С і 1414°С. Тому розчинення силіциду магнію у чавуні протікає швидше, ніж розчинення більш тугоплавких фаз, що складають матрицю сплаву. При цьому бульбашки пари магнію, що виникають у чавуні, формуються внаслідок розчинення кожного з включень силіциду магнію окремо. Внаслідок малої кількості магнію у них бульбашки мають малі розміри та велику питому площу поверхні поділу з металом, що оброблюють. Завдяки цьому введення магнію в чавун у складі сплаву забезпечує високу е фективність десульфурації та модифікування металу, а також значне зменшення кількості пилогазових викидів під час обробки чавун у у відносно малих ковшах ливарного виробництва. Використання цього дроту для десульфурації чавун у у крупних ковшах металургійних заводів також дає можливість різко зменшити кількість пилегазових викидів, але ефективність десульфурації металу при цьому також значно знижується. Це пов'язане з тим, що активність магнію по відношенню до розчиненого у металі кисню набагато перевищує його активність до сірки. При введенні сплаву з вказаним вмістом магнію у донну частину крупних металургійних ковшів переважна більшість бульбашок пари магнію, що утворюються у розплаві, буде цілком використана у хімічних реакціях з домішками чавуну раніше, ніж бульбашки досягають поверхні розплаву. Це веде до того, що сульфіди магнію, які утворилися біля поверхні бульбашок пари десульфуратора, не виносяться з металу разом з бульбашками, що спливають, а залишаються у чавуні. Тому після десульфурації металу у крупних ковшах порошковим дротом, який містить сплав системи залізо-кремній-магній наведеного вище складу, зазвичай потрібно продути чавун азотом, щоб прискорити видалення сульфідів магнію у шлак. Протягом часу, який потрібен для введення порошкового дроту у метал та продування чавуну газом, внаслідок високої активності розчиненого у металі кисню частина сульфідів магнію буде окислена по реакції Кількість алюмінію, який надходить до чавуну у складі заповнювача дроту-прототипу, незначна і не достатня для суттєвого зниження вмісту кисню у металі. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення порошкового дроту для десульфурації чавун у, у якому за рахунок зміни складу заповнювача підвищення ефективності десульфурації металу може бути досягнуте при збереженні низького рівня пилогазових викидів під час введення дроту у розплав. Поставлена задача вирішується тим, що порошковий дріт складається з металевої оболонки та заповнювача із порошкоподібного сплаву системи залізо-кремній-магній з вмістом магнію 7-15%, згідно винаходу, вміст алюмінію у складі заповнювача дроту складає 1,6-15%. Підвищення кількості алюмінію у складі заповнювача дроту може бути досягнуте як підвищенням вмісту його у складі сплаву, так і введенням до складу заповнювача металевого алюмінію у вигляді порошку, стр ужки, або гранул у кількості 0,5-14%. Результати дослідно-промислових досліджень свідчать, що ефективність десульфурації чавун у визначається сумарною кількістю введеного у метал алюмінію, та практично не залежить від того, у якому вигляді він входить до складу заповнювача дроту. Доцільно також, щоб сплав системи залізокремній-магній додатково вміщував кальцій, барій, титан та РЗМ у кількості 0,1-5%. Якщо для підвищення кількості алюмінію, до складу заповнювача вводять металевий алюміній, з цією метою доцільно також використання вторинних сплавів системи алюміній-магній з вмістом магнію 0,1-15%. Для зменшення кількості пилогазових викидів під час десульфурації чавун у при виготовленні дроту доцільним є також використання швидко охолоджених сплавів, у стр уктурі яких розміри не менш ніж 70% включень силіциду магнію або інших фаз, що вміщують магній, не перевищує 0,03 мм. Підвищення кількості алюмінію, який надходить до чавуну у складі порошкового дроту сприяє глибокому розкисленню чавуну, внаслідок чого різко зменшується інтенсивність окислення сульфідів магнію та підвищується ефективність десульфурації металу. Вміст алюмінію у складі заповнювача дроту менший за 1,6% не забезпечує потрібної глибини розкислення чавун у. Підви щення вмісту алюмінію у складі заповнювача понад 15% не доцільно, бо не сприяє подальшому підвищенню ефективності десульфурації металу, але супроводжується значним зростанням вартості дроту. Приклад: Для оцінки технічного результату від використання для позапічної десульфурації чавуну порошкового дроту запропонованого складу була виконана низка експериментів у 140-тонних ковшах. В усі х випадках температура чавун у під час обробляння знаходилась у межах 1340-1380°С. Проби для визначення початкового вмісту сірки у металі відбирали за допомогою пробниць з глибини 0,5 м під поверхнею розплаву. Під час експериментів сплави вводили у метал у вигляді порошкового дроту діаметром 10 мм, (MgS)+[О]={MgO}+[S]. Внаслідок цієї реакції значна кількість введеного у метал магнію витрачається на розкислення чавун у, а сірка повертається у метал, що веде до зниження ефективності десульфурації. 2 38011 оболонка якого була виготовлена із сталі 08Ю товщиною 0,4 мм. Кількість заповнювача на 1 метрі довжини дроту була близькою до 0,125 кг. Швидкість введення дроту у метал змінювалась у межах 1,8-2,2 м/с. В усі х випадках під час введення дроту у метал кількість пилу у газах, що відходять, не перевищувала 0,2-0,5 г/м 3. Це забезпечило можливість практично повної аспірації газів та зниження вмісту пилу на робочих місцях відділення десульфурації чавун у до фонового рівня. Після введення порошкового дроту чавун продували азотом через занурені у метал фурми протягом 4-5 хвилин, після чого відбирали проби для визначення кінцевого вмісту сірки у металі. Давні про хімічний склад заповнювача дроту та ефективність десульфурації металу у кожному з проведених експериментів наведені у таблиці. Аналіз результатів експериментальних досліджень доводить, що використання запропонованого винаходу дає можливість суттєво підвищити ефективність десульфурації чавуну при збереженні низького рівня вмісту пилу у газах, що відходять. Таблиця. Результат експериментальних досліджень Номер досліду Маса чавун у, т 1 2 3 4 5 95 94 93,5 92 91,5 Хімічний склад заповнювача дроту, %* Магній Кремній Кальцій Алюміній 10,2 10,1 9,6 10,5 10,3 46,4 45,3 42,5 41,1 40,8 1,5 2,3 3,1 2,5 2.1 0,5 1,8 6 14 17 Вміст сірки, % ПочаткоДроту, Кінцевий вий м 0,026 0,024 0,024 0,025 0,023 0,016 0,009 0,008 0,009 0,009 Ступень десульфурації Магнію, чавун у, кг/т % 0,150 38,5 0,150 62,5 0,150 66,7 0,150 64,0 0,150 60,9 Витрати 1120 1115 1170 1050 1070 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3