Спосіб позадоменної десульфурації чавуну

1 Спосіб позадоменної десульфурацм чавуну, що включає введення в розплав магнію в сплаві з кремнієм у співвідношенні 1 (1,5 - 3,0) та залізом у вигляді порошкового дроту, який відрізняється тим, що разом з магнієм в чавун вводять алюміній у КІЛЬКОСТІ 1,5 - 15% від загальної маси заповнювача дроту 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що перед початком десульфурацм у чавун вводять металевий алюміній у КІЛЬКОСТІ 0,05 - 0,2 кгл" чавуну 3 Спосіб по пп 1, 2, який відрізняється тим, що інтенсивність введення магнію у чавун становить 0,2 - 2 гл" чавуну на секунду Спосіб позадоменної десульфурацм чавуну може бути використаний у чорній металургії для десульфурацм чавуну магнієвими реагентами у ковшах Відомий спосіб позадоменної десульфурацм чавуну, ВІДПОВІДНО до якого у метал вводять порошковий дріт, заповнювач якого складається з механічної суміші металевого магнію та обпеченого доломіту, або ставроліту (див Десульфурация чугуна порошковой магнийсодержащей проволокой Д А Дюдкин, Ю И Бать, В П Онищук и др //Металл и литье Украины -1998 - №1 -С 1921) Цей спосіб не забезпечує високого ступеня використання магнію для десульфурацм чавуну, бо внаслідок нагрівання у розплаві металева оболонка дроту швидко втрачає жорсткість та деформується завдяки дії виштовхувальної сили Тому дріт навіть при високій швидкості введення у метал не досягає донної частини ковша і руйнування його оболонки має місце на відносно малій глибині під поверхнею металу Після руйнування металевої оболонки дроту магній надходить у розплав у вигляді струменя пари, який у об'ємі чавуну дробиться на окремі бульбашки, діаметр яких визначається головним чином силами міжфазного натягу на поверхні поділу метал-газ ХІМІЧНІ реакції між магнієм та домішками чавуну мають місце переважно біля поверхні бульбашок пари, що спливають у металі У звичайних умовах бульбашки пари маг нію, що виникають у чавуні, мають великі розміри Наслідком цього є те, що значна КІЛЬКІСТЬ магнію не може бути використана для хімічної взаємодії з домішками чавуну протягом руху бульбашок до поверхні металу Відомий спосіб безперервного введення реагентів у вигляді порошкового дроту у ківш з металом, ВІДПОВІДНО до якого дріт вводять у донну частину ковша за допомогою зануреної у метал фурми одночасно з продуванням розплаву газом (див Патент ФРН, м кл С21С7/00, B22D1/00, №2634282, опубліковано 13 041978р) Використання цього способу забезпечує можливість значного підвищення ефективності використання магнію для десульфурацм чавуну Але для його реалізації потрібне складне обладнання, використання якого в умовах позадоменної десульфурацм чавуну у більшості випадків вважають не доцільним Найбільш близьким по технічній сутності до способу, що заявляється, є спосіб позапічної обробки чавуну магнієм, згідно до якого магній вводять у розплав у вигляді порошкового дроту у складі сплаву з кремнієм в співвідношенні 1 (1,53,0) та залізом з інтенсивністю подавання магнію 25 - 40г/с (див Патент України № , заявка №98116058 від 17 11 1998р , рішення про видачу патенту від 16 06 1999р) Більш висока ефективність використання магнію для десульфурацм чавуну при введенні його у метал у складі сплаву 00 со 00 48378 системи залізо-кремнш-магнш досягається завдяки особливостям розподілення магнію у структурі твердого сплаву Дослідження структури магнієвих сплавів на основі феросиліцію свідчить проте, що головними їх структурними складовими є кремній, лебоїт (FeSi2) та силіцид магнію (МдгЄі) У структурі твердого сплаву кремній та лебоїт знаходяться у вигляді крупних зерен, між якими знаходяться дрібні включення силіциду магнію Саме в них зосереджена головна КІЛЬКІСТЬ магнію, що присутній у складі сплаву Температура плавлення силіциду магнію складає 1102°С, що значно нижче температур плавлення оточуючих 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 під час розчинення сплаву, 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 швидкість хімічної взаємодії між парою магнію та домішками чавуну суттєво збільшується, що веде до значного підвищення ефективності використання магнію для десульфурацм чавуну навіть за умов, коли порошковий дріт не проникає на значну глибину підповерхню металу Головним недоліком цього способу є те, що за умов підвищення температури чавуну, що оброблюють, ефективність використання магнію для десульфурацм металу швидко знижується Це обумовлено тим, що при введенні магнію у чавун у складі сплаву на основі феросиліцію значна КІЛЬКІСТЬ бульбашок пари магнію, що утворюються у чавуні, буде цілком використана у ХІМІЧНИХ реакціях з домішками металу раніше, ніж бульбашки досягають поверхні розплаву Це веде до того, що сульфіди магнію, що утворилися біля поверхні бульбашок пари десульфуратора, не виносяться з металу разом з бульбашками, що спливають За умов низької інтенсивності введення магнію у метал включення сульфіду магнію протягом значного часу залишаються у об'ємі чавуну, де частина з них може бути окислена розчиненим у металі киснем по реакції (MgS) + [О] = (MgO) + [S] Внаслідок цієї реакції введений у метал магній витрачається на розкислення чавуну, а сірка повертається у розплав, що веде до зниження ефективності десульфурацм При зростанні температури чавуну, що оброблюють, концентрація розчиненого у металі кисню швидко зростає Тому при десульфурацм чавуну введенням магнію у складі сплавів на основі феросиліцію підвищення температури металу супроводжується швидким зниженням ефективності використання магнію для його десульфурацм В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу позадоменної десульфурацм чавуну, у якому за рахунок зміни складу десульфуратора та інтенсивності введення магнію у метал висока ефективність використання магнію для де сульфурацм чавуну може бути досягнута за умов значного підвищення температури металу та вмісту кисню у ньому Поставлена задача вирішується тим, що спосіб позадоменної десульфурацм чавуну включає введення в розплав магнію в сплаві з кремнієм у співвідношенні 1 (1,5 - 3,0) та залізом у вигляді порошкового дроту, згідно винаходу разом з магнієм у чавун вводять алюміній у КІЛЬКОСТІ 1,5 - 15% від загальної маси заповнювача дроту АЛЮМІНІЙ у наведеній вище КІЛЬКОСТІ може як входити до ХІМІЧНОГО складу сплавадесульфуратора, так і бути введеним до складу заповнювача дроту у вигляді порошку, стружки, або гранул металевого алюмінію та його сплавів Результати дослідно-промислових досліджень свідчать, що ефективність десульфурацм чавуну визначається сумарною КІЛЬКІСТЮ введеного у метал алюмінію, та практично не залежить від того, у якому вигляді він входить до складу заповнювача дроту При потребі введення у метал малої КІЛЬКОСТІ десульфуратора для збереження високої ефективності використання магнію для десульфурацм чавуну доцільно також перед початком десульфурацм ввести у розплав алюміній, наприклад у вигляді алюмінієвої катанки, у КІЛЬКОСТІ 0,05 - 0,2кг/г чавуну Підвищенню ефективності використання магнію для десульфурацм чавуну сприяє також прискорення видалення сульфідів магнію з металу, яке може бути досягнуте завдяки інтенсифікації перемішування чавуну за рахунок підвищення інтенсивності введення магнію у розплав до 2гл~ чавуну на секунду Додаткове введення алюмінію у чавун під час десульфурацм сприяє глибокому розкисленню металу, внаслідок чого при високих температурах чавуну, що оброблюють, різко зменшується інтенсивність окислення сульфідів магнію та підвищується ефективність його використання для десульфурацм металу Результати експериментальних досліджень свідчать про те, що КІЛЬКІСТЬ алюмінію у складі десульфуратора менша ніж 1,5% від загальної маси заповнювача порошкового дроту не дозволяє протягом обробки ввести у метал потрібну КІЛЬКІСТЬ алюмінію та веде до зниження ефективності використання магнію для десульфурацм чавуну Підвищення вмісту алюмінію у складі десульфуратора понад 15% від загальної маси заповнювача порошкового дроту не сприяє подальшому підвищенню ефективності десульфурацм металу Приклад Для оцінки технічного результату від використання запропонованого способу позапічної десульфурацм чавуну була виконана низка експериментів у 140-т ковшах В усіх випадках температура чавуну під час обробляння знаходилася у межах 1410 - 1440°С Проби для визначення початкового вмісту сірки у металі відбирали за допомогою пробниць з глибини 0,5м від поверхні розплаву Під час експериментів десульфуратори вводили у метал у вигляді порошкового дроту діаметром 13мм, оболонка якого була виготовлена із сталі 08Ю товщиною 0,4мм КІЛЬКІСТЬ заповнювача 48378 на 1 метрі довжини дроту в усіх випадках була близькою до 0,22кг Швидкість введення дроту у чавун змінювалась у межах 1,8 - 2,2м/с Проби для визначення ХІМІЧНОГО складу чавуну відбирали у міксерному відділенні перед зливом чавуну у міксери У більшості з проведених експериментів алюміній входив до ХІМІЧНОГО складу сплавадесульфуратора Лише під час п'ятого з проведених ДОСЛІДІВ ХІМІЧНИЙ склад магнієвого сплаву не відрізнявся від того, що був використаний у першому з ДОСЛІДІВ, а необхідну КІЛЬКІСТЬ алюмінію вводили до складу заповнювача дроту у вигляді гранул вторинного алюміній-магнієвого сплаву Данні про ХІМІЧНИЙ склад заповнювача дроту та ефективність десульфурацм металу у кожному з проведених експериментів наведені у таблиці Аналіз результатів експериментального дослідження свідчить про те, що за умов підвищеної температури металу, що оброблюють, використання запропонованого способу позадоменної десульфурацм чавуну дає можливість суттєво підвищити ефективність використання магнію для десульфурацм металу Таблиця Результати експериментальних досліджень ХІМІЧНИЙ склад заповнювача дроту, %* Ступень використання Маса магнію для Номер чавуну, досліду Дроту, Магнію, десульфут Магній Кремній Кальцій АЛЮМІНІЙ Початковий Кінцевий рацм чавуну, м КГЛ" % 1 96,4 21,1 51,5 2,5 0,96 0,026 0,014 650 0,313 29,1 2 108 17,0 48,4 2,5 0,024 0,006 936 0,324 42,2 1,5 3 92,5 23,9 47,7 1,2 9,0 0,027 0,007 556 0,316 48,1 4 100 22,8 45,6 1,3 14,0 0 027 0,005 615 0,308 54,2 5 106,5 20,3 49,0 2,4 6,0 0,026 0,006 768 0,322 47,2 6 110 22,2 44,4 1,1 17,0 0,028 0,006 737 0,327 51,1 ^Залишок - залізо Вміст сірки, % Витрати ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71