Спосіб позапічної обробки чавуну порошковим дротом

Спосіб позапічної обробки чавуну порошковим дротом, що включає введення магнію в розплав разом з залізом та додатковим елементом, який відрізняється тим, що магній вводять у суміші зі сплавом заліза та додатковим елементом - феросплавом, причому відношення між магнієм в порошковому заповнювачі дроту і вмістом самого заповнювача в дроті становить величину 0,15...1,05, а як додатковий елемент в феросплаві використовують алюміній, ванадій, кремній, марганець, молібден, титан, нікель, ніобій, хром, церій окремо або разом в будь-якому сполученні та співвідношенні. Корисна модель відноситься до галузі чорної металургії, зокрема до позапічної обробки чавуну порошкоподібними реагентами. Відомий також спосіб позапічної обробки чавуну, який включає введення в рідкий чавун порошкового дроту, що складається з металевої оболонки і порошкового заповнювача, що містить механічну суміш 20...40% порошку магнію та 80...60% обпеченого доломіту [Авторське свідотцтво СРСР №1655996, опубліковано 15.06.1991р.]. При його використанні відбувається глибинна пасивація магнію інертною добавкою - обпеченим доломітом, що дає можливість стримувати швидкість випаровування магнію та зменшити кількість пари магнію, яка надходить у розплав. Але цей спосіб також не забезпечує ефективного використання поданого у метал магнію. При вказаному складі заповнювача дроту магній надходить у метал, що обробляється, у вигляді безперервного струменя пари, дроблення якого на окремі бульбашки відбувається у об'ємі металу. У цих умовах розмір бульбашок пари магнію, що виникають у металі, визначається тільки величиною межфазного натягу на межі поділу пари магнію з чавуном. Великий розмір виникаючих при цьому бульбашок приводить до того, що під час руху до поверхні розплаву основна частина магнію не може бути витрачена при протіканні реакції десульфурації. Не прореагувавша пара магнію згорає у атмосфері над ковшем, що супроводжується утворенням ве ликої кількості пиле-газових викидів. Все це значно погіршує ступінь використання магнію і також призводить до підвищених витрат дроту. Найбільш близьким по технічній суті та досягаемому ефекту до заявляемого є спосіб позапічної обробки чавуну порошковими дротом, який містить введення магнію в розплав у вигляді сплаву із залізом та додатковим елементом - кремнієм в співвідношенні 1:(1,5...3,0) [патент України №31893А, опубліковано 15.12.2000 р., Бюл. №711]. Використання магнію у вигляді сплаву з кремнієм та залізом призводить до зменшення розміру бульбашок пари магнію та більш ефективному використанню магнію для позапічної десульфурації ніж в попередніх способах, але при цьому використання магнію в заповнювачі дроту у вигляді вже готового сплаву з кремнієм та залізом не дозволяє синхронізувати час вивільнення магнію в розплав з часом розплавлення сплаву, що може призводити до утворення пари магнію всередині дроту та розриванні оболонки дроту на недостатній глибині і, як слід, зниженню ефективності використання магнію. Крім того, використання вказаного способу не дає можливості після обробки отримувати чавун зі спеціальними властивостями. В основу заявляемо!' корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб позапічної обробки чавуну порошковим дротом шляхом зміни складу заповнювача дроту і використанням в ньому магнію у вигляді суміші зі сплавом заліза та m CM CD аї 6742 додаткового елемента, в якості якого застосовується алюміній, ванадій, кремній, марганець, молібден, титан, нікель, ніобій, хром, церій, та встановленням визначених оптимальних співвідношень між складовими частками заповнювача дроту. Рішення цієї задачі дає змогу по мірі надходження дроту в рідкий розплав значно збільшити час розплавлення оболонки дроту, знизити швидкість та інтенсивність випаровування магнію, зменшити розмір бульбашок пари магнію, забезпечити легування чавуну необхідними елементами. Це дозволить підвищити ступінь використання магнію, забезпечити стабільно високий рівень десульфурації, знизити витрати дроту, значно покращити екологію при позапічній обробці чавуну та отримувати чавун зі спеціальними властивостями. Суть корисної моделі полягає в тому, що в способі позапічної обробки чавуну порошковим дротом, що містить введення магнію в розплав разом з залізом та додатковим елементом, магній вводять у суміші зі сплавом заліза та додатковим елементом - феросплав, причому відношення між магнієм в порошковому заповнювачі дроту і вмістом самого заповнювача в дроті становить величину 0,15...0,55, а як додатковий елемент в феросплаві використовують алюміній, ванадій, кремній, марганець, молібден, титан, нікель, ніобій, хром, церій окремо або разом в любому сполученні та співвідношенні. Спільними з прототипом суттєвими ознаками заявляємо!' корисної моделі є такі: - введення магнію в розплав у вигляді порошкового дроту; - введення магнію в розплав разом з залізом та додатковим елементом. Відмінними від прототипу суттєвими ознаками заявляємо! корисної моделі є такі: - введення магнію в розплав у суміші зі сплавом заліза та додаткового елементу - феросплаву; - відношення між магнієм в порошковому заповнювачі дроту і вмістом самого заповнювача в дроті становить величину 0,15... 1,05; - використання в якості додаткового елементу в феросплаві алюмінію, ванадію, кремнію, марганцю, молібдену, титану, нікелю, ніобію, хрому, церію окремо або разом в любому сполученні та співвідношенні. Наведені відмінні ознаки є необхідними й достатніми для всіх випадків, на котрі розповсюджується об'єм правового захисту корисної моделі. Між сукупністю суттєвих ознак заявляємої корисної моделі та досягаємим технічним результатом - підвищенням ступеня використання магнію, забезпеченням стабільно високого рівня десульфурації, зниженням витрат дроту, значним покращенням екології при позапічній обробці чавуну та отриманням чавуну зі спеціальними властивостями - є причинно-наслідковий зв'язок, який пояснюється наступним чином. При введенні порошкового дроту із заповненням сумішшю магнію та сплаву заліза і додаткового елементу - алюмінію, ванадію, кремнію, марганцю, молібдену, титану, нікелю, ніобію, хрому, церію в розплав рідкого чавуну всередині дроту відбувається хімічна реакція між компонентами суміші й утворюється сплав магнію з залізом та вказаними додатковими елементами. На перебігання цих хімічних реакцій витрачається велика кількість тепла, що відбирається від оболонки проволоки, яка, в свою чергу, швидко нагрівається по мірі входження в розплав. Таким чином, час розплавлення оболонки дроту значно збільшується, що дає йому змогу занурюватись на більшу глибину й реакцією взаємодії магнію з розплавом буде охоплений максимальний об'єм металу в ковші. Як було встановлено проведеними дослідженнями, час розплавлення металевої оболонки дроту із заповненням готовим феросілікомагнієвим сплавом при температурі рідкого чавуну 1450°С становить 2,0с, а тієї ж оболонки дроту із заповненням сумішшю магнію та сплаву заліза і додаткових елементів - 3,5...4,5с. При використанні дроту наведеного складу синхронізуються в часі процеси вивільнення магнію в розплав і розплавлення сплаву заповнювача, не допускаючи утворення пари магнію всередині дроту або вивільнення заповнювача в рідкий чавун в твердому стані, адже в цьому випадку при розплавленні оболонки утворений із суміші магнієвий сплав завжди буде в рідкому стані. Використання дроту з таким складом заповнювача дозволяє по мірі його надходження в рідкий чавун значно знизити швидкість та інтенсивність випаровування магнію, зменшити розмір бульбашок пари магнію. Утворюваний всередині дроту сплав магнію з залізом та додатковими елементами - однорідний і вивільняється в глибину розплаву без локальних зон, перенасичених магнієм, або навпаки. В локальній зоні взаємодії з розплавом магній частково розчиняється, а частково утворюються маленькі бульбашки пари магнію, які піднімаючись вгору взаємодіють з сіркою і виносять сульфід магнію в шлак. Розчинений в чавуні магній також реагує з сіркою, а продукти реакції бульбашки пари магнію виносять в шлак. Визначене співвідношення між вмістом магнію в порошковому заповнювачі і вмістом самого заповнювача в межах 0,15... 1,05 стабілізує синхронізацію в часі процесів вивільнення магнію в розплав і розплавлення сплаву заповнювача. При недотриманні означених меж співвідношення між цими компонентами сплав буде неоднорідним, окремі його частки можуть бути перенасичені магнієм, а інші містити його недостатньо, що призводить до піроефекту, викидам та нестабільним результатам при використанні дроту. Використання в якості додаткового елементу в феросплаві алюмінію, ванадію, кремнію, марганцю, молібдену, титану, нікелю, ніобію, хрому, церію окремо або разом в любому сполученні та співвідношенні надає можливість після обробки отримувати чавун зі спеціальними властивостями, із підвищеними окремими їх показниками (міцність, твердість, ковкість, жаростійкість, зносостійкість, корозійна стійкість та ін.). Проведений аналіз показав, що заявляємий винахід має новизну та винахідницький рівень й саме зазначена сукупність суттєвих ознак забезпечує технічний результат - стабільно високий рівень десульфурації чавуну при низьких витратах магнію, й поліпшення екологічного оточення та отримання чавуну зі спеціальними властивостями. На одному з металургійних підприємств проведено випробування заявляемого способу. На установку десульфурації чавуну /УДЧ/ подається 6742 рідкий чавун в чавуно-возних ковшах (МІСТКІСТЬ чавуну 100т), які встановлюються на постановочні місця під обробку Порошковий дріт з заповненням сумішшю магнію та залізокремніймарганцевого сплаву (магнію - 25г/м - 20%, залізокремніймарганцевого сплаву - 10Ог/м - 80%, вміст заповнювача в складі дроту - 50%, співвідношення між вмістом магнію у складі заповнювача і вмістом заповнювача в дроті становить 0,25 ) вводиться за допомогою трайбапарату в рідкий чавун зі швидкістю 2,0г/с Проведено 10 обробок Початковий вміст сірки в чавуні (Sn) в середньому становив 0,030%, кінцевий (SK) - 0,005%, витрати магнію (Цщ) склали 0,25кг/т Ступінь використання магнію на десуль_0,76(S n -S K ) 1000, фурацію (K M g _ s = складає Комп ютерна верстка Н Лисенко 76% Процес обробки чавуну перебігав спокійно, без викидів та барботажу Вміст марганцю в чавуні в середньому підвищився на 0,70%, що надало йому високих значень МІЦНОСТІ Й МОЖЛИВІСТЬ вико ристання за спеціальним призначенням При використанні в таких же умовах дроту, виготовленого по способу прототипу(склад сплаву в заповнювачі дроту 25% магнію, 62,5% кремнію, 12,5% заліза, заповнення дроту - 100 г/м) кінцевий вміст сірки склав 0,015%, а ступінь використання магнію на десульфурацію - 45,6%, причому процес обробки супроводжувався піроефектом та надмірним пилогазовиділенням, вміст марганцю в чавуні не змінився Для отримання рівнозначного кінцевого вмісту сірки витрати магнію складуть 0,42кг/т, або будуть на 68% вищими Підписне Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, їй Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601