Спосіб позапічної обробки чавуну магнієм

Спосіб позапічної обробки чавуну магнієм, що включає введення магнію в розплав у вигляді порошкового дроту разом з кремнієм та залізом, який відрізняється тим, що магній вводять у суміші зі сплавом кремнію та заліза, причому відношення магнію до сплаву кремнію та заліза становить величину (0,1...0,5):1, а масова інтенсивність надходження магнію в розплав складає 0,03...0,09г/тс. Корисна модель відноситься до галузі чорної металургії, зокрема до позапічної десульфурації чавуну порошкоподібними реагентами. Відомий спосіб позапічної обробки чавуну магнієм, який містить введення в рідкий чавун порошкового дроту, що складається з металевої оболонки товщиною менше 1 мм, заповненої металевим магнієм [Патент США №4205981, опубліковано 3.06.1980р.]. Цей спосіб не може бути ефективно використаний для обробки чавуну в умовах металургійних підприємств з наступних причин. Магній має температуру випаровування 1107°С, а тиск пари магнію при температурах позапічної обробки рідкого чавуну (125О...145О°С) становить 2,8...10,6атм. Тому знаходячись в складі дроту в чистому вигляді, магній швидко та бурхливо випаровується, залишаючи розплав у вигляді дуже великих бульбашок пари або навіть безперервного струменя. Все це супроводжується піроефектом та надмірним пилогазовиділенням над ковшом і призводить до дуже низького ступеня використання магнію на десульфурацію та підвищеним витратам дроту. Відомий також спосіб позапічної обробки чавуну магнієм, який містить 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 свідоцтво СРСР №1655996, опубліковано 15.06.1991р.]. При його використанні відбувається глибинна пасивація магнію інертною добавкою - обпеченим доломітом, що дає можливість стримувати швид кість 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 прореагувавши пара магнію згорає у атмосфері над ковшем, що супроводжується утворенням великої кількості пилегазових 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 магнієм, який містить введення магнію в розплав у вигляді порошкового дроту, причому магній вводять в сплаві з кремнієм в співвідношенні 1:(1,5...3,0) та залізом, а інтенсивність подавання магнію становить 25...40г/с [патент України №31893А, опубліковано 15.12.2000р., Бюл. №7-11]. 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 CD О) 6744 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. В основу заявляємої корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб позапічної обробки чавуну магнієм шляхом зміни складу заповнювача порошкового дроту і використанням в ньому магнію не у вигляді сплаву з кремнієм та залізом, а у вигляді суміші зі сплавом кремнію та заліза, встановленням визначених оптимальних співвідношень між складовими частками заповнювача дроту, а також регламентацією подачі магнію в розплав в одиницю часу. 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. Це дозволить підвищити ступінь використання магнію, забезпечити стабільно високий рівень десульфурації, знизити витрати дроту та значно покращити екологію при позапічній обробці чавуну. Суть корисної моделі полягає в тому, що в способі позапічної обробки чавуну магнієм, що містить введення магнію в розплав у вигляді порошкового дроту разом з кремнієм та залізом, магній вводять у суміші зі сплавом кремнію та заліза, причому відношення магнію до сплаву кремнію та заліза становить величину (0,1...0,5):1, а масова інтенсивність надходження магнію в розплав складає 0,03...0,09г/тс. Спільними з прототипом суттєвими ознаками заявляємої корисної моделі є такі: - введення магнію в розплав у вигляді порошкового дроту; - введення магнію в розплав разом з кремнієм та залізом. Відмінними від прототипу суттєвими ознаками заявляємої корисної моделі є такі: - введення магнію в розплав у суміші зі сплавом кремнію та заліза; - відношення між магнієм та сплавом кремнію та заліза становить величину (0,1...0,5):1; - масова інтенсивність надходження магнію в розплав складає 0,03...0,09 г/т-с. 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 та значним покращенням екології при позапічній обробці чавуну - є причинно-наслідковий зв'язок, який пояснюється наступним чином. При введенні порошкового дроту із заповненням сумішшю магнію та сплаву кремнію і заліза у співвідношенні (0,1...0,5):1 в розплав рідкого чавуну всередині дроту відбувається хімічна реакція між компонентами суміші й утворюється сплав магнію з залізом та кремнієм. На перебігання цієї хімічної реакції 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 кремнію і заліза - 4,0с. 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 кремнієм - 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 в порошковому заповнювачі між магнієм та сплавом кремнію і заліза в межах (0,1...0,5):1 дозволяє отримувати всередині дроту рівномірно однорідний сплав. 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. Масова інтенсивність надходження магнію в розплав при використанні дроту означеного складу в межах 0,03...0,09г/тс дозволяє охопити реакцією взаємодії магнію з залізовуглецевим розплавом весь об'єм ковшу без викидів та барботажу зі спокійним перебіганням процесу десульфурації й без утворення локальних зон розплаву з надмірним, або недостатнім вмістом магнію, що призведе до надмірних витрат. Все це дозволяє значно підвищити ступінь використання магнію на десульфурацію, зменшуючи пилогазоутворення. 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. На одному з металургійних підприємств проведено випробування заявляемого способу. На 6744 установку десульфураци чавуну /УДЧ/ подається рідкий чавун в чавуновозних ковшах (МІСТКІСТЬ чавуну 100т), які встановлюються на постановочні місця під обробку Порошковий дріт з заповненням сумішшю магнію та залізокремнієвого сплаву (магнію - 25г/м, залізокремнієвого сплаву - 100г/м, відношення між магнієм та сплавом - 0,25 1) вводиться за допомогою трайбапарату в рідкий чавун зі швидкістю 2,0г/с Масова швидкість надходження магнію в рідкий розплав становить 0,05г/тс Проведено 10 обробок Початковий вміст сірки в чавуні (Sn) в середньому становив 0,030%, кінцевий (SK) - 0,005%, витрати магнію (qMg) склали 0,25кг/т Ступінь використання магнію на десульфурацію Комп ютерна верстка Н Лисенко 0,76(S n -S K ) 1000, ^co/ K ( Mg-s = —— — ) складає 76%. Процес обробки чавуну перебігав спокійно, без викидів та барботажу 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 - 100г/м) кінцевий вміст сірки склав 0,015%, а ступінь використання магнію на десульфурацію 45,6%, причому процес обробки супроводжувався піроефектом та надмірним пилогазовиділенням 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, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності' вул Глазунова, 1, м К и ї в - 4 2 01601