Спосіб обробки чавуну в чавуновізному ковші

1. Спосіб обробки чавуну в чавуновізному ковші, що включає готування розплаву в металургійному агрегаті, його термочасову обробку в цьому агрегаті, введення в розплавлений чавун у процесі його випуску з металургійного агрегату в ківш шлакоутворювальної суміші, наступне охолодження і випуск розплаву, який відрізняється тим, що в 3 18165 4 контролю ступеня рафінування розплаву. Крім оксид алюмінію Al2О3 25-45 того, при використанні такої суміші шлаковий розоксид калію K2O 0,5 плав поза плавильним агрегатом охолоджується оксид натрію Na2O 0,5 настільки швидко, що не вдається повноцінно заоксид кремнію і магнію решта. вершити процес рафінування металу. Нарешті, При використанні цієї суміші не можливо досявплив окремих компонентів суміші на вогнетривку гти глибокого ступеня десульфурації розплаву футерівку металургійних агрегатів приводить до заліза і видалення інших неметалічних включень і швидкого її руйнування і збільшення витрат на небажаних домішок. виробництво чавуна. Виходячи з цього, у даний В основу корисної моделі поставлена задача час є потреба у такій шлакоутворюючій рафінувастворення способу обробки чавуна в чавуновізнольній суміші для обробки чавуна, використання му ковші, у якому за рахунок застосування шлакоякої дозволило б підвищити якість одержуваних утворюючої рафінувальної суміші удосконаленого продуктів за рахунок більш глибокого очищення складу буде забезпечене підвищення ефективносрозплаву заліза від небажаних домішок, спростити ті виплавки чавуна. технологічний процес обробки і знизити витрати на Поставлена задача вирішується тим, що сповиробництво чавуна і утримання обладнання. сіб обробки чавуна в чавуновізному ковші включає Відома шлакоутворююча суміш, яка містить готування розплаву в металургійному агрегаті, оксид кальцію СаО, металевий алюміній Аlmet оквведення в розплавлений чавун у процесі його сиди лужноземельних металів K2O+Na2O і оксид випуску з металургійного агрегату в ківш шлакоалюмінію Al2О3 [патент РФ №2252265, 2005р.]. утворюючої суміші, наступне охолодження і випуск Крім того, суміш додатково містить оксиди магнію, розплаву, при цьому в розплавлений чавун ввозаліза, міді, титана, марганцю. Кількість компонендять шлакоутворюючу рафінувальну суміш настутів у шлакоутворюючій суміші складає, мас.%: пного складу, ваг.%: алюміній 5-83; металевий алюміній Аlmet 8-18 оксид алюмінію 2,5-75; оксид кремнію SiO2 2-6 оксид кальцію 0,5-10; оксиди лужноземельних металів оксид магнію не більш 8; K2O+Na2O 1-3 оксид заліза не більш 15; оксид кальцію СаО 10-55 оксид міді не більш 2; оксид алюмінію Al2О3 18-53, оксид титана не більш 7; у кількості 1,5-2,5кг/т чавуна при вологості не оксид марганцю не більш 12 і більш 2%. оксиди натрію і калію 5-7. Включення до складу шлакоутворюючої рафіОсновним недоліком описаної суміші є велика нувальної суміші оксиду кальцію обумовлене тим, кількість компонентів, що обумовлює складність що оксид кальцію є активним компонентом, який готування такої суміші. Крім того, високий вміст вступає у взаємодію з розчиненої в металі сіркою, алюмінію в суміші може привести до виникнення тим самим сприяє очищенню розплаву заліза від вибухонебезпечної ситуації як при виготовленні небажаних і шкідливих домішок. Крім того, оксид суміші, так і в процесі її застосування. кальцію при виплавці високолегованих, вуглецеВідомий спосіб обробки чавуна в ковші, що вих і конструкційних сталей виконує роль модифівключає готування розплаву в металургійному катора, який сприяє кристалізації структурних агрегаті, його термочасову обробку в цьому агрескладових у здрібненій формі, що поліпшує мехагаті, введення в розплавлений чавун у процесі нічні властивості металу. У присутності алюмінію його випуску з металургійного агрегату в ківш шлаоксид кальцію також сприяє зниженню вмісту некоутворюючої суміші, що включає кальцієвмісні металічних включень у сталі, наприклад її десуі/або алюмінієвмісні реагенти в кількості, що відпольфурації. Зниження вмісту оксиду кальцію в сувідає вмісту сірки в розплаві, а також наступне міші нижче 10% недоцільно, оскільки при цьому не охолодження і випуск розплаву [патент РФ забезпечується заданий ступінь десульфурації. №2096484, 1997р.]. Спосіб характеризується таПідвищення вмісту оксиду кальцію в суміші понад кож наявністю другої фази обробки, коли в розп55% також є недоцільним, оскільки приведе до лав вводять щонайменше один знесірчувальний підвищення температури плавлення шлаку, що реагент у кількості, що відповідає вмісту сірки в утворюється, і зниженню його здатності до очирозплаві. Під час третьої фази обробки в розплав щення розплаву заліза від небажаних і шкідливих уводять кальцієвмісні реагенти. домішок. Включення оксиду кальцію (вапна) доОсновним недоліком описаного способу є його зволяє забезпечити десульфурацію, тобто видаскладність, оскільки реалізація способу вимагає лення сірки з розплаву заліза. При цьому сіра міцздійснення декількох етапів, а також використання но зв'язується в сульфід кальцію CaS і переходить великої кількості реагентів. у шлак. Такий склад суміші дозволяє забезпечити Найбільш близьким аналогом корисної моделі, підвищення активності оксиду кальцію, що сприяє що заявляється, є шлакоутворююча рафінувальна поліпшенню якісних характеристик металу за расуміш, що включає металевий алюміній Аlmet оксид хунок більш ефективного очищення його розплаву алюмінію Al2О3, оксид кремнію SiO2 і оксиди лужвід шкідливих домішок і неметалічних включень. ноземельних металів K2O+Na2O (патент України Металевий алюміній являє собою власне №50557, 2002p.). Крім того, суміш містить оксид алюміній у технічно чистому виді. Алюміній розкимагнію. Кількість компонентів у шлакоутворюючій слює рідкий розплав заліза, тобто видаляє кисень, рафінувальній суміші складає, мас.%: а наявність оксиду алюмінію сприяє асиміляції алюміній Almet 20-30 неметалічних включень, що у свою чергу сприяє 5 18165 6 зниженню вмісту шкідливих домішок, наприклад ційний склад. Для цього компоненти суміші піддасірки, кисню в розплаві заліза. За рахунок вибору ють попередньому здрібнюванню до одержання різних співвідношень алюмінію та оксиду алюмінію основної фракції розміром менш ніж 20мм, після можна регулювати процес шлакоутворення. Зничого компоненти дозують і перемішують між соження вмісту алюмінію в суміші нижче 8% недоцібою. Така підготовка шлакоутворюючої рафінувально, оскільки приводить до зниження здатності льної суміші дозволяє підвищити її реактивну здасуміші до очищення розплаву від небажаних або тність у процесі нагрівання, розплавлювання і шкідливих домішок. Крім того, при вмісті металевзаємодії з розплавом заліза. Крім того, однорідвого алюмінію менш ніж 8% не досягається істотний фракційний склад компонентів і їх попереднє ного прискорення шлакоутворення через недостаперемішування сприяє підвищенню активності як тнє надходження тепла реакції окислювання кожного окремого її компонента, так і сумарної алюмінію в зону активного шлакоутворення. Підактивності компонентів у порівнянні з показниками, вищення вмісту алюмінію в суміші понад 18% тащо досягаються при роздільному використанні кож є недоцільним, оскільки приводить до протікомпонентів шлакоутворюючої рафінувальної сукання процесу шлакоутворення з піротехнічним міші. ефектом, що у свою чергу приводить до зниження Переважним є виконання шлакоутворюючої рафінувальної здатності суміші. При вмісті в суміші рафінувальної суміші з наступним фракційним оксиду алюмінію менш ніж 18% не забезпечується складом компонентів, %: зниження в'язкості шлаку до значень, при яких 20,0мм 90 відбувається істотне прискорення шлакоутворен>20,0мм решта. ня. При вмісті в суміші оксиду алюмінію понад 53% Такий фракційний склад компонентів суміші є відбувається збільшення в'язкості шлаку за рахуоптимальним з погляду фізико-хімічних закономірнок його насичення тугоплавким глиноземом ностей процесів їх засвоєння. Відхилення фрак(Al2О3). Таким чином, включення до складу шлакоційного складу убік дрібнодисперсних часток неутворюючої рафінувальної суміші металевого доцільно, тому що вимагає додаткових витрат, але алюмінію Аlmet і оксиду алюмінію Al2О3 дозволяє не дає помітного ефекту. Збільшення вмісту велизабезпечити прискорення процесу шлакоутворенкодисперсних часток приводить до збільшення ня, що у свою чергу дозволяє підвищити ефективчасу наведення шлаку, тобто також є невиправданість металургійних процесів і знизити виробничі ним. витрати. У цьому способі знесірчення чавуна та асиміНаявність у суміші оксиду кремнію SiO2 у заляція неметалічних включень здійснюється шлазначених межах сприятливо позначається на раковим рафінувальним розплавом, що розподіляфінувальній здатності шлаку. Підвищення вмісту ється по всьому дзеркалу рідкого чавуна і має оксиду кремнію в суміші понад 6% приводить до розвинену контактну реакційну поверхню між рідзбільшення в'язкості шлаку і до зниження його раким чавуном і активними частками суміші. При фінувальної здатності. цьому рафінувальний шлак, що утворюється, пеДля підвищення рідкорухливості шлаку до решкоджає ресульфурації передільного чавуна, складу суміші введені легкоплавкі компоненти: володіє високою теплоізоляційною здатністю, за оксид натрію та оксид калію в кількості 1-3мас.%. рахунок чого знижується утворення охолодей чаЗниження вмісту в суміші оксидів натрію і калію вуна в чавуновізних ковшах при транспортуванні нижче 1% приводить до небажаного збільшення його з доменного цеху в сталеплавильний цех, що в'язкості шлаку, погіршенню умов плавлення сумідозволяє значно знизити втрати рідкого чавуна, а ші і підвищенню часу обробки розплаву заліза. також дозволяє збільшити термін служби чавуноВведення в суміш більш ніж 3% оксидів натрію і візних ковшів. калію приводить до зниження температури розпВикористання суміші з таким складом дозволаву в зоні реакції і зниженню ефективності його ляє одержати в чавуновізному ковші шлаковий обробки шлакоутворюючою рафінувальною сумірозплав, що забезпечує здійснення процесів рафішшю. нування металів. Крім того, наявність у суміші окСлід зазначити, що основний практичний сидів лужноземельних металів K2O+Na2O привоефект від використання шлакоутворюючої суміші дить до зниження температури ліквідусу у такого складу полягає в підвищенні технологічної вапняно-силікатних шлаках і до підвищення рідкоцінності вапна, що входить до складу суміші, тобто рухливості шлаку і його активності, що значно приоксиду кальцію СаО, при десульфурації металу, скорює процес одержання кінцевого продукту. що забезпечується високим розріджувальним Експериментально встановлено, що найбільш впливом на частки вапна оксиду алюмінію, а також оптимальний ефект при реалізації способу з викооксидів натрію і калію. ристанням зазначеної шлакоутворюючої суміші Для виключення виникнення пожежонебезпечдосягається при витраті суміші 1,5-2,5кг/т чавуна. них ситуацій при виготовленні, збереженні і трансПереважно, суміш готують попередньо шляпортуванні суміші необхідно, щоб її вологість не хом гомогенізації кожного компонента за фракційперевищувала 2%. Крім того, при вологості суміші ним складом і перемішування компонентів між більш ніж 2% механічна міцність сформованих з собою. За рахунок цього відбувається підвищення неї брикетів зменшується і вони легко руйнуються реактивної здатності шлакоутворюючої суміші в в процесі збереження, транспортування та заванпроцесі нагрівання, розплавлювання і взаємодії таження. компонентів суміші з металевим розплавом. Переважним є підготовка компонентів суміші, Ефективність шлакоутворюючої суміші у пропри якій кожен компонент має однорідний фракцесі обробки чавуна в чавуновізному ковші ілюст 7 18165 8 рується наступними прикладами. менш ніж 20мм була не менш 90%. Після цього Приклади 1-25. Позапічна обробка сталі на приготували шлакоутворюючу суміш 25 різних установці "ківш-піч". складів, зазначених у Таблиці 1, кожну з який розДля визначення оптимального складу шлакофасували в поліетиленові мішки, зручні для заванутворюючої суміші було проведено серію експетаження в установку "ківш-піч". риментів у процесі позапічної обробки сталі на Сталь марки AISI8620 піддали позапічній деустановці "ківш-піч". Вважається, що склад шлакосульфурації в 130-тонному ковші на установці утворюючої суміші, який виявився найбільш ефек"ківш-піч". Після випуску металу з електропечі ківш тивним у цьому процесі, є універсальним і буде установили на сталевіз і подали на установку оптимальним і ефективним також і у інших мета"ківш-піч". На поверхню розплаву послідовно прилургійних процесах, що спрямовані на цільову носаджували розфасовану в поліетиленові мішки рмалізацію складу металургійного продукту. шлакоутворюючу суміш, одночасно продували Шлакоутворюючу суміш приготували шляхом метал аргоном через дві пористі пробки в днищі роздільного попереднього зневоднювання до воковша. На всіх плавках шлакоутворюючу суміш логості нижче 2% (при необхідності) і здрібнюванвводили в кількості (10±0,2) кг/т сталі. ня металевого алюмінію Аlmet оксиду кремнію SiO2, Наприкінці кожної плавки вимірювали ступінь суміші оксидів лужноземельних металів K2O+Na2O десульфурації мелалу і масову частку сірки в сталі (1:1), оксиду кальцію СаО і оксиду алюмінію Al2О3 звичайними лабораторними методами. Отримані до одержання такого фракційного складу кожного результати приведені нижче в таблиці 1. компонента, у якому кількість часток розміром Таблиця 1 Приклад № Склад шлакоутворюючої рафінувальної суміші для позапічної обробки сталі в установці "ківш-піч" і показники десульфурації металу Масова частка компонентів шлакообразующей суміші, % Металев. Al2О3 K2O+Na2O SiO2 Оксид алюміній кальцію СаО 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 7,0 8,0 16,0 18,0 19,0 7,0 9,0 15,0 18,0 19,0 7,0 8,0 15,0 18,0 19,0 7,0 8,0 16,0 18,0 20,0 7,0 8,0 16,0 18,0 19,0 82,1 79,0 43,0 18,0 10,0 82,1 78,0 44,0 22,0 10,0 82,1 79,0 44,0 18,0 10,0 82,1 79,0 53,0 18,0 9,0 82,1 79,0 43,0 18,0 10,0 0,9 1,0 2,0 3,0 4,0 0,9 1,0 2,0 3,0 3,4 0,9 1,0 2,0 3,0 3,8 0,9 1,0 2,0 3,0 3,4 0,9 1,0 2,0 3,0 3,6 Аналіз отриманих даних показує, що прийнятний ступінь десульфурації металу (не нижче 46,0%) при припустимій масовій частці сірки в металі після обробки (не більш 0,018%) був досягнутий в плавках 3, 4, 8, 9, 13, 14, 18, 19, 23 і 24, при яких застосовувалися шлакоутворюючі суміші, співвідношення компонентів у яких витримувалось 1,0 2,0 4,0 6,0 7,0 1,0 2,0 4,0 6,0 6,8 1,0 2,0 4,0 6,0 7,0 1,0 2,0 4,0 6,0 6,6 1,6 2,0 4,0 6,0 63 9,0 10,0 35,0 55,0 60,0 9,0 10,0 35,0 55,0 58,0 9,0 10,0 35,0 55,0 61,0 9,0 10,0 35,0 55,0 60,0 9,0 10,0 35,0 55,0 59,0 Ступінь десульфурації металу, % (чисельник) і масова частка сірки в сталі після її обробки, % 10,2/0,026 18,3/0,027 56,5/0,018 46,3/0,012 38,4/0,020 9,5/0,028 20,2/0,025 51,8/0,015 58,6/0,010 43,4/0,027 8,7/0,029 14,3/0,028 57,8/0,011 613/0,010 43,3/0,026 9,8/0,027 21,5/0,024 55,2/0,018 58,4/0,014 35,6/0,020 11,6/0,030 18,4/0,026 50,6/0,014 56,4/0,012 45,7/0,018 в оптимальних межах. У плавках 1, 2, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 20, 21, 22 і 25 застосовувалися інші шлакоутворюючі суміші, співвідношення компонентів у яких виходило за оптимальні межі та у цих плавках спостерігалися як підвищений вміст сірки в металі, так і недостатня ступінь його десульфурації. 9 18165 10 Приклад 26. Обробка чавуна в чавуновізному тування розплаву і термочасову обробку розплаву. ковші. Під час випуску доменної плавки в чавуновізний Приготували шлакоутворюючу рафінувальну ківш під струмину металу присаджували шлакосуміш як описано в Прикладах 1-25, з наступним утворюючу рафінувальну суміш у межах від 1,5 до складом, мас.%: 2,5кг/т чавуна. металевий алюміній Аlmet 16 По ходу плавки контролювали основні параоксид кремнію SiO2 6 метри процесу, що порівнювали з аналогічними оксиди лужноземельних металів показниками, отриманими раніше на плавках, у K2O+Na2O 2 яких не застосовувалася така шлакоутворююча оксид кальцію СаО 25 рафінувальна суміш. Отримані результати привеоксид алюмінію Al2О3 50 дені нижче в таблиці 2. У металургійному агрегаті здійснювали пригоТаблиця 2 Показники обробки чавуна в чавуновізному ковші під час випуску доменної плавки Масова частка Температура чавуна сірки в чавуні в перед присаджуванльотки ДП, % ням суміші, °С 0,029 0,035 0,025 0,032 0,028 0,032 0,045 0,032 0,036 0,032 0,028 0,030 0,038 0,025 0,029 0,032 0,030 0,030 0,031 0,028 0,032 0,035 0,027 0,046 0,032 1465 1465 1467 1462 1465 1468 1455 1468 1465 1460 1468 1455 1460 1475 1465 1460 1468 1466 1462 1468 1465 1465 1475 1445 1455 Витрата суміші, кг/т 1,55 1,62 1,56 1,75 2,11 2,15 1,85 1,58 1,64 1,52 1,57 1,62 2,24 1,84 1,58 1,74 1,75 1,82 1,57 2,04 1,56 2,22 1,58 2,34 1,72 Аналіз отриманих даних показує, що при обробці чавуна в чавуновізному ковші з використанням шлакоутворюючої рафінувальної суміші зменшується ступінь ресульфурації сірки в чавун, що забезпечує поліпшення якості чавуна і підвищує ефективність виплавки чавуна. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Масова частка сірки в чавуні по міксері без присаджування суміші (чисельник) і з присаджуванням суміші, % 0,040/0,032 0,046/0,040 0,037/0,030 0,042/0,035 0,040/0,032 0,045/0,036 0,058/0,048 0,045/0,035 0,044/0,040 0,042/0,038 0,034/0,029 0,038/0,032 0,046/0,042 0,034/0,032 0,035/0,031 0,042/0,038 0,042/0,036 0,041/0,036 0,046/0,038 0,035/0,032 0,042/0,038 0,046/0,042 0,036/0,032 0,052/0,042 0,046/0,034 Ступінь ресульфурації чавуна без присаджування суміші (чисельник) і з присаджуванням суміші, % 0,011/0,003 0,011/0,005 0,012/0,005 0,010/0,003 0,012/0,004 0,013/0,004 0,013/0,003 0,013/0,003 0,012/0,004 0,010/0,006 0,006/0,001 0,008/0,002 0,008/0,004 0,009/0,007 0,006/0,002 0,010/0,006 0,012/0,006 0,011/0,006 0,015/0,007 0,007/0,004 0,010/0,006 0,011/0,007 0,009/0,005 0,006/-0,004 0,016/0,002 Таким чином, корисна модель, що заявляється дозволяє підвищити ефективність виплавки чавуна за рахунок обробки чавуна в чавуновізному ковші за рахунок використання шлакоутворюючої суміші з оптимально підібраним складом компонентів. Підписне 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