RU2116372C1

RU2116372C1 - Cast iron

Info

Publication number: RU2116372C1
Application number: RU94038080A
Authority: RU
Inventors: Г.Г. Гаврилюк; Ю.А. Леконцев; Г.М. Хисматулин; В.А. Завидонский
Original assignee: Акционерное общество "Чусовской металлургический завод"
Priority date: 1994-10-10
Filing date: 1994-10-10
Publication date: 1998-07-27
Also published as: RU94038080A

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, namely production of commercial vanadium cast iron and production of conversion cast iron. SUBSTANCE: cast comprising carbon, silicium, manganese, vanadium, titanium, copper, nickel, cobalt, chromium, aluminium and ferrum additionally comprises phosphorous, sulfur, gallium and hafnium. Content of these components, mas.% is as follows: carbon, 3.0-4.8; silicium, 0.02-0.8; manganese, 0.01-1.5; vanadium, 0.03-1.0; titanium, 0.02-0.6; phosphorous, 0.015-0.10; sulfur, 0.010-0.05; copper, 0.01-0.12; nickel, 0.02-0.3; cobalt, 0.01-0.14; chromium, 0.02-0.9; aluminium, 0.03-0.15; gallium, 0.0001-0.0003; hafnium, 0.0001-0.004; ferrum, the balance. When desired cast iron is used as conversion one then fuel expense and expense for iron-ore portion of charge are decreased by 6-9 %, degree of conversion of vanadium into slag is increased by 1.1-1.5 %, degree of extraction of chromium and titanium is increased by 1-2 %; wear resistance of construction steel and cast iron is increased by 4-25 %. EFFECT: improved quality of desired product. 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к составам чугунов, используемых в качестве товарного ванадиевого чугуна, а также чугуна для конвертерного передела с получением ванадиевого шлака и углеродистого полупродукта. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является передельный чугун [1], содержащий, в мас.%:
Углерод - 2,4-3,0
Кремний - 0,8-1,4
Марганец - 0,5-1,5
Ванадий - 0,1-0,3
Хром - 0,15-0,4
Титан - 0,35-0,80
Медь - 0,02-0,2
Никель - 0,1-0,4
Кобальт - 0,08-0,16
Алюминий - 0,02-0,2
Церий - 0,01-0,05
Германий - 0,03-0,08
Железо - Остальное
Недостатком известного сплава являются большие затраты на железорудную часть шихты и топлива из-за высокой температуры плавления образующихся соединений, что значительно повышает удельный расход кокса на производство данного чугуна. В известном чугуне отсутствуют компоненты, которые способствуют повышению степени извлечения ванадия, хрома, титана.The invention relates to ferrous metallurgy, and specifically to compositions of cast irons used as commercial vanadium cast iron, as well as cast iron for converter processing to produce vanadium slag and carbon intermediate. The closest in technical essence and the achieved result is pig iron [1], containing, in wt.%:
Carbon - 2.4-3.0
Silicon - 0.8-1.4
Manganese - 0.5-1.5
Vanadium - 0.1-0.3
Chrome - 0.15-0.4
Titanium - 0.35-0.80
Copper - 0.02-0.2
Nickel - 0.1-0.4
Cobalt - 0.08-0.16
Aluminum - 0.02-0.2
Cerium - 0.01-0.05
Germanium - 0.03-0.08
Iron - Else
A disadvantage of the known alloy is the high cost of the iron ore part of the charge and fuel due to the high melting point of the resulting compounds, which significantly increases the specific consumption of coke for the production of this cast iron. In the known cast iron there are no components that contribute to an increase in the degree of extraction of vanadium, chromium, and titanium.

Предлагаемый передельный чугун содержит углерод, кремний, марганец, ванадий, титан, медь, никель и дополнительно гелий, гафний, серу и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 3,0-4,8
Кремний - 0,02-0,80
Марганец - 0,01-1,5
Ванадий - 0,03-1,0
Титан - 0,02-0,6
Фосфор - 0,015-0,10
Сера - 0,010-0,050
Медь - 0,01-0,12
Никель - 0,02-0,30
Кобальт - 0,001-0,140
Хром - 0,01-0,9
Алюминий - 0,03-0,15
Галлий - 0,0001-0,003
Гафний - 0,001-0,004
Входящие в состав передельного чугуна галлий и гафний обладают способность со многими металлами (в т.ч. с ванадием, хромом, титаном, медью) образовывать сплавы с низкой температурой плавления. Другое позитивное воздействие вызвано повышением активности железа, марганца, никеля, что влияет на структуру и повышает износостойкость отливок. Присутствие в передельном чугуне галлия и гафния в количестве 0,0001-0,0003 и 0,0001-0,004 (мас.%) увеличивают склонность ванадия к окислению и переводу его в шлак. Образующиеся при окислении галлия и гафния окислы, соединяясь с окислами железа, образуют устойчивую шпинель, входящую в состав комплексной шпинели, что способствует ее химическому и термическому упрочнению, что положительно сказывается на прочностных свойствах отливок. Заявленный уровень концентрации галлия (0,0001-0,003 мас. %) и гафния (0,0001-0,004 мас.%) гарантирует проявление описанных эффектов. Однако при снижении концентрации галлия и гафния менее 0,0001% их влияние практически не проявляется, а при содержании галлия в передельном чугуне более 0,003% и гафния более 0,004% влияние практически не изменяется. Присутствие в составе чугуна ванадия обеспечивает при окислительной продувке в конвертере образование главной составляющей ванадиевого шлака - комплексного шпинелида. Предложенные пределы содержания ванадия позволяют поддержать жидкоподвижную силикатную составляющую в шлаке на оптимальном уровне (ниже 70%) и снизить безвозвратные потери ванадия при отделении шлака от металла, а также получить заданные физические свойства шлака при переделе чугуна в конвертере для снижения безвозвратных потерь ванадия. Титан, входящий в чугун в количестве 0,020-0,6%, в несколько более широких границах, чем в известном сплаве, полностью переходит в шпинелид, химическая и термическая устойчивость которого значительно повышается при условии содержания в чугуне хрома 0,02-0,9%. Нарушение этих пределов приводит к увеличению потерь ванадия при получении шлака.The proposed pig iron contains carbon, silicon, manganese, vanadium, titanium, copper, nickel and additionally helium, hafnium, sulfur and phosphorus in the following ratio, wt.%:
Carbon - 3.0-4.8
Silicon - 0.02-0.80
Manganese - 0.01-1.5
Vanadium - 0.03-1.0
Titanium - 0.02-0.6
Phosphorus - 0.015-0.10
Sulfur - 0.010-0.050
Copper - 0.01-0.12
Nickel - 0.02-0.30
Cobalt - 0.001-0.140
Chrome - 0.01-0.9
Aluminum - 0.03-0.15
Gallium - 0.0001-0.003
Hafnium - 0.001-0.004
Gallium and hafnium, which are part of the pig iron, have the ability with many metals (including vanadium, chromium, titanium, copper) to form alloys with a low melting point. Another positive effect is caused by an increase in the activity of iron, manganese, nickel, which affects the structure and increases the wear resistance of castings. The presence of gallium and hafnium in pig iron in quantities of 0.0001-0.0003 and 0.0001-0.004 (wt.%) Increase the tendency of vanadium to oxidize and convert it to slag. Oxides formed during the oxidation of gallium and hafnium, combining with iron oxides, form a stable spinel, which is part of the complex spinel, which contributes to its chemical and thermal hardening, which positively affects the strength properties of castings. The declared level of concentration of gallium (0.0001-0.003 wt.%) And hafnium (0.0001-0.004 wt.%) Guarantees the manifestation of the described effects. However, with a decrease in the concentration of gallium and hafnium less than 0.0001%, their effect is practically not manifested, and when the gallium content in the pig iron is more than 0.003% and hafnium is more than 0.004%, the effect remains practically unchanged. The presence of vanadium in the composition of cast iron provides for the formation of the main component of vanadium slag, complex spinel, during oxidative purge in the converter. The proposed limits for the vanadium content make it possible to maintain the liquid-moving silicate component in the slag at an optimal level (below 70%) and reduce the irrevocable losses of vanadium when separating the slag from the metal, as well as obtain the desired physical properties of the slag during redistribution of cast iron in the converter to reduce the irrevocable losses of vanadium. Titanium, which is included in cast iron in an amount of 0.020-0.6%, in a somewhat wider range than in the known alloy, completely passes into spinelide, the chemical and thermal stability of which increases significantly if chromium in the cast iron is 0.02-0.9 % Violation of these limits leads to an increase in vanadium losses in the production of slag.

Указанные пределы содержания других компонентов чугуна действуют в предложенном чугуне аналогично их действию в известном сплаве. The indicated limits for the content of other components of cast iron act in the proposed cast iron similarly to their action in a known alloy.

Сравнение предлагаемого состава передельного чугуна с прототипом показывает, что принципиальное отличие заявленного сплава заключается в наличии компонентов галлия и гафния. Comparison of the proposed composition of pig iron with the prototype shows that the fundamental difference between the claimed alloy is the presence of gallium and hafnium components.

В пределах исследования заявляемого состава передельного чугуна по патентной и научно-технической литературе не выявлены известные в науке и технике технические решения, которые содержат признаки, схожие с признаками, отличающими заявленные решения от прототипа. Следовательно, данное решение соответствует критерию "существенные отличия". Within the study of the claimed composition of pig iron according to patent and scientific and technical literature, technical solutions known in science and technology that contain features similar to those distinguishing the claimed solutions from the prototype have not been identified. Therefore, this solution meets the criterion of "significant differences".

Пример. В промышленном 20 т конвертере при подаче воздуха через дно конвертера продували чугуны известного и предложенного составов. Во всех опытах условия преддерживали одинаковыми, температура чугуна 1280-1290^oC, температура окончания перевода ванадия из чугуна в товарный ванадий, содержащий шлак, 1350-1365^oC, охладитель - ванадийсодержащий агломерат в количестве 100 кг/т, интенсивность продувки 475 м³/мин.Example. In an industrial 20 t converter, when supplying air through the bottom of the converter, cast irons of known and proposed compositions were purged. In all experiments, the conditions were kept the same, the temperature of cast iron was 1280-1290 ^o C, the temperature at which the transfer of vanadium from cast iron to commercial vanadium, containing slag, 1350-1365 ^o C, the cooler was vanadium-containing sinter in an amount of 100 kg / t, the purge rate was 475 m ³ / min

После окончания продувки (8-10 мин) в ковш выпускали полученный металл (углеродистый полупродукт), шлак кантовали в чашу после выпуска полупродукта. Далее определяли степень перехода ванадия из чугуна в шлак, а также извлечение по конвертерному переделу хрома и титана. Из данных, приведенных в таблице, следует, что предложенный чугун по сравнению с известным обеспечивает более высокую степень перехода ванадия из чугуна в товарный ванадий, извлечения хрома и титана при конвертерном переделе, а также снижение расхода железорудных материалов и топлива в доменной плавке и в конвертерном переделе. Повышается также показатель износостойкости отливок. After the purge was completed (8-10 min), the obtained metal (carbon intermediate) was discharged into the ladle, the slag was turned over into the bowl after the intermediate was discharged. Next, the degree of transition of vanadium from cast iron to slag was determined, as well as the extraction of chromium and titanium by converter conversion. From the data given in the table, it follows that the proposed cast iron, in comparison with the known one, provides a higher degree of transition of vanadium from cast iron to commercial vanadium, extraction of chromium and titanium during converter processing, as well as a reduction in the consumption of iron ore materials and fuel in blast furnace and converter redistribution. The wear resistance of castings is also increased.

Claims

Cast iron containing carbon, silicon, manganese, vanadium, titanium, copper, nickel, cobalt, chromium, aluminum and iron, characterized in that it additionally contains phosphorus, sulfur, gallium and hafnium in the following ratio, wt.%:
Carbon - 3.0 - 4.8
Silicon - 0.02 - 0.8
Manganese - 0.01 - 1.5
Vanadium - 0.03 - 1.0
Titanium - 0.02 - 0.6
Phosphorus - 0.015 - 0.10
Sulfur - 0.010 - 0.05
Copper - 0.01 - 0.12
Nickel - 0.02 - 0.3
Cobalt - 0.001 - 0.14
Chrome - 0.02 - 0.9
Aluminum - 0.03 - 0.15
Gallium - 0.0001 - 0.0003
Hafnium - 0.0001 - 0.004
Iron - Rest