RU2138561C1

RU2138561C1 - Method for producing cast iron in cupola

Info

Publication number: RU2138561C1
Application number: RU95111301A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Сафронов
Original assignee: Камский политехнический институт
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1999-09-27
Also published as: RU95111301A

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: method involves charging coke used as fuel into cupola from the top, blowing natural gas through tuyere, feeding metal burden and flux with following heating and melting; simultaneously blowing natural gas through lower part of furnace at cupola hearth; upon termination of natural gas blowing period, introducing into natural gas flow refining, modifying and fluxing components (dispersed production wastes) as metal burden and big-house dust or shot wastes of shotblasting equipment as iron-bearing components, or feeding scale from the top in an amount of 0.1-50% by weight of metal burden. Calcium carbide production wastes are introduced as fluxing component in an amount of 0.1-50% by weight of flux charged from the top. Dispersed ferro-silico-magnesium wastes are used as fluxing components. Dispersed wastes of CaF CaF₂ are used as refining components. EFFECT: increased quality of cast iron and reduced production cost. 2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к получению чугуна в вагранках. The invention relates to ferrous metallurgy, and in particular to the production of cast iron in cupola furnaces.

Известен способ получения чугуна в вагранках с использованием в качестве флюса известняка, включающий ввод в вагранку металлошихты, кокса, флюса в количестве 3 - 6% от веса металлошихты, содержащего известняк и шлак от производства марганцевых ферросплавов с последующим их нагревом и расплавлением. A known method of producing cast iron in cupola furnaces using limestone as a flux, comprising introducing a metal charge, coke, and flux into the cupola in an amount of 3-6% of the weight of a metal charge containing limestone and slag from the production of manganese ferroalloys with their subsequent heating and melting.

Недостатком этого способа является повышенный расход тепла на разложении известняка, позднее шлакообразование, повышенный угар кремния и марганца, высокие требования к качеству известняка по содержанию вредных примесей. The disadvantage of this method is the increased heat consumption for decomposition of limestone, later slag formation, increased fumes of silicon and manganese, high requirements for the quality of limestone in the content of harmful impurities.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ получения чугуна в вагранке, включающий ввод в вагранку металлошихты, флюса в количестве 3 - 6% от веса металлошихты, содержащего известняк и шлак от производства ферросилиция, загружаемых с металлошихтой, и шлак от производства марганцевых ферросплавов, загружаемого с коксом, с последующим их нагревом и расплавлением /1/. The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed method is a method for producing cast iron in a cupola, comprising introducing into a cupola a metal charge, flux in the amount of 3-6% of the weight of a metal charge containing limestone and slag from the production of ferrosilicon, loaded with a metal charge, and slag from production of manganese ferroalloys loaded with coke, followed by heating and melting / 1 /.

Недостатком указанного способа является повышенный расход кокса, являющегося основным видом топлива при плавке в вангранках металлической шихты и отсутствие применения природного газа, вдуваемого через фурмы, что также ведет к дополнительному расходу кокса. The disadvantage of this method is the increased consumption of coke, which is the main type of fuel when melting in the wangranca of a metal charge and the absence of the use of natural gas injected through tuyeres, which also leads to an additional consumption of coke.

Изобретение направлено на повышение качества чугуна и уменьшение его стоимости. The invention is aimed at improving the quality of cast iron and reducing its cost.

Для этого в известном способе получения чугуна в вагранке, включающим загрузку сверху в вагранку шихтовых материалов, содержащих в качестве топлива кокс, железосодержащие и флюсующие элементы, подачу дутья через фурмы, нагрев и расплавление шихтовых материалов, одновременно через фурмы и через нижнюю часть горна, у пода вагранки, вдувают природный газ, а затем, после задувочного периода в природный газ, вдуваемый через нижнюю часть горна, подают дисперсные отходы производств, которые в качестве железосодержащих элементов включают бигхаузную пыль, или отходы дроби дробеметного оборудования или окалину в количестве 0,1 - 50% от количества загружаемых железосодержащих элементов сверху, в качестве флюсующих элементов - отходы производства карбида кальция в количестве 0,1 - 50% от загружаемых флюсующих элементов - дисперсные отходы ферросиликомагния, а в качестве рафинирующих - дисперсные отходы CaF₂.To do this, in the known method for producing cast iron in a cupola, including loading from above into a cupola of charge materials containing coke, iron-containing and fluxing elements as fuel, supplying blast through tuyeres, heating and melting the burden materials, simultaneously through tuyeres and through the lower part of the furnace, cupola cupola, inject natural gas, and then, after a blowing period, dispersed industrial wastes are fed into natural gas, injected through the lower part of the hearth, which include bighau as iron-containing elements I know dust, or waste fractions of shot blasting equipment or scale in the amount of 0.1 - 50% of the amount of loaded iron-containing elements from above, as fluxing elements - waste of calcium carbide production in the amount of 0.1 - 50% of the loaded fluxing elements - dispersed waste of ferrosilicomagnesium , and as refining - dispersed waste CaF ₂ .

Из источников патентной и научно-технической литературы не известна подача природного газа снизу с введением в его поток пылевидных отходов производства для решения поставленной задачи, что подтверждает изобретательский уровень заявляемого изобретения. From the sources of patent and scientific literature, the supply of natural gas from below is not known with the introduction of pulverized production waste into its stream to solve the task, which confirms the inventive step of the claimed invention.

Способ осуществляют следующим образом. После розжига холостой колоши включают воздуходувку и подают в вагранку воздух и природный газ. Затем осуществляют загрузку в следующей последовательности: топливо - флюсы - металл. После небольшой выдержки для прогрева шихты снизу через отверстия, расположенные в нижней части горна, подают природный газ. В потоке природного газа, вдуваемого снизу, подаются дисперсные отходы производства, содержащие: железосодержащие, включающие бигхаузную пыль, или отходы дробеметного оборудования, или окалину в количестве 0,1 - 50% от загружаемой сверху металлической части шихты; флюсующие элементы в виде отходов производства карбида кальция в количестве 0,1 - 50% от загружаемых флюсующих элементов сверху; модифицирующие элементы в виде дисперсных отходов ферросиликомагния и рафинирующие в виде отходов CaF₂ в количестве 0,9 - 2,1% от массы выплавляемого чугуна.The method is as follows. After ignition, the idle ears include a blower and air and natural gas are supplied to the cupola. Then carry out the loading in the following sequence: fuel - fluxes - metal. After a short exposure to heat the mixture from below, natural gas is supplied through openings located in the lower part of the hearth. Dispersed industrial wastes are fed into the natural gas stream blown from below, containing: iron-containing, including bighouse dust, or waste from shot blasting equipment, or scale in the amount of 0.1 - 50% of the metal part of the charge loaded from above; fluxing elements in the form of waste products of calcium carbide production in the amount of 0.1 - 50% of the loaded fluxing elements from above; modifying elements in the form of dispersed waste ferrosilicon magnesium and refining in the form of waste CaF ₂ in the amount of 0.9 - 2.1% by weight of cast iron.

При вдувании указанных железосодержащих дисперсных отходов меньше нижнего предела уменьшение стоимости выплавляемого чугуна не происходит. При вдувании отходов больше верхнего предела также стоимость выплавляемого чугуна не уменьшается, т.к. при таком режиме работы наблюдаются частые сбои в системе приготовления пылегазовой смеси и подачи ее в вагранку. When these iron-containing dispersed wastes are blown in less than the lower limit, a decrease in the cost of cast iron does not occur. When blowing waste more than the upper limit, the cost of cast iron is also not reduced, because In this mode of operation, frequent failures are observed in the system for preparing the dust and gas mixture and for feeding it into the cupola.

Вдувание дисперсных отходов ферросиликомагниевой лигатуры в количестве меньшем, чем нижний предел, количество серы в выплавляемом чугуне больше 0,08%, а магния меньше 0,01%, что обуславливает получения чугуна с включением графита пластинчатой прямолинейной формы с характерным размером 500 мкм и более низким значением предела прочности (100 МПа). При вдувании дисперсных отходов более верхнего предела наступает эффект перемодифицирования, заключающийся в отбеливании структуры чугуна, сообщающему ему высокую твердость (HB 800), хрупкость и низкую обрабатываемость резанием. The injection of dispersed waste of ferrosilicomagnesium ligature in an amount less than the lower limit, the amount of sulfur in the cast iron is more than 0.08%, and magnesium is less than 0.01%, which leads to the production of cast iron with the inclusion of graphite in a rectilinear linear shape with a characteristic size of 500 μm and lower strength value (100 MPa). When the dispersed waste is blown in over the upper limit, an overmodification effect occurs, which consists in bleaching the cast iron structure, giving it high hardness (HB 800), brittleness and low machinability.

Обоснование количества флюсующих материалов в виде дисперсных отходов производства карбида кальция: при вдувании указанных дисперсных отходов меньше нижнего предела шлаки получаются кислыми (CaO/SiO₂=0,3), вязкими (более 1 Па•с), а чугун содержит повышенное количество серы (более 0,08%). При вдувании указанных дисперсных отходов больше верхнего предела шлаки получаются высокоосновными, вязкими (более 1 Па•с), увеличивается расход футеровки и как следствие стоимость выплавляемого чугуна.Substantiation of the amount of fluxing materials in the form of dispersed waste products for the production of calcium carbide: when these dispersed waste materials are blown below the lower limit, the slags are acidic (CaO / SiO ₂ = 0.3), viscous (more than 1 Pa • s), and cast iron contains an increased amount of sulfur ( more than 0.08%). When these dispersed wastes are blown in over the upper limit, the slags are highly basic, viscous (more than 1 Pa • s), the lining consumption increases and, as a result, the cost of cast iron.

Дальнейший ход плавки зависит от правильного соотношения количества подаваемого природного газа и расхода кокса. Во время плавки необходимо соблюдать правильность взвешивания и загрузки шихты сверху и подачи железосодержащей пыли в потоке природного газа. Нельзя допускать зависания шихты в шахте вагранки или ее опускание более, чем на высоту двух колош ниже завалочного окна. The further course of the smelting depends on the correct ratio of the amount of supplied natural gas and coke consumption. During melting, it is necessary to observe the correct weighing and loading of the mixture from above and the supply of iron-containing dust in the natural gas stream. It is impossible to prevent the mixture from hanging in the cupola shaft or lowering it more than two heights below the filling window.

При плавке контролируются следующие параметры: количество подаваемого природного газа, его давление и температура чугуна. During melting, the following parameters are controlled: the amount of natural gas supplied, its pressure and the temperature of cast iron.

В таблице 1 приведен состав бигхаузной пыли. Table 1 shows the composition of bighouse dust.

В таблице 2 приведен состав отходов ферросиликомагния
Поток природного газа, вдуваемый через отверстия, расположенные у пода вагранки, способствует перемешиванию жидкого чугуна и выраниванию тем самым его химического состава, что позволяет получать более однородную структуру чугуна. При сгорании природного газа выделяется дополнительное количество теплоты, позволяющее более экономично использовать кокс, загружаемый сверху.Table 2 shows the composition of the waste ferrosilicon
The flow of natural gas, injected through openings located at the bottom of the cupola, facilitates mixing of molten iron and thereby eliminating its chemical composition, which makes it possible to obtain a more uniform structure of cast iron. During the combustion of natural gas, an additional amount of heat is released, which makes it possible to use coke loaded from above more economically.

Дисперсные отходы производства в виде окисленного железа, в настоящее время не используемые в промышленности, восстанавливаясь в печи, позволяют более экономично использовать металлическую шихту, загружаемую сверху. Одновременно решается вопрос утилизации других дисперсных отходов производства. Dispersed industrial wastes in the form of oxidized iron, which are not currently used in industry, being restored in a furnace, make it possible to use a metal charge loaded from above more economically. At the same time, the issue of recycling other dispersed industrial waste is being addressed.

Продувка в струе природного газа дисперсных отходов, содержащих железо и модифицирующие элементы, способствует восстановлению окислов железа, а также стабилизации состава чугуна по магнию и кремнию. Рафинирующие элементы очищают жидкий металл от газов, неметаллических включений и вредных примесей. The purging of dispersed wastes containing iron and modifying elements in a natural gas stream helps to restore iron oxides, as well as stabilize the composition of pig iron in magnesium and silicon. Refining elements purify liquid metal from gases, non-metallic inclusions and harmful impurities.

Добавки ферросиликомагния и CaF₂ в струю природного газа способствуют снижению содержания серы в чугуне, основным источником которой является кокс, а повышение температуры чугуна, происходящее за счет сгорания природного газа, увеличивают обессеривающую способность шлаков. Стабилизация состава чугуна по магнию и кремнию, рафинирование металла, повышение его температуры и снижение содержания серы позволяют получить более качественный чугун, улучшить форму графитовых включений вплоть до шаровидной.The addition of ferrosilicomagnesium and CaF ₂ to the stream of natural gas helps to reduce the sulfur content in cast iron, the main source of which is coke, and the increase in the temperature of cast iron due to the combustion of natural gas increases the desulfurization ability of slag. Stabilization of the composition of cast iron by magnesium and silicon, refining of metal, increasing its temperature and lowering sulfur content make it possible to obtain better cast iron and improve the shape of graphite inclusions up to spherical.

Предлагаемый способ дает возможность получить чугун следующего химического состава, %: C 3,4 - 3,8; Si 1,5 - 2,2; Mn 0,50 - 0,90; P 0,3 - 0,4; S 0,01 - 0,08. При подаче природного газа снизу, т.е. при вдувании его в отверстия у пода вагранки, в частности, с окислами железа, сгорание природного газа происходит при взаимодействии с кислородом оксидов. Следовательно, природный газ, вдуваемый снизу, является восстановителем железа и других оксидов отходов. При этом для повышения температуры чугуна продувка природного газа через фурмы не прекращается. The proposed method makes it possible to obtain cast iron of the following chemical composition,%: C 3.4 - 3.8; Si 1.5-2.2; Mn 0.50-0.90; P 0.3 - 0.4; S 0.01 - 0.08. When supplying natural gas from below, i.e. when it is blown into the holes near the cupola cupola, in particular, with iron oxides, the combustion of natural gas occurs when oxides interact with oxygen. Therefore, natural gas injected from below is a reducing agent for iron and other waste oxides. At the same time, to increase the temperature of cast iron, the purging of natural gas through tuyeres does not stop.

Объем природного газа, вводимого через фурмы, остается прежним и не зависит от объема, вдуваемого снизу. Объем же природного газа, вдуваемого снизу, зависит от количества вводимых в него пылевидных отходов. The volume of natural gas introduced through the tuyeres remains the same and does not depend on the volume injected from below. The volume of natural gas injected from below depends on the amount of pulverized waste introduced into it.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить более качественный чугун, экономит кокс, металлическую шихту, увеличивает производительность вагранок и позволяет утилизировать некоторые виды отходов производства. Thus, the proposed method allows to obtain better cast iron, saves coke, metal charge, increases the productivity of cupolas and allows you to utilize some types of production waste.

Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР 1092184, М. кл. C 21 C 1/08рSources of information:
1. USSR author's certificate 1092184, M. cl. C 21 C 1 / 08р

Claims

A method of producing cast iron in a cupola, including loading from above into a cupola of charge materials containing coke, iron and fluxing elements as fuel, supplying blast through tuyeres, heating and melting the charge materials, characterized in that both tuyeres and through the lower part of the hearth have a hearth cupolas are blown into natural gas, and then after a blowing period, dispersed industrial wastes are fed into the natural gas, blown through the lower part of the hearth, which include bighouse as iron-containing elements dust, or waste fractions of shot blasting equipment, or scale in the amount of 0.1-50% of the amount of loaded iron-containing elements on top, as fluxing elements, waste products of calcium carbide production in the amount of 0.1-50% of the loaded fluxing elements on top and additionally as modifying elements - dispersed waste of ferrosilicon magnesium, and as refining - dispersed waste of CaF ₂ .