RU2343202C2 - Charge for cast iron smelting in cupola furnace - Google Patents

Charge for cast iron smelting in cupola furnace Download PDF

Info

Publication number
RU2343202C2
RU2343202C2 RU2007106191A RU2007106191A RU2343202C2 RU 2343202 C2 RU2343202 C2 RU 2343202C2 RU 2007106191 A RU2007106191 A RU 2007106191A RU 2007106191 A RU2007106191 A RU 2007106191A RU 2343202 C2 RU2343202 C2 RU 2343202C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cast iron
barium
charge
molds
strontium
Prior art date
Application number
RU2007106191A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007106191A (en
Inventor
Дмитрий Юрьевич Пимнев (RU)
Дмитрий Юрьевич Пимнев
Сергей Иннокентьевич Кузнецов (RU)
Сергей Иннокентьевич Кузнецов
вский Михаил Сергеевич Черн (RU)
Михаил Сергеевич Чернявский
Original Assignee
Дмитрий Юрьевич Пимнев
Пимнев Федор Юрьевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Юрьевич Пимнев, Пимнев Федор Юрьевич filed Critical Дмитрий Юрьевич Пимнев
Priority to RU2007106191A priority Critical patent/RU2343202C2/en
Publication of RU2007106191A publication Critical patent/RU2007106191A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2343202C2 publication Critical patent/RU2343202C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Coke Industry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: charge contains pig, recycled material, broken pieces, ferroalloys, limestone and coke, barium carbonate and strontium carbonate or barium carbonate at following ratio of components, wt %: pig 3.0-70.0; recycled material 2.0-65.0; broken pieces 0.5-30.0; ferroalloys 1.0-10.0, but limestone, coke and barium carbonate and strontium carbonate or barium carbonate, wt % from weight of charge metal part: limestone 1.5-6.0; coke 10-15.0; barium carbonate and strontium carbonate or barium carbonate 0.01-5.0.
EFFECT: increasing of cast iron casting characteristics and performance attributes of ingots made from it.
2 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам шихт для выплавки чугуна в ваграночных печах.The invention relates to ferrous metallurgy, and in particular to compositions of mixtures for smelting cast iron in cupola furnaces.

Известна шихта для выплавки чугуна в вагранке (Ананьин А.А., Брилах М.М., Чернобровкин В.П. «Вагранщик» - М.: Гостехиздат, 1964), взятая за прототип, содержащая чугун чушковый, возврат в виде литников и недоливок, лом чугунный, лом стальной, при следующем соотношении компонентов, мас.%:Known charge for smelting cast iron in a cupola (Ananyin A.A., Brilakh M.M., Chernobrovkin V.P. "Wagon worker" - M .: Gostekhizdat, 1964), taken as a prototype containing pig iron, return in the form of sprues and underfilling, pig-iron scrap, steel scrap, in the following ratio of components, wt.%:

Чугун чушковыйPig iron 3,0-70,03.0-70.0 ВозвратReturn 2,0-65,02.0-65.0 Лом чугунныйScrap iron 0,5-30,00.5-30.0 Лом стальнойSteel scrap 10,0-5010.0-50 ФерросплавыFerroalloys 1,0-10,01.0-10.0

известняк и кокс мас.% от веса полученной металлической шихты:limestone and coke wt.% by weight of the obtained metal mixture:

ИзвестнякLimestone 1,5-6,01,5-6,0 КоксCoke 10,0-15,010.0-15.0

Классическая технология выплавки чугуна предполагает использование литейного и передельного чугунов, стального лома, ферросплавов. Но в действительности на предприятиях с целью утилизации собственного возврата, снижения себестоимости и корректировки химического состава чугуна в шихту добавляют чугунный лом 30-60%, в некоторых случаях чушковой чугун полностью заменяют на чугунный лом. Это неблагоприятно влияет на структуру и качество получаемого чугуна. Чугунный лом вносит в чугун неблагоприятную наследственность, а также различные неметаллические включения, содержащиеся в нем. Для корректировки химического состава по содержанию углерода добавляют стальной лом.The classical technology of iron smelting involves the use of foundry and pig iron, steel scrap, ferroalloys. But in reality, in enterprises, in order to utilize their own return, reduce costs and adjust the chemical composition of cast iron, 30-60% of pig iron scrap is added to the charge, in some cases, pig iron is completely replaced by cast iron scrap. This adversely affects the structure and quality of the resulting cast iron. Cast iron scrap makes unfavorable heredity in cast iron, as well as various non-metallic inclusions contained in it. To adjust the chemical composition according to the carbon content, steel scrap is added.

Основным недостатком прототипа являются недостатки, свойственные ваграночной плавке, а именно значительный разброс химического состава металла, обусловленный колебанием химического состава и соотношением составляющих шихты, подаваемой в завалку, являющиеся причиной низкого качества получаемого чугуна и отливок из него.The main disadvantage of the prototype is the disadvantages inherent in cupola melting, namely, a significant dispersion of the chemical composition of the metal, due to fluctuations in the chemical composition and the ratio of the components of the charge fed to the filling, which are the cause of the low quality of the resulting cast iron and castings from it.

Технической задачей изобретения является повышение качества выплавляемого в вагранке чугуна.An object of the invention is to improve the quality of cast iron melted in a cupola.

Согласно изобретению новый технический результат достигается за счет того, что в шихту для выплавки чугуна в вагранке, содержащую чугун чушковый, возврат, лом, ферросплавы, известняк и кокс, вводят карбонаты бария и стронция или карбонат бария при следующем соотношении компонентов, мас.%:According to the invention, a new technical result is achieved due to the fact that barium and strontium carbonates or barium carbonates are introduced into the charge for smelting cast iron in a cupola containing pig iron, return, scrap, ferroalloys, limestone and coke in the following ratio of components, wt.%:

Чугун чушковыйPig iron 0,1-70,00.1-70.0 ВозвратReturn 2,0-65,02.0-65.0 ЛомScrap 0,5-40,00.5-40.0 ФерросплавыFerroalloys 0,1-10,00.1-10.0

а известняк, кокс, карбонаты бария и стронция или карбонат бария мас.% от веса металлической части шихты:and limestone, coke, barium and strontium carbonates or barium carbonate wt.% by weight of the metal part of the mixture:

ИзвестнякLimestone 1,5-6,01,5-6,0 КоксCoke 10-15,010-15,0 Карбонаты бария и стронция или карбонат барияBarium and strontium carbonates or barium carbonate 0,01-5,00.01-5.0

При этом содержание карбонатов бария и стронция или карбоната бария может колебаться в пределах, мас.%:In this case, the content of barium and strontium carbonates or barium carbonate can vary within the range, wt.%:

ВаСО3 BaCO 3 0,01-99,90.01-99.9 SrCO3 Srco 3 0,01-99,90.01-99.9

Технический результат - повышение литейных свойств чугуна и эксплуатационных свойств отливок из него, в частности повышение стойкости чугунных изложниц.The technical result is an increase in the casting properties of cast iron and operational properties of castings from it, in particular, an increase in the durability of cast iron molds.

Введение карбонатов бария и стронция или карбоната бария в состав шихты для выплавки чугуна в вагранке дало возможность повысить литейные свойства чугуна за счет повышения его жидкотекучести, снижения количества неметаллических включений, а эксплуатационные свойства за счет измельчения графитной составляющей, перевода графита из пластинчатой формы в графит завихренной формы, снижения цементитной сетки в структуре чугуна и снижения количества неметаллических включений.The introduction of barium and strontium carbonates or barium carbonate in the composition of the mixture for smelting cast iron in a cupola made it possible to increase the casting properties of cast iron by increasing its fluidity, reducing the number of non-metallic inclusions, and operating properties by grinding the graphite component, converting graphite from a plate form to swirl graphite shape, reducing the cementite mesh in the structure of cast iron and reducing the number of non-metallic inclusions.

Влияние карбонатов бария и стронция или карбоната бария обусловлено их способностью в процессе ваграночной плавки частично восстанавливаться кремнием и углеродом. В результате восстановительной реакции получаются оксид кремния или углерода и активные элементы, такие как Ва и Sr, которые в свою очередь оказывают положительное влияние на чугун в целом (реакции, происходящие в металле и шлаке после восстановления бария и стронция, подробно не известны в связи с невозможностью провести исследование процессов, происходящих в вагранке). Можно теоретически и по косвенным признакам предположить, что активные элементы барий и стронций связывают неметаллические включения, растворенные в жидком чугуне, в прочные химически устойчивые соединения и выводят их на поверхность металла в шлак. Это в свою очередь способствует образованию более чистой от неметаллических включений, мелкодисперсной, соответственно более жидкоподвижной структуры металла, находящегося в жидкой фазе. Данное влияние способствует получению более однородной и плотной структуры металла в жидкой фазе, соответственно и отливка из него имеет большую плотность и однородность как по химическому, так и по структурному составу.The effect of barium and strontium carbonates or barium carbonate is due to their ability to partially be reduced by silicon and carbon during cupola melting. As a result of the reduction reaction, silicon or carbon monoxide and active elements, such as Ba and Sr, are obtained, which in turn have a positive effect on cast iron as a whole (reactions occurring in the metal and slag after reduction of barium and strontium are not known in detail in connection with the inability to conduct a study of the processes occurring in the cupola). It can be theoretically and indirectly suggested that the active elements of barium and strontium bind nonmetallic inclusions dissolved in liquid cast iron to strong chemically stable compounds and bring them to the surface of the metal in slag. This, in turn, contributes to the formation of a cleaner from non-metallic inclusions, finely dispersed, respectively, more fluid-moving structure of the metal in the liquid phase. This effect contributes to a more uniform and dense structure of the metal in the liquid phase, respectively, and casting from it has a greater density and uniformity in both chemical and structural composition.

Карбонаты бария и стронция или карбонат бария в составе предложенной шихты для выплавки чугуна в вагранке играют роль флюсомодифицирующей добавки. Барий и стронций или барий, введенные в состав шихты в карбонатной форме, оказывают положительное влияние как на шлак, так и на жидкий металл, повышая емкость шлака по неметаллическим включениям и вредным примесями и оказывая модифицирующее действие на чугун. Карбонаты бария и стронция кроме повышения емкости шлака способствуют снижению содержания оксидов железа и кремния в шлаке и способствуют восстановлению их в металл, что позволяет снизить расход дорогостоящих ферросплавов.Barium and strontium carbonates or barium carbonate in the composition of the proposed mixture for smelting cast iron in a cupola play the role of a flux-modifying additive. Barium and strontium or barium, introduced into the mixture in carbonate form, have a positive effect on both slag and liquid metal, increasing the capacity of the slag for non-metallic inclusions and harmful impurities and exerting a modifying effect on cast iron. Barium and strontium carbonates, in addition to increasing the slag capacity, contribute to a decrease in the content of iron and silicon oxides in the slag and contribute to their reduction into metal, which reduces the consumption of expensive ferroalloys.

На фиг.1 приведено фото формы графита модифицированного чугуна (×100). На фиг.2 приведено фото формы и распределения феррита и перлита в модифицированном чугуне (×100).Figure 1 shows a photo of the shape of graphite modified cast iron (× 100). Figure 2 shows a photo of the shape and distribution of ferrite and perlite in modified cast iron (× 100).

Требования, предъявляемые к шихтеRequirements for the charge

Шихтовые материалы, поступающие на шихтовой двор плавильного отделения, должны размещаться по отдельным бункерам и закромам и разделяться по химическому составу. Только в этом случае можно составить шихту, обеспечивающую получение чугуна заданного химического состава.The charge materials entering the charge yard of the smelting department should be placed in separate bins and bins and separated by chemical composition. Only in this case, it is possible to make a mixture that provides cast iron of a given chemical composition.

В настоящее время чушковые чугуны выпускаются малой массы (около 25 кг) и поэтому могут быть использованы в шихте без предварительной подготовки. Лом и возврат, если они имеют большую массу и габариты, разбиваются под копром до необходимых размеров. Возврат обычно загрязнен пригоревшей к нему формовочной землей и его следует очищать. Стальной лом разделывается до кусков определенной массы и размеров с помощью огневой резки. Массу куска шихты желательно иметь не более 40 кг. Чем меньше масса кусков шихты, тем больше производительность вагранки и выше температура чугуна. Во всех случаях во избежание зависания шихты в шахте в процессе плавки размер кусков лома и возврата должен быть менее 1/3 внутреннего диаметра вагранки.At present, pig iron is produced in low mass (about 25 kg) and therefore can be used in a charge without preliminary preparation. Scrap and return, if they have a large mass and dimensions, are broken under the copra to the required size. The return is usually contaminated by the molding earth burned to it and should be cleaned. Steel scrap is cut into pieces of a certain mass and size using fire cutting. The mass of a piece of the mixture is desirable to have no more than 40 kg. The smaller the mass of the pieces of the mixture, the greater the productivity of the cupola and the higher the temperature of cast iron. In all cases, in order to avoid hang-charge in the shaft during the smelting of scrap pieces of size and return must be less than one third the internal diameter of the cupola.

Перед загрузкой шихты в вагранку проводят расчет шихты. Расчет шихты - это подбор шихтовых материалов, таких как чушковой чугун (литейный и передельный), лом (стальной и чугунный), имеющих определенный химический состав в таком количестве, чтобы с учетом угара элементов, получить чугун заданного химического состава.Before loading the mixture into the cupola, the charge is calculated. Calculation of the charge is the selection of charge materials, such as pig iron (foundry and steelmaking), scrap (steel and cast iron), having a certain chemical composition in such quantity that, taking into account the fumes of the elements, to obtain cast iron of a given chemical composition.

Предлагаемый состав шихты для выплавки чугуна в вагранке получают следующим образом. На лещадь вагранки засыпают холостую колошу (кокс) и разжигают ее газом или дровами. После розжига холостой колоши на нее подают известковую колошу, затем металлическую колошу (чушковой чугун - литейный и передельный), лом (стальной и чугунный), возврат, ферросплавы, а за ней топливную колошу (кокс), затем цикл повторяется, т.е. известковая-металлическая-топливная колоши. Подачу карбонатов бария и стронция или карбона бария можно осуществлять в металлическую, известняковую или топливную колоши либо между ними.The proposed composition of the mixture for smelting cast iron in a cupola is obtained as follows. On the bream, cupolas are filled with a single head (coke) and kindled with gas or firewood. After ignition of the blank spike, a lime spike is fed to it, then a metal spike (pig iron - foundry and pig iron), scrap (steel and cast iron), return, ferroalloys, followed by a fuel spike (coke), then the cycle repeats, i.e. lime-metal-fuel spikes. The supply of barium and strontium carbonates or barium carbon can be carried out in metal, limestone or fuel spikes or between them.

Гранулометрический состав карбонатов бария и стронция для применения при ваграночном процессе желателен от 20 до 80 мм в диаметре, так как он обеспечивает наиболее высокий результат и не ухудшает газопроницаемость шихты.The granulometric composition of barium and strontium carbonates for use in the cupola process is desirable from 20 to 80 mm in diameter, since it provides the highest result and does not impair the gas permeability of the charge.

Лом стальной добавляется при необходимости в металлическую колошу для корректировки содержания углерода в чугуне.Steel scrap is added, if necessary, to a metal spike to adjust the carbon content of cast iron.

Содержание карбонатов бария и стронция в различных исходных продуктах (минералах) может значительно отличаться друг от друга. Чем выше содержание карбонатов бария и стронция или карбоната бария в применяемом исходном материале, тем меньше его необходимо для выплавки чугуна в вагранке.The content of barium and strontium carbonates in various initial products (minerals) can significantly differ from each other. The higher the content of barium and strontium carbonates or barium carbonate in the used starting material, the less it is necessary for smelting cast iron.

Скорость работы вагранки регулируется размером топливных колош и интенсивностью дутья.The cupola cup speed is controlled by the size of the fuel spikes and the intensity of the blast.

Компоненты для выплавки чугуна в вагранке берут в следующем соотношении, мас.%:The components for smelting cast iron in a cupola are taken in the following ratio, wt.%:

Чугун чушковыйPig iron 0,1-7,00.1-7.0 ВозвратReturn 2,0-65,02.0-65.0 ЛомScrap 0,5-40,00.5-40.0 ФерросплавыFerroalloys 0,1-10,00.1-10.0

а известняк, кокс, карбонаты бария и стронция или карбонат бария мас.% от веса металлической части шихты:and limestone, coke, barium and strontium carbonates or barium carbonate wt.% by weight of the metal part of the mixture:

ИзвестнякLimestone 1,5-6,01,5-6,0 КоксCoke 10-15,010-15,0 Карбонаты бария и стронция или карбонит барияBarium and strontium carbonates or barium carbonite 0,01-5,00.01-5.0

Пример 1Example 1

Плавка проводилась на коксовой вагранке шахтного типа производительностью 5 т/ч с шамотной футеровкой. Металлическая шихта состояла: 70% чугун чушковый (50% чугун литейный, 20% чугун передельный), лом чугунный и возврат 29%, ферросплавы (FeSi 45%) 1,0%, карбонаты бария и стронция (модификатор барий-стронциевый БСК-2 по ТУ 1717-001-75073896-2005) в количестве 10 кг на тонну металлической шихты, что составляет 1,0% металлической части шихты, а также известняк в количестве 15 кг на тонну, что составляет 1,5% металлической части шихты, и кокс в количестве 10% от массы металлической части шихты. Температура в ковше колебалась от 1250 до 1320°С. В ходе работы отливались образцы на определение химического состава и механических свойств с каждого ковша, а следовательно, на каждую изложницу. Образцы на определение механических свойств отливались на первую, среднюю и последнюю изложницы. На сталеразливочной канаве мартеновской установили 128 модифицированных изложниц.Melting was carried out on a coke cupola of a shaft type with a capacity of 5 t / h with chamotte lining. The metal charge consisted of: 70% pig iron (50% foundry cast iron, 20% pig iron), pig iron scrap and 29% recovery, ferroalloys (FeSi 45%) 1.0%, barium and strontium carbonates (barium-strontium modifier BSK-2 according to TU 1717-001-75073896-2005) in the amount of 10 kg per ton of metal charge, which is 1.0% of the metal part of the charge, as well as limestone in the amount of 15 kg per ton, which is 1.5% of the metal part of the charge, and coke in an amount of 10% by weight of the metal part of the charge. The temperature in the ladle ranged from 1250 to 1320 ° C. In the course of the work, samples were cast to determine the chemical composition and mechanical properties from each ladle, and therefore, to each mold. Samples for determining the mechanical properties were cast on the first, middle and last molds. 128 modified molds were installed on the open-hearth pouring open-hearth ditch.

Барий-стронциевый карбонат марки БСК-2 по ТУ 1717-001-75073896-2005 содержит следующие компоненты, мас.%: ВаО - 16,0, СаО - 21,5, SrO - 5,5, CO2 - 18,0. Соответственно в модификаторе БСК-2 содержится 61% карбонатов бария, стронция и кальция в форме BaSrCa(CO)3.BSK-2 grade barium-strontium carbonate according to TU 1717-001-75073896-2005 contains the following components, wt.%: BaO - 16.0, CaO - 21.5, SrO - 5.5, CO 2 - 18.0. Accordingly, the BSK-2 modifier contains 61% of barium, strontium and calcium carbonates in the form of BaSrCa (CO) 3 .

В процессе исследований были получены следующие результаты:In the process of research, the following results were obtained:

1. Жидкотекучесть полученного модифицированного серого чугуна на 10-50% превышает жидкотекучесть чугуна по прототипу, что позволяет производить заливку форм при более низких температурах.1. The fluidity of the obtained modified gray cast iron is 10-50% higher than the fluidity of cast iron according to the prototype, which allows pouring molds at lower temperatures.

2. Структура пластинчатого графита имеет более завихренную и равномерно распределенную форму, положительно влияющую на механические свойства отливки (см. фиг.1 и 2).2. The structure of plate graphite has a more swirling and evenly distributed shape, which positively affects the mechanical properties of the casting (see figures 1 and 2).

Среднее значение временного сопротивления на разрыв составляет 15 кг/мм2, что на 15% выше, чем на образцах, отливаемых при существующей технологии.The average value of temporary tensile strength is 15 kg / mm 2 , which is 15% higher than on samples cast using the existing technology.

3. Партия опытных изложниц из 128 шт. была подвергнута естественному старению в течение 60 дней и затем задана в производство. После отбраковки изложниц и получения результатов получаем в среднем 76 наливов в одну изложницу, при этом расходный коэффициент составляет3. A batch of experienced molds of 128 pcs. was subjected to natural aging for 60 days and then set in production. After rejecting the molds and obtaining the results, we obtain an average of 76 fillings in one mold, while the expenditure coefficient is

Ризл=785/(76×0,65)=15,9 кг/т,P outl = 785 / (76 × 0.65) = 15.9 kg / t,

где 785 - вес изложницы, кг;where 785 is the weight of the mold, kg;

76 - среднее число наливов;76 - the average number of fillings;

0,65 - вес слитка, т.0.65 - ingot weight, t.

4. Химический состав опытных изложниц соответствует химическому составу серого чугуна марки СЧ10 по ГОСТу.4. The chemical composition of the experimental molds corresponds to the chemical composition of gray cast iron grade SCH10 in accordance with GOST.

Выводы:Findings:

- При применении карбонатов бария и стронция для модифицирования чугуна не требуется дополнительных затрат на техническое оснащение, так как карбонаты подаются непосредственно в вагранку.- When using barium and strontium carbonates for the modification of cast iron, additional costs for technical equipment are not required, since carbonates are fed directly to the cupola.

- Применение карбонатов бария и стронция для модифицирования чугуна повышает литейные свойства чугуна. Повышение жидкотекучести обеспечивает более длительную выдержку чугуна в ковше перед заливкой (до 7 минут), что позволило снизить температуру заливки, снижая тем самым пригар на изложницах. В результате отливки из чугуна с высокой жидкотекучестью видимых дефектов (пустот, раковин) в донной части опытные изложницы не имели.- The use of barium and strontium carbonates to modify cast iron improves the casting properties of cast iron. The increase in fluidity ensures a longer exposure of cast iron in the ladle before pouring (up to 7 minutes), which made it possible to lower the pouring temperature, thereby reducing the burning on the molds. As a result of casting with high fluidity cast iron, visible defects (voids, shells) in the bottom part of the experimental molds were not.

- Расход опытных изложниц, изготовленных из чугуна, модифицированного карбонатами бария и(или) стронция, в среднем составил 15,9 кг/т, что на 4,22% ниже нормативного коэффициента и на 15% ниже фактического расхода. Фактический расходный коэффициент за полугодие 2006 г. составил 18,7 кг/т стали. Это свидетельствует о значительно лучшей разгаростойкости изложниц из выплавленного чугуна, модифицированного карбонатами бария и(или) стронция.- The consumption of experimental molds made of cast iron modified with barium and (or) strontium carbonates averaged 15.9 kg / t, which is 4.22% lower than the standard coefficient and 15% lower than the actual consumption. The actual expenditure coefficient for the first half of 2006 amounted to 18.7 kg / t of steel. This indicates a significantly better heat resistance of ingot cast iron modified with barium and / or strontium carbonates.

- Карбонат бария и стронция задавался в завалку с различным удельным расходом: 8, 7, 10 и 15 кг/т. Оптимальный расход модификатора составил 10 кг на тонну металлической части шихты.- Barium and strontium carbonate was set in the filling with different specific consumption: 8, 7, 10 and 15 kg / t. The optimal consumption of the modifier was 10 kg per ton of the metal part of the charge.

- За счет более однородной структуры чугуна и отсутствия цементитной составляющей облегчилась механообработка изложниц.- Due to the more uniform structure of cast iron and the absence of a cementite component, the mechanical processing of the molds was facilitated.

Пример 2. Применение модификатора на основе карбонатов бария для модифицирования чугуна в вагранке с целью повышения стойкости чугунных изложницExample 2. The use of a modifier based on barium carbonates for the modification of cast iron in a cupola in order to increase the durability of cast iron molds

С целью освоения технологии модифицирования чугуна барием при его выплавке и проверки эффективности его влияния на увеличение срока службы изложниц, в апреле 2007 г. отлили партию (60 шт.) опытных изложниц: 14 изложниц (кв. 570 мм) для слитков массой 2,9 т и 10 изложниц (кв. 590 мм) для слитков массой 3,6 т испытали при разливке стали в ЭСПЦ 1, 36 изложниц (кв. 670 мм) для слитков массой 5,85 т испытали при разливке стали в мартеновском цехе.In order to master the technology of modifying cast iron with barium during its smelting and verify the effectiveness of its influence on increasing the life of molds, in April 2007 a batch (60 pcs.) Of experimental molds was cast: 14 molds (square 570 mm) for ingots weighing 2.9 t and 10 molds (square 590 mm) for ingots weighing 3.6 tons were tested during steel casting at ESPC 1, 36 molds (square 670 mm) for ingots weighing 5.85 tons were tested during steel casting in the open-hearth workshop.

Выплавку модифицированного чугуна производили по ТИ 01-Л-2005 со следующими особенностями: в состав металлической калоши вводили модификатор на основе карбоната бария из расчета 10 кг/т металлошихты таким образом, чтобы его завалка в вагранку производилась после завалки чугунного лома, но не позднее завалки литейного или передельного чугуна. В процессе выплавки чугуна и отливки изложниц отбирали пробы шлака и металла, в т.ч. пробы, отлитые в виде приливов к изложницам, для определения химического состава шлака и чугуна, определения механических свойств и оценки микроструктуры чугуна. Металлографический анализ структуры металлической основы (количество перлита и феррита, %) и формы включений графита, их размеров и количества производили по методике и шкалам ГОСТ 3443-87. Полученные данные сравнивали с результатами аналогичного исследования микроструктуры обычного чугуна изложниц.Modified cast iron was smelted according to TI 01-L-2005 with the following features: a barium carbonate modifier based on 10 kg / t of metal charge was introduced into the metal galosh so that it was filled into the cupola after filling cast iron scrap, but not later than filling foundry or pig iron. In the process of smelting cast iron and casting molds, samples of slag and metal were taken, including samples cast in the form of tides to the molds to determine the chemical composition of slag and cast iron, determine the mechanical properties and evaluate the microstructure of cast iron. A metallographic analysis of the structure of the metal base (the amount of perlite and ferrite,%) and the shape of the graphite inclusions, their sizes and amounts were carried out according to the method and scales of GOST 3443-87. The data obtained were compared with the results of a similar study of the microstructure of ordinary cast iron molds.

Выявленное при эксплуатации различие в величинах срока службы изложниц, отлитых из модифицированного и обычного чугуна, свидетельствует о положительном влиянии модификатора на основе карбоната бария на их стойкость. Так, фактический расход опытных изложниц кв. 570 и 590 мм составил 23,07 кг/т против 24,4 кг/т - фактического расхода изложниц в апреле 2007 г.по ЭСПЦ №1, т.е. сократился на 5,5%. Срок службы опытных изложниц кв. 670 мм составил 43,6 плавок по сравнению с 39,6 плавками его величиной для обычных изложниц, эксплуатирующихся одновременно с ними в мартеновском цехе в апреле, т.е. увеличился на 10,14%. При этом расход опытных изложниц сократился на 1,7 кг/т стали в годных слитках или на 8,3%.The difference in the values of the service life of the molds cast from modified and ordinary cast iron, revealed during operation, indicates the positive effect of the modifier based on barium carbonate on their resistance. So, the actual consumption of experienced molds sq. 570 and 590 mm amounted to 23.07 kg / t against 24.4 kg / t - the actual consumption of molds in April 2007 by ESPTs No. 1, i.e. decreased by 5.5%. Service life of experienced molds sq. 670 mm amounted to 43.6 heats compared to 39.6 heats for its size for ordinary molds operated simultaneously with them in the open-hearth workshop in April, i.e. increased by 10.14%. At the same time, the consumption of experienced molds decreased by 1.7 kg / t of steel in suitable ingots or by 8.3%.

Следует подчеркнуть, что различием в химическом составе опытных и сравнительных плавок нельзя объяснить указанное выше повышение срока службы изложниц, отлитых из чугуна, модифицированного барием и стронцием при его выплавке.It should be emphasized that the difference in the chemical composition of the experimental and comparative melts cannot explain the aforementioned increase in the service life of molds cast from cast iron modified with barium and strontium during its smelting.

Из сравнения данных по микроструктуре чугуна следует, что как при обычной выплавке, так и с модифицированием структура чугуна содержит в основном пластинчатый (ПГф 1) графит прямолинейной формы с отдельными включениями графита завихренной формы (ПГф 2) длиной от 15 до 250 мкм и отдельные включения длиной до 500 мкм (ПГд 15 - 180, 350 отд.). Количество включений графита также не изменилось. Оно для всех плавок равно 12%. Распределение включений графита в обычном чугуне в основном равномерное (ПГр 1) с присутствием колоний междендритного графита (ПГр 4). В чугуне отдельных опытных изложниц присутствуют равномерное распределение графита (ПГр 1), колонии графита с дендритным расположением (ПГр 4), розеточное распределение графита (ПГр 7) и точечный графит с дендритным расположением (ПГр 9). Вместе с тем известно, что точечный графит с дендритным расположением способствует получению металла с наименьшими упругими свойствами и твердостью. Такой чугун хорошо противостоит образованию трещин при внезапном нагревании изделий [1].From a comparison of the data on the microstructure of cast iron, it follows that both during normal smelting and with modification, the structure of cast iron contains mainly lamellar (PGF 1) graphite of a straight shape with individual inclusions of vortex graphite (PGF 2) with a length of 15 to 250 μm and individual inclusions up to 500 microns long (PGD 15 - 180, 350 det.). The number of graphite inclusions has also not changed. It is equal to 12% for all swimming trunks. The distribution of graphite inclusions in ordinary cast iron is generally uniform (PGR 1) with the presence of interdendritic graphite colonies (PGR 4). In the cast iron of individual experimental molds, there is a uniform distribution of graphite (PGI 1), graphite colonies with dendritic arrangement (PGI 4), rosette distribution of graphite (PGI 7) and point graphite with dendritic arrangement (PGI 9). However, it is known that point graphite with a dendritic arrangement facilitates the production of a metal with the least elastic properties and hardness. Such cast iron well resists crack formation during sudden heating of products [1].

Наиболее существенно обычный и модифицированный чугун различаются по содержанию структурных составляющих. В обычном чугуне металлическая основа: до ~80% перлита и до ~20% феррита. В модифицированном чугуне содержится от 40 до 70 (П 55) перлита и от 30 до 60% (Ф45) феррита. Повышение содержания феррита в опытном чугуне хорошо согласуется с результатами испытания прочности металла:The most significantly ordinary and modified cast iron differ in the content of structural components. In ordinary cast iron, the metal base is: up to ~ 80% perlite and up to ~ 20% ferrite. Modified cast iron contains from 40 to 70 (P 55) perlite and from 30 to 60% (F45) ferrite. The increase in the ferrite content in the test cast iron is in good agreement with the results of metal strength testing:

Номер и вариант плавкиNumber and option of melting Временное сопротивление разрыву (ов), МПаTemporary resistance to a gap (about in ), MPa Номер и вариант плавкиNumber and option of melting Временное сопротивление разрыву (ов), МПаTemporary resistance to a gap (about in ), MPa 23, обычная23 ordinary 109,11 (3 обр.)109.11 (3 arr.) 22, с модифицированием22, with modification 105,35105.35 24, обычная24 ordinary 116,62 (2 обр.)116.62 (2 arr.) 24, с модифицированием24, with modification 108,78108.78 27, с модифицированием27, with the modification 108,78108.78

Перлит обладает более высокой прочностью и хрупкостью, чем феррит, поэтому, чем его больше в структуре чугуна, тем последний прочнее. Вместе с тем, по мнению автора работы [2], для изделий, подвергающихся нагреву, предпочтительнее феррито-перлитная структура с крупными выделениями пластинчатого графита. В этом случае меньше вероятность образования трещин в начале работы.Perlite has a higher strength and brittleness than ferrite, therefore, the more it is in the structure of cast iron, the latter is stronger. At the same time, according to the author of [2], for products subjected to heating, a ferrite-pearlite structure with large deposits of lamellar graphite is preferable. In this case, the likelihood of cracking at the beginning of work is less.

Таким образом, повышение в металлической матрице модифицированного чугуна содержания феррита в ~2 раза по сравнению с обычным чугуном обусловило, по-видимому, более позднее образование трещин в опытных изложницах и более высокий срок их службы. Этому же частично способствовало более благоприятное распределение графитовых включений в структуре чугуна отдельных изложниц.Thus, an increase in the ferrite content in the metal matrix of the modified cast iron by a factor of ~ 2 compared with ordinary cast iron apparently caused a later formation of cracks in the experimental molds and a longer service life. This was partly facilitated by a more favorable distribution of graphite inclusions in the structure of cast iron of individual molds.

Таким образом, использование модификатора на основе карбонатов бария при выплавке чугуна в 1,5 раз и более увеличивает содержание в нем феррита и, тем самым, уменьшает вероятность образования трещин в начале эксплуатации. В связи с тем, что изложницы в сталеплавильных цехах бракуются главным образом из-за образования и развития продольных трещин в процессе их применения, уменьшение трещиночувствительности чугуна увеличивает на ~10% срок их службы и уменьшает на 5,5-8,3% расход изложниц при разливке стали.Thus, the use of a modifier based on barium carbonates in the smelting of pig iron 1.5 times or more increases the content of ferrite in it and, thereby, reduces the likelihood of cracking at the beginning of operation. Due to the fact that molds in steelmaking shops are rejected mainly due to the formation and development of longitudinal cracks in the process of their application, a decrease in the crack sensitivity of cast iron increases their service life by ~ 10% and reduces the consumption of molds by 5.5-8.3% when casting steel.

Список использованной литературыList of references

1. Бидуля П.Н. Литейное производство. - М.: Гостехиздат, 1953, с.427, 310 с.1. Bidul P.N. Foundry. - M.: Gostekhizdat, 1953, p. 427, 310 p.

2. Львовский П.Г. Справочное руководство механика металлургического завода. - Свердловск: Гостехиздат, 1962, 1100 с.2. Lvovsky P.G. Reference manual mechanics metallurgical plant. - Sverdlovsk: Gostekhizdat, 1962, 1100 p.

Claims (1)

Шихта для выплавки чугуна в вагранке, содержащая чугун чушковый, возврат, лом, ферросплавы, известняк и кокс, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит карбонаты бария и стронция или карбонат бария при следующем соотношении компонентов, мас.%:
чугун чушковый 3,0-70,0 возврат 2,0-65,0 лом 0,5-30,0 ферросплавы 1,0-10,0

а известняк, кокс и карбонаты бария и стронция или карбонат бария, мас.% от веса металлической части шихты:
известняк 1,5-6,0 кокс 10,0-15,0 карбонаты бария и стронция или карбонат бария 0,01-5,0
A mixture for smelting cast iron in a cupola containing pig iron, return, scrap, ferroalloys, limestone and coke, characterized in that it additionally contains barium and strontium carbonates or barium carbonate in the following ratio, wt.%:
pig iron 3.0-70.0 return 2.0-65.0 scrap 0.5-30.0 ferroalloys 1.0-10.0

and limestone, coke and barium and strontium carbonates or barium carbonate, wt.% from the weight of the metal part of the charge:
limestone 1,5-6,0 coke 10.0-15.0 barium and strontium carbonates or barium carbonate 0.01-5.0
RU2007106191A 2007-02-19 2007-02-19 Charge for cast iron smelting in cupola furnace RU2343202C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007106191A RU2343202C2 (en) 2007-02-19 2007-02-19 Charge for cast iron smelting in cupola furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007106191A RU2343202C2 (en) 2007-02-19 2007-02-19 Charge for cast iron smelting in cupola furnace

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007106191A RU2007106191A (en) 2008-08-27
RU2343202C2 true RU2343202C2 (en) 2009-01-10

Family

ID=40374408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007106191A RU2343202C2 (en) 2007-02-19 2007-02-19 Charge for cast iron smelting in cupola furnace

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2343202C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740370C1 (en) * 2019-11-01 2021-01-13 Акционерное общество «АВТОВАЗ» Method of cleaning the main lining of an electric arc furnace during cast iron smelting

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АНАНЬИН А.А. и др. Вагранщик. - М.: Гос. научно-техническое изд-во машиностроительной литературы, 1964, с.73-76. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740370C1 (en) * 2019-11-01 2021-01-13 Акционерное общество «АВТОВАЗ» Method of cleaning the main lining of an electric arc furnace during cast iron smelting
RU2740370C9 (en) * 2019-11-01 2021-03-31 Акционерное общество "АвтоВАЗ" Method of cleaning the main lining of an electric arc furnace during cast iron smelting

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007106191A (en) 2008-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Geerdes et al. Modern blast furnace ironmaking: an introduction (2020)
RU2404264C2 (en) Composition of conditioning addition for slag, method for its obtaining, and method of its application during steel making
CN101851106B (en) Antioxidation aluminium unburned carbon brick and preparation method thereof
CN102337452B (en) Low-alloy heat-resisting cast iron and preparation method thereof
CA2241574C (en) Composite briquette for electric furnace charge
US5395441A (en) Revert briquettes for iron making blast furnace
RU2343202C2 (en) Charge for cast iron smelting in cupola furnace
Bugayev et al. Iron and steel production
CN108384922A (en) The smelting process of carbon constructional quality steel
US2184318A (en) Process for simultaneous production of alumina cement and pig iron in blast furnaces
CN1718793A (en) Fusing agent used under high temperature fused state
US3899320A (en) Process for making iron sponge pellets containing silicon carbide
Ju et al. Effect of high MgO/Al2O3 ratio (1.2 to 2.2) on sintering behavior and metallurgical properties
CN110093472A (en) A kind of gray cast iron production method for high-intensitive valve body
RU2697129C2 (en) Method of loading charge into arc electric furnace for steel melting
WO2019196910A1 (en) Iron oxide carbon-containing sintering-free mold brick for cupola and shaft furnace, preparation method therefor, and use thereof
RU2119958C1 (en) Method of washing blast furnace hearth
RU2805114C1 (en) Steel melting method in electric arc furnace
RU2763836C1 (en) Charge for the production of vanadium cast iron
RU2067998C1 (en) Method of blast furnace washing
JP5910182B2 (en) Hot metal manufacturing method using vertical melting furnace
RU2288958C1 (en) Method for smelting steel in converter
SU1548240A1 (en) Briquette for inoculating iron
SU1585372A1 (en) High-strength cast iron
US28103A (en) Improvement in restoring burnt iron

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210220