SU1388437A1 - Шлакообразующа смесь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к метал- ургии черных металлов, а именно к составам смесей.дл  получени  шлаков, используемых при плавке и обработке железоуглеродистых расплавов, Целью изобретени   вл етс  повышение механических свойств чугуна, Щлакообразу- юща  смесь содержит, мас.%: металло- кремнистые отходы производства синтетического чугуна 60-80; известн к 10- 30 и плавиковый шпат остальное. При-, менение шлакообразующей смеси позвол ет на 20-25% увеличить предел прочности и предел текучести, на 10% относительное сужение при увеличении твердости на 10-15%, 3 табл.

Description

СО 00 00 4:

со

1

Изобретение относитс  к металлургии черных металлов, а именно к составам смесей дл  получени  шлаков, используемых при плавке и обработке железоуглеродистых расплавов.

Цель изобретени  - повышение меха- Т1ических свойств чугуна.

Предлагаема  шлакообразующа  смесь содержит металлокремнистые отходы , производства синтетического чугуна, известн к и плавиковый шпат при следующем соотношении компонентов,мае.%: Металлокремнистые

отходы производства

синтетического чугуна 60-80 Известн к10-30

Плавиковый шпат Остальное Положительный эффект от введени  в Состав смеси металлокремнистых от- ходов производства синтетического чугуна, содержащих, мас.%: 15- 20; Sic 37; SiO 1-3; С,,„ 15-26; остальное железо, позвол ет расширить металлургические возмолшости плавки, не использу  дл  этого дорогосто щие ферросплавы. Металлокремнистые отходы образуютс  при вьтлав- ке синтетического чугуна за счет разности удельных весов кускового ферро- ср1лици 5 при присадке его на канаву, и жидкого чугуна. При этом низка  удельна  поверхность кусков ферросилици  приводит к удлинению процесса его растворени  и снижает эффектив- иость использовани , несмотр  на применение таких сложных механических средств, как мешалки, перегородки желобов и др.

При подаче ферросилици  на канаву в чугуновозном ковше на поверхности расплава чугуна образуетс  тугоплавка  корка, состо ща  из запутанного чугуна, .нерастворенного ферросилици  и графита.

После слива из ковша синтетического чугуна ковш очищают от оставшейс  в нем корки, котора  в дальнейшем не используетс  и направл етс  в отвал. Эту корку, представл ющую собой ме- таллокремнистые отходы, и предлагаетс  использовать в составе сырьевой смеси.

Подготовка металлокремнистой добавки к использованию в качестве компонента в смеси заключаетс  в дроблении корок до фрак1ЩЙ менее 100 мм и очистке ее от граф1 товой пьига воздушной сепарацией или другим методом.

372

Затем металлокремнистые отходы смеиш вают с известн ком и плавиковым шпатом V сырьева  смесь хранитс  в специально отведенных дл  этого бункерах .

Исйользёвание в смеси Металлокремнистых отходов повышает металлургическую активность полученного из нее шлака за счет наличи  в отходах кремни  , углерода, а также их соединени  в виде карбида кремни . Положительный эффект достигаетс  тем, что химический состав металлокремнистых отходов обеспечивает активное протекание реакций восстановлени  железа из окислов, так как термодинамическа  активность углерода и кремни , вход щих в состав отходов как в чистом виде, так и в виде карбида кремни , высока по отношению к окислам железа Если термодинамическа  активность кремни  до 1400° С превьш1ает активность углерода, то в интервале температур выше 1400°С активность углерода въше. активности кремни . Совместное использование углерода и кремни  позвол ет компенсировать их недостатки как восстановителей в непрерывно измен ющихс  услови х.

Восстановление железа в данном случае протекает по следующим реакци м:

SiC + + SiO + СО

С + FeO Fe + СО

Si -1 2 FeO 2 Fe +, SiO .

Как видно из реакций, продуктами восстановлени  закиси железа  вл ютс  Fe, SiOj и СО, в результате чего образуетс  ишак с повьшенной концентрацией S i02 . Это приводит к увеличе- нию в зкости шлака и ухудшению кинетики восстановительных процессов. Дл  компенсации вли ни  образующЬго- с  кремнезема на в зкость и рафиниру юприе способности шлака в состав смеси ввод т известн к и плавиковый шпат.

Окись кальци  снижает в зкость шлака и как более сильное соединение разрушает фа лит, присутствуюпц1й в шлаке, способствует увеличению активности закиси железа в шлаке и повышает степень его восстановлени :

Ред504 + 2СаО

Ca2Si04 + 2FeO .

Содержание известн ка в смеси менее 10% не обеспечивает полного ошла- ковывани  кремнезема, превышение же более 30% нецелесообразно, так как его содержание до этого предела гарантирует полное шлакование кремнезема .

Плавиковый шпат способствует созданию жидкоподвижного шлака. Кроме того, фтористый кальций совместно с окисью кальци  придает шлаку рафинирующие свойства, позвол ющие сокра- тить содержание в выплавл емом сплаве серы.

Снижение содержани  в смеси метал- локремнистых отходов ниже 60% предела не обеспечивает должного модифициро- вани , раскислени  и недостаточно полно восстанавливает железо из окислов , превыщение же верхнего предела 80% нецелесообразно, так как приводит к снижению содержани  в шлаке флюсую- 1ЦИХ и рафинирующих добавок.

Б табл. 1 приведены данные по свойствам шлака, полученного из предлагаемой смеси, отражающие степень вли -т ни  на них различных составов смеси.

Как видно из табл. 1, шлак имеет достаточно высокую температуру плавлени  и в зкость, что обеспечивает при электрошлаковом процессе обработки высокие температуры и способствует высокой степени перегрева расплава, его рафинировани  и модифицировани .

В табл. 2 приведены составы испытанных шлакообразующих смесей дл  плавки и обработки серого чугуна (составы смесей 1-3 относ тс  к известной смеси).

Испытание шлаков, выплавленных из известной и предлагаемой смесей, производили следующим образом.

Предварительно перемешанную шлако- образующую смесь переплавл ли в дуговой электропечи, после чего работу печи переводили в бездуговой.электрошлаковый режим, снижа  величину напр жени , и в печь осуществл ли за- валку металлической шихты следующего расчетного состава, %: С 3,2-3,3; Si 1,9-2,0; Мп 0,7-0,8; .S 0,11-0,12; Р до 0,14. Плавки проводили в полупромышленной однофазной электрошлаковой печи с нерасходуемым графитовым электродом. Печь питалась от печного трансформатора ТПО 250/40 ПК. Порци 

шихты расплавл лась и расплав подвергалс  обработке в течение 15 мин, после достижени  им 1500 С. Температуру шлака поддерживали в пределах 1650 ±. + 20°С. Изучали вли ние обработки, полученным шлаком на изменении химического состава и механических свойств переплавл емого чугуна.

Химический состав и механические свойства чугуна, вьшлавленного с использованием шлака, приготовленного из предлагаемой шлакообразуклцей смеси , в сравнении с примен емой дл  этой цели известной смеси (опыты проведены при одинаковых услови х) приведены в табл. 3.

Как видно из табл. 3,. чугун, выплавленный и обработанный шлаком, полученным из предлагаемой смеси, имеет более высокие механические свойства, в сравнении с обработкой известной смесью, что объ сн етс  значительной десульфурацией, превьш1ающей 90%, а также модифицирующим действием шлака, содержащего высокоглиноземистые расплавы , содержащие Si в виде сложных компонентов. Модифицируюш1Ий эффект подтверждаетс  и тем, что отбел полученного чугуна значительно меньше.

Из табл. 3 видно также, что обработанный предлагаемой смесью чугун имеет более высокое содержание С, Si и Мп. Это объ сн етс  положительным действием составл ющих металлических отходов (кремни , углерода, карбида кремни ). Карбид кремни , име  высокую температуру плавлени  и близкую к шлакам плотность (3,2 г/см), находитс  в слое шлака в гетерогенном состо нии , сохран   большую реакционную способность. Кроме того, карбид кремни  характеризуетс  высокой стойкостью к окислительной атмосфере, что уменьшает скорость его окислени  и делает его эффективным диффузионным раскислителем.Раскислительные способности шлака, полученного из предлагаемой смеси, подтвержает и цвет шлака после его использовани , который был зеленовато-оливковым..

Таким образом, примен ема  шлако-- образующа  смесь позвол ет выплавл ть модифицированный чугун с повышенными свойствами без использовани  дл  .этого дорогосто щих ферросплавов. Формула -из о брет ени 

Шлакообразующа  смесь, включающа  плавиковый шпат и углеродсодержащий

материал, отличающа с  тем, что, с целью повышени  механических свойств чугуна, она дополнительно содержит известн к, а в качестве углеродсодержащего материала

при следующем соотношении тов, мас.%:

Металлокремнистые отходы производства синтетического

Таблица 3

Примечание. Числитель - значени  до обработки, знаменатель - после обработки

Claims (3)

1. Формула·'-из о брет ения

   Шлакообразующая смесь, включающая плавиковый шпат и углеродсодержащий

   5 1388437 материал, отличающаяся тем, что, с целью повышения механических свойств чугуна, она дополнительно содержит известняк, а в качестве углеродсодержащего материала содержит металлокремнистые отходы производства синтетического чугуна при следующем соотношении компонен

   тов, мас.%: Металлокремнистые $ отходы производст- ва синтетического чугуна 60-80 Известняк 10-30 Плавиковый шпат Остальное

   Таблица 1 .

   Сое тав

   Содержание, мас.%, компонентов

   Металлокремнистые отходы производств ва синтетического чугуна

   Извест· няк

   Плавиковыи шпат

   Свойства полученного шпака

   Температура плавления, ^?С

   Вязкость при температуре 1350°С

   1 55 35 Остальное 1220 0,60 2 60 30 1230 0,60 3 70 20 _11_ 1246 0,62 4 80 10 1260 0,64 5 85 5 1264 0,65 Т а б л и ц а 2 Вари- Содержание компонентов смеси, мае.%

   смеси

   Металлокремнистые отходы производства синтетического чугуна

   Известняк Шунгит 75 - ⁸⁵ - 95 35 30 - 20

   Плавиковый шпат

   Остальное ,11

   1388437 8

   Продолжение табл.
2. 2

   ВариСодержание компонентов смеси, мас.%

   ант —— ь смеси Металлокремнистые отходы производства синтетического чугуна Известняк Шунгит Плавиковый шпат

   7 80 10

   Таблица 3

   Вариант шихты Химический состав чугуна, мае. 2 Механические свойства С Si ' Мп S Р Предел Предел Относи- . Твер- прочное- текучее- тельное дость ти.Св , сужение, НВ кгс/нм^! кге/мм¹ f мм

   1x23,27

   1.8
3. 3_Х3 _229

   3,0 ~ 207

   _³2.3_ 1,96 _ο_ΛΖΖ. 0,11 0,12 24,4 48,1 З_х2_ 217 Z 3,25 1,82 о77з 0,08 0,11 21,2 40,8 3,0 207 з 3_Х3 lt2Z 0,78 0_х11 ΛΔί- 25χ1 А?.2 40,2 - 3χ2_ 229 3,24 ’,8 0,75 0,09 0,14 20,6 2,9 217 4 3^28 1,90 -°х22- 0,11 _2χ12_ -11x2- -1x2- 3,0 217 .3,34 . 1,94 0,78 0,06 0,12 26,2 52,1 241 5 3,26 1ь21 0,71 °х11_ 2°χ8 40,1 3г° 207 3,32 1,96 0,74 0,06 0,12 26,1 51,9 3,1 217 6 3,26 -1x21. 0,73 Oj.lL 0_χ12 _Z2bl_ 42,0 3,1 217 229 3,31 1,99 0,77 0,05 0,12 30,5 49,1 3,3 у А2__ 1,92 0,74 0,11 0,13 22,4 29 3* 43,1 3,0 297 241 3,36 2,01 0,77 0,03 0,12 52,6 3,2 3,3 1.93 0,75 0.11 0,12 21.0 41,6 З_х0 207 8 3,36 2,03 0,77 0,03 0,12 2б,8 .¾ 53~ 2^Т

   Примечание. Числитель - значения до обработки, знаменатель - после обработки