UA52651C2 - Спосіб позапічної обробки чавуну магнієм - Google Patents

Abstract

Винахід відноситься до чорної металургії, зокрема до позапічної обробки чавуну магнієм. Спосіб позапічної обробки чавуну магнієм включає обробку чавуну порошковим дротом, наповнювач якого містить галогеніди лужноземельних металів при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: магній 15÷45, галогеніди лужноземельних металів 55÷85. Технічним результатом є підвищення коефіцієнта використання магнію і десульфурації з одночасною дефосфорацією та очищення чавуну від газів і неметалевих включень.

Description

Винахід відноситься до чорної металургії, зокрема до позапічної обробки чавуну магнієм і може бути використаним в доменних, ливарних, фасонно-сталеливарних і спеціалізованих цехах металургійних та машинно-будівельних виробництв.

Відомий спосіб позапічної обробки чавуну магнієм, згідно з яким гранульований магній за допомогою зануреного пристрою в атмосфері газоносія подають в чавун в чавуновознім ковші. Інтенсивність вводу магнію в чавун становить /0,2...1,8/ч/сек на 1т чавуну, скорість газоносія /0,1...1,0/м/сек /"А.С.СРСР Мо 804692, С2ІС 1/00/. Спосіб не знайшов широкого вжитку, тому що не забезпечує рівномірний ввід необхідної кількості магнію на всю глибину ковша, рівномірний розподіл магнію і насичення магнієм чавуну в обсязі чавуновозного ковша. При температурах обробки чавуну /1320...1400"С/ процес іде бурхливо, супроводжується викидами великої кількості чавуну із ковшів, інтенсивним виділенням пилу і газів в оточуюче середовище. При великому розході магнію /0,7...1,0/кг/т коефіцієнт використання магнію дорівнює /24...38/965, ступінь десульфурації /57...837/у6 при наповненні чавуновозних ковшів всього на /50...60/96. Відомий спосіб обробки чавуну порошковим дротом, наповнювач якого містить 72905 чистого магнію і 2895 технічного карбіду кальцію. /5ієй Тітев 1986, Ме 5, Т24, ст.236-238/. Використання цього способу показало, що він як і попередній має ряд суттєвих недоліків, ступень десульфурації /37...68/90, коефіцієнт використання магнію становить лише /19...45/95. Процес нестабільний, використання його обмежене в умовах металургійних підприємств і обумовлено необхідністю прийняття особливих заходів пожаро та взривобезпеки, підвищенням в'язкості шлаку при тривалій затримці шлаку в чавуновознім ковші, ускладненнями при зливі чавуну із ковшів.

Відомий спосіб, в якому для одночасної десульфурації і десфосфорації чавуну, використовують реагент, що містить не меньше 2595 Са, Сао і не меньше 595 МпО /Заявлено 12.2.1974, Мо 52-144032, надр. 20.06.1979. Заявка кл.10153. С2ІС. 7/02, Мо 54-77214/. Цей спосіб як і попередній, маючи достатню ефективність, не знайшов широкого вжитку із-за того, що при його використанні не вирішено цілий ряд питань по захисту навколишнього середовища.

Найбільш близьким по суті і досягаемому ефекту є спосіб, передбачуючий регульовану подачу магнію в чавун у вигляді порошкового дроту із швидкістю /1,2...2,2/м/сек і інтенсивністю вводу магнію /80...140/ч/сек.

Спосіб має цілий ряд недоліків: відносно мале усвоения магнію чавуном і високий його розхід; обробіток чавуну супроводжується викидами із чавуновозних ковшів в навколишнє середовище шкідливих пилу і газів. Основним і головним недоліком цього способу, як і інших з використанням магнію є вивід продуктів реакції в умовах турбулентного протікання реакції десульфурації і дефосфорації при температурах чавуну /1320...1400/70.

В основу винаходу уставлено завдання удосконалити спосіб обробки чавуну магнієм шляхом вибору такого наповнювача порошкового дроту, який би дозволив використовувати магній тільки на реакції з сіркою і фосфором, забезпечував би вивід із чавуну продуктів взаємодії, неметалевих включень та газів при високому ступені десульфурації і дефосфорації, а також при мінімальних викидах чавуну із ковшів, в навколишнє середовище шкідливих газів і пилу.

Поставлена мета досягається тим, що в способі позапічної обробки чавуну магнієм, що передбачує ввід в чавун порошкового дроту з наповнювачем у вигляді порошкового магнію, наповнювач додатково вміщує галогеніди лужно-земельних металів /ЛЛМ/ при слідуючому співвідношенні компонентів, має 90: магній /15...45/: галогеніди лужно земельних металів /85...55/.

Загальні з прототипом признаки: 1.Обробку чавуну ведуть порошковим дротом з наповнювачем; 2.Основна складова частина наповнювача порошкового дроту -магній.

Відмінні признаки винаходу: 1. Чавун оброблюють дротом, наповнювач якого складається із магнію. 1 ГЛМ при слідуючому іх співвідношенні, 90: магній /15...45/.

ГЛМ /85...55/ Сутність винаходу полягає в тому, що при вводі в чавун магнію разом з ГЛМ виникають термодинамічні умови для одночасних десульфурації і дефосворації чавуну та виведенням із розчину неметалевих включень і газів в великій їх кількості при мінімальних затратах магнію і шкідливих викидах пилу і газу в навколишнє середовище. Процес обробки чавуну таким наповнювачем порошкового дроту стає більш економнішим і екологічно чистішим, а чавун після такої обробки стає більш пригодним при виплавці чистої та особливо чистої сталі, одержанні чавуну з кулястим графітом.

Маючи температуру плавлення 650"С і кипіння 1107"С, магній при температурі обробки чавуну /1250...1400/"С інтенсивно випаровується і згорає в атмосфері. Цим і пояснюються великі втрати магнію, його не ефективне використання в умовах турбулентного проходження реакції обробки чавуну, удорожання вартості такого чавуну і сталі, при виплавці якої використовується такий чавун. В зв'язку з цим виробництво використовує лише ті способи, які забезпечують максимальні десудьфурацію та дефосфорацію чавуну і використання магнію, очищення чавуну від продуктів реакції і газів, мінімальні викиди шкідливих речовин в навколишнє середовище. При цьому чавун одержав би максимально можливе розчинення в ньому магнію таким чином, щоб він не пішов в атмосферу в невикористованому вигляді.

Досягненню цієї миті сприяють: зниження температури чавуну; зменшення розмірів бульбашок магнію, забезпечуючого збільшення загальної поверхні бульбашок магнію в розчині; збільшення часу реакції магнію із складовими чавуну.

Важливим етапом десульфурації чавуну є реакція між розчиненим магнієм і сіркою з утворенням сульфіду магнію, насичення магнієм відповідно до вмісту сірки. Наслідки досліджень показали також важливість виведення із розчину в умовах турбулентного проходження реакції, газів та неметалевих включень на створення нестехіометричних сполук, з якими використовується значна частина магнію.

Великі частки галогенів лужно-земельних металів /що мають невелику температуру плавлення і високу кипіння, невелику питому вагу і високу поверхневу єрєгію/ при температурі обробки чавуну і введеннями в турбулентні потоки обробленого чавуну з ведикодисперсними частками парів-газів, неметалевих включень, а також сульфідів і фосфідів стануть коагуляторами продуктів десульфурації і дефосфорації.

Стикаючі частинки під дією поверхневої енергії створюють в чавуні комплекси, швидкість виринання яких збільшується різко під дією нісходящих потоків у верхні шари як під час обробки, так і після обробки чавуну. Завдяки великій поверхневій енергії створення комплексів реакції взаємодії магнія з сіркою і фосфором будуть відбуватися як під час обробки чавуну, так і швидкого вспливання продуктів реакції, які не розпадаються під дією складових частин шлака під час тривалої витримки чавуну у ковшах після десульфурації.

Можливо, цим і пояснюється відсутність ефекту ресульфурації яри обробці чавуну для десульфурації порошковим дротом, що вмішує в собі магній і галогеніди лужно-земельних металів. Відносно заявлених параметрів.

В запропонованому винаході при запровадженні порошкового дроту, наповнювач якої вмішує магній та

ЛГМ, забезпечується оптимальний варіант технології і дефосфорації чавуну за рахунок розплавлення дроту на максимальній глибині, зменшення турбулентності процесу обробки і максимально можливе використання магнію при мінімальному питомому розході його наїт обробленого чавуну. При таких співвідношеннях і кількості наповнювачів мають місце достатньо можливе перемішування чавуну в ковші і евакуація продуктів реакції в верхні шари під шлак при мінімальній тривалості процесу обробки чавуну.

Тому при запровадженні до складу наповнювача 1595 магнію від кількості наповнювача до складу наповнювача необхідно додати 85ГЛМ. Завдяки цьому співвідношенні складових наповнювача забезпечується відносно спокійне, проходження процесу обробки чавуну при мінімальному пірроефекті та викидах чувуну із ковша. Процес обробки чавуну наближується до ламінарного характеру, що забезпечує проходження реакцій десульфурації і дефосфорації при максимальному використанні магнію, зв'язуванні сірки і фосфору в стійкі сполуки в складних нестехіометричних комплексах. В ролі коагуляторів дисперсних часток продуктів реакції, парів, газів неметалевих включень виступають великі частки ГЛМ, що мають велику поверхневу енергію. Тому при наявності в складі наповнювача 1595 магнію давати додатково ГЛМ більше 8595 недоцільно, тому, що при тому розході магнію кількість виведоної сірки буде також як і при 8595 ГЛМ. Зате процес десульфурації стане дорожчим завдяки збільшенню затрат на додаткову кількість ГЛМ. При вмісті в складі наповнювача 1595 магнію давати ГЛМ менше 8595 також недоцільно, тому що десульфурація і дефосфорація чавуну різко зменшиться разом із зменшенням коефіцієнту використання магнію. Обумовлено це, очевидно, недостатньою коагуляцією і виводом із розчину продуктів реакції, газів і неметалевих включень в верхні шари під шлак. Процес десульфурації стає економічно недоцільним, тому виплавка особливо чистої сталі з таким чавуном потребує добавочних затрат на очищення сталих сірки, фосфору, газів та неметалевих включень, що попадуть в сталь в т.ч. із недостатньо очищеним чавуном.

Якщо ж в склад наповнювача ввести 4595 магнію, що в цьому разі до складу наповнювача необхідно додати 5595 ГЛМ. В цьому разі при такому розході магнію і відносно ламінарному стані процесу обробки чавуну, процес десульфурації за рахунок одночасного вводу в дію великої кількості крапель ГЛМ процес десульфурації і дефосфорації буде прискореним коагуляцією продуктів реакції і винесення їх в верхні шари чавуну - під шлак. В цьому разі буде забезпечено максимально можливе очищення чавуну від сірки та фосфору, неметалевих включень і газів. При вмісті в складі наповнювача 4595 магнію давати ГЛМ більш 5595 недоцільно, тому що в цьому разі не буде збільшено ефект десульфурації і дефосфорації, коефіцієнт використання магнію. Ефект десульфурації буде той же, що і при вмісті в складі наповнювача 5595 ГЛМ, але при більших затратах ГЛМ і витратах на дасульфурацію і дефосфорацію чавуну, що робить цей варіант технології підготовки чавуну економічно недоцільним.

Якщо при вмісті у складі наповнювача 4595 магнію внести у склад наповнювача менше 5595 ГЛМ процес десульфурації буде неефектним тому, що з розплаву не буде своєчасно вилучено в верхні шари під шлак краплями ГЛМ продукти реакції, гази, неметалеві включення. Магній буде використано також і завдяки його збільшеному розході із-за недостатньої десульфурації.

Елементи технології і послідовність операцій при позапічній обробці чавуну порошковим дротом, у складі якого використовуються магній і ГЛМ, відпрацьовано і запроваджено на установці позадоменної десульфурації чавуну Маріупольского металургійного комбінату ім. Ілліча. Обробка чавуну відбувається слідуючим способом.

В чавуновозних ковшах чавун подають на установку позапічної обробки, де відбувається замір температури і визначається вміст сірки Її фосфору. Після цього проводять обробку чавуну порошковим дротом, що містить в складі наповнювача 1595 магнію і 8595 ГЛМ /наприклад флюориту/. Кількість дроту х з таким наповнювачем визначається в залежності від наявності в чавуні сірки та фосфору, чавуну в ковші і його температури. Після десульфурації і визначення в чавуні вмісту сірки та фосфору ковші подають в конвертерний цех, де з застосуванням такого чавуну виплавляють чисту, або особливо чисту сталь, що містись в собі сірки і фосфору в сумі /0,005...0,007/95. При такому складі наповнювача ступінь десульфурації досягає /78...85/95, дефосфорації /55...65/95, коефіцієнт використання магнію досягає

/68...75/905, вміст азоту, кисню й водню зменшується в /2,0...2,5/ рази.

Claims (1)

1. Спосіб позапічної обробки чавуну магнієм, що включає регульований ввід в чавун порошкового дроту, який відрізняється тим, що передбачає ввід в чавун порошкового дроту з наповнювачем у вигляді порошкового магнію, наповнювач додатково містить галогеніди лужноземельних металів при наступному співвідношенні компонентів, мас.Уо: магній 15-45 : галогеніди лужноземельних металів 55-85.