Способ дефосфорации металла

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к дефосфорации металлов и сплавов. Цель изобретенияудешевление процесса и повышение степени дефосфорации. Металл продувают азотом и природным газом, которые пропускают через полый электрод. Между ним и металлом поддерживают электрическую дугу. Расход газов определяют по формулам QH 9-12/n; lgP, Q(N) (9-12) QH-n/280, где Q („, , Q( расходы водородсодержащего газа и азота соответственно, м /т, п - число атомов водорода в молекуле водородсодержащего газа, Р„д , РКОН содержание фосфора в металле до и после обработки. Массовое соотношение водорода и азота равно 1:1. 1 табл. CAD О 00 Ot) 00 СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 С 21 С 5 52

4 tel

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3983909/22-02 (22) 03.12.85 (46) 07.05.87. Бюл. 1Ф 17 (71) Донецкий политехнический институт (72) А. Г. Пономаренко, В.Н.Радченко, О.В.Тарлов, А.Я.Наконечный и Л.А.Мальцев (53) 669.046.545 ° 2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 144180, кл. С 21 С 1/02, 1962, Патент Японии - 56-9310, кл. С 21 С 7/064, опублик. 1981 ° (54) СПОСОБ ДЕФОСФОРАЦИИ МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к дефосфорации металлов и сплавов. Цель изобретенияудешевление процесса и повышение степени дефосфорации, Металл продувают азотом и природным газом, которые пропускают через полый электрод. Между ним и металлом поддерживают электрическую дугу. Расход газов определяют по формулам Q„=9-12/и 18Р„ „ /Р„,; (й1 =(9-12) Q„ n/280, где Q (н) Q(z) расходы водородсодержацего газа и азота соответственно, м /т, n — - чисЭ ло атомов водорода в молекуле водородсодержащего газа, Р„д, Р„0„ - содержание фосфора в металле до и после обработки. Массовое соотношение водорода и азота равно 1:1. 1 табл.

130863

ЬН- " - - 4 100%, Н ппОА

Изобретение относится к металлургии, в частности к дефосфорации металлов и сплавов.

Цель изобретения — удешевление процесса и повышение степени дефосфорации металла.

При продувке металла азотоводородной смесью происходит взаимодействие водорода газовой фазы с фосфором, растворенным в жидком металле с образованием фосфила (РН ), На степень протекания реакции оказывает влияние активность фосфора в металле. Известно, что азот повышает активность фос- 15 фора в металле, причем концентрация азота в зоне взаимодействия металл газ значительно превышает концентрацию азота в объеме металла, что создает благоприятные условия для удаления фосфора из металла, Активирование подаваемых газов в электрическом разряде способствует ускорению их растворения в металле в концентрациях, превышающих равновесные. 25

Экспериментальным путем установлено, что максимальный эффект дефосфорации металла достигается при соотношении (массовом) азота и водорода в газовой смеси, равном i:1. независимо от вида применяемого водородсодержащего газа. При больших концентрациях водорода падает содержание

РН> в отходящих газах при возрастании содержания в них Н, что свидетельст- 35 вует о наличии кинетических ограничений, а именно лимитирующим звеном является подвод фосфора к поверхности пузырька, т.е. в данном случае в металл подается избыточное количество щ0 водорода, превышающее необходимое для образования РН» а значит, имеет место непроизводительный расход газа.

Кроме того, снижение при этом количестве подаваемого азота отрицательно 5 сказывается на прямом ходе реакции дефосфорации, Снижение содержания водорода в подаваемой смеси ведет к замедлению процесса дефосфорации и неоправданно большому расходу азота (вместе с повышенным его содержанием в конце продувки в металле).

Формулы для расчета расхода газов получены путем обработки результатов опытных продувок смесями Н2- И ;СН„М2» H20 — И2. Устанавлив т слабую зависймость рекомендуемого расхода водородосодержащего газа от его вида при учете количества в нем водорода

5 2 коэффициентом 1/п (где п — число атомов водорода в молекуле газа). Расход азота устанавливают из расчета массового соотношения азота и водорода в смеси 1;1 при известном расходе водорода. Логарифм отношения начального содержания фосфора к конечному наилучшим образом отражает объективную закономерность — возрастание расхода газа, необходимого для понижения, например на 1%, содержания фосфора в металле при снижении исходной концентрации фосфора в металле, Пример, В печи Таммана в графитовом тигле расплавляют чугун с содержанием фосфора 0,11%. Чугун продувают азотом и природным газом, которые пропускают через графитовую трубку, между концом которой и металлом поддерживается электрическая дуга, Расход газов определяют по формулам. Для природного газа принимают п=4 (СН ), конечное содержание фосфора 0,005%.

По ходу продувок измеряют концентрацию свободного водорода в отходящих газах и общее их количество, а далее рассчитывают общее количество выделившегося водорода и степень его использования: где Н„ — количество введенного в металл водорода {пересчет с природного газа), м /т

Э

Н, — количество непрореагировавшего водорода, м /т

9 .(все при н/у), Результаты опытных плавок приведены в таблице, Продувки 1-5 проводят. с различными расходами природного газа и азота, причем расход азота жестко определяется по получению массового соотношения водорода и азота в смеси 1:1.

Наилучшие результаты получают на продувках 1-3. Ia них получена заданная конечная концентрация фосфора в металле (0,005%) и высокая степень использования водорода (б1-83%). На продувке 4 количество подаваемой смеси явно недостаточно, поэтому степень дефосфорации металла резко уменьшается. Этот вариант не может быть рекомендован, несмотря на высокую степень использования водорода (82%), Продувка 5 характеризуется завышенным рас35 4

Формула изобретения

13086

Способ дефосфорации металла, вклю чающий продувку металла азотоводородным газом, отличающийся тем, что, с целью удешевления процесса и повышения степени дефосфорации, металл продувают предварительно активированными в электрическом разряде азотом и водородсодержащим газом, при этом массовое соотношение азота и водорода составляет 1:1, а расход газов определяют по формулам

9- 12 Р„а„ () и Р„„ где О<„1,0 щ — расходы водородсодержащего газа и азота соответственно, м /т, п — число атомов водорода в молекуле водородсодержащего газа; на ч Рк он содержание фосфора B металле до и после обработки.

ЫН >

<100Х

Расход, м т

Соотношение Р„ ц . газовой смеси Х

mH mN

, расход газа, м /т ка факт., Х

Ррасц ° кон., Х

Продувка водородсодержаего газа азота

0,11

3,02

0,005

0,005

0,005

0,005

0,005

0,005

0,005

3,52

0,11

4,03

0,11

0,11

5 03

0,11

3,52 с

0,11

3,52

0,5:1

0,11

0,005 4,7

3:14

0,11 (Известный способ) 3:14

0 005 24 19

0 11 0 005 19 (Известный способ) ходом газа и низкой степенью использования водорода (51Х) при достижении тех же результатов (Р„ „ =0,005X), что на продувках 1-5. На продувках 6 и 7 количество подаваемого азота рассчитывают из другого массового соотношения водорода к азоту (1:0 5 и 0,5:1).

Продувка 6 характеризуется меньшими по сравнению с продувками 1-3 степенями дефосфорации и использования 10 водорода. На продувке 7 получают высокую степень использования водорода (88Х) при низком эффекте дефосфорации, что объясняется низким содержанием водорода в продувочной смеси. 15

Продувки 8 и 9 проводят известным способом — в качестве газа используют аммиак. Отмечается низкая степень (по сравнению с продувками 1-3) дефосфорации чугуна наряду с высоким 20 содержанием водорода в отходящих газах, что связано со слабым протеканием реакции ввиду малости концентрации водорода в газовом пузырьке. Содержание фосфора в металле, равное

0,005Х, получено только после увеличения расхода газа до 19 м /т. э

q(H) и (н) 280

0,39 0,005 61 3,41

0,52 0,005 83 4,04

0,69 0,005 79 4,72

0 12 0,060 82 1,80

1,08 0,005 51 6,11

0,26 0,006 49 3,78

0,03 0,058 88 4,45 о

0,011 37 4,7