Способ получения фракционированного низкоуглеродистого феррохрома

 

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к Производству ферросплавов. Цель изобретенияснижение материальных затрат и трудоемкости по дроблению с одновременным уменьшением количества некондиционной мелочи. Расплав низкоуглеродистого феррохрома заливают в плоский кристаллизатор слоем толщиной 25-200 мм. Естественное охлаждение слитка осу1цествляют в два приема: сначала охлаждают в кристаллизаторе до 1500-1400°С, затем слиток извлекают из кристаллизатора и охлаждают на воздухе до 1300-1000°С, а принудительное охлаждение осуществляют по широким граням водой с,плотностью орошения 0,1-5-10 Вт/м. После полного остывания слиток разделяют при помощи незначительного ударного воздействия . Количество некондиционной ме лочи, образовавшееся при разделке, составило 0,5% от массы слитка. 1 табл. ссл СлЭ Од со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4008255/23-02

1(22) 17.01.86 (46) 23.12.87. Бюл. ¹ 47 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения (72) В.M. Шусторович, В.С. Патрикеев, А.И. Глазунов, B.Ï. Савельев, Б.А, Шушлебин, С.П. Топильский, М.А. Рысс, В.Н. Булдаков и С.Н. Дегтянников (53) 669.168.3 (088.8) (56) Лейкин В.Е. H др. Электрометаллургия ферросплавов.-M.: Металлургиздат, 1960, с. 501-502.

Патент США ¹ 3483914, кл. В 22 D 27/04, 1970. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФРАКЦИОНИРОВАННОГО НИЗКОУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА (57) Изобретение относится к области металЛургии, конкретно к производ(51) 4 С 22 С 33/04 В 22 D 27/04 ству ферросплавов. Цель изобретения— снижение материальных затрат и трудоемкости по дроблению с одновременным уменьшением количества некондиционной мелочи. Расплав низкоуглеродистого феррохрома заливают в плоский кристаллизатор слоем толщиной

25-200 мм. Естественное охлаждение слитка осуществляют в два приема: сначала охлаждают в кристаллизаторе до 1500-1400 С, затем слиток извлекают из кристаллизатора и охлаждают на воздухе до 1300-1000 С, а принудительное охлаждение осуществляют по широким граням водой с,плотностью

5 орошения О, 1-5 10 Вт/м . После полного остывания слиток разделяют при помощи незначительного ударного воздействия. Количество некондиционной мелочи, образовавшееся при разделке, составило 0,57. от массы слитка.

1 табл.

1361194

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству ферросплавов.

Целью изобретения является снижение материальных затрат и трудоемкости по дроблению с одновременным уме,ньшением количества некондиционной мелочи.

Способ осуществляют следующим образом.

После выпуска расплава из печи в разливочный ковш и слива шлака мео талл, имеющий температуру 1б00 — 1700 С, заливают в плоский кристаллизатор слоем толщиной 25-200 мм, ширина и длина которого составляют не менее трех толщин. В кристаллизаторе металл охлаждают до температуры поверхности слитка 1500 †14 С. При этом проис ходит его полная кристаллизация, закристаллизованный слиток удаляют из кристаллизатора и охлаждают на воздухе до 1300-1000 С. В процессе охлаждения на воздухе происходит выравнивание температурного поля по сечению слитка.

Далее слиток подвергают принудительному охлаждению по широким граням с интенсивностью 0,1-5 10 Вт/м, на5 пример, водофорсуночным охлаждением.

При этом в слитке образуется система трещин, перпендикулярных широким граням, с регулярным шагом как в продольном, так и в поперечном направлении, причем толщина слитка является одним из размеров, получаемых после дробления кусков, вес кусков, образованных трещинами, не превышает

20 кг.

Возникновение трещин регулярного шага, сопровождающееся их ростом в глубину по законам механики разрушения, происходит в результате интенсивного принудительного охлаждения слитка и вызвано высоким уровнем температурных напряжений, возникающих вследствие определенного стеснения температурных деформаций соответствующих слоев, которое определяется геометрией слитка, глубиной и расположением трещин. Таким образом, определенному стеснению, необходимому для создания условий разрушения, соответствуют определенные критические размеры получаемых кусков, что приво дит к регулярности шага трещин для ,слитка постоянной толщины.

Экспериментом проверено, что при данном в способе соотношении размеров слитка и охлаждении по широким граням достигается равномерность шага трещин. Это связано с тем, что при охлаждении слитка в соизмеримой с его толщиной области торцов возникают искажения термонапряженного состояния— явление краевого эффекта, В результате захолаживания ребер, образованных плоскостями торцов и гранями слитка, из-за существующего на торцах теплоотвода в указанных ребрах возникают температурные напряжения растяжения больше, чем в теле слитка, что приводит к неравномерному растрескиванию. Для получения кусков с наименьшим различием размеров

2р явление краевого эффекта необходимо заранее ограничить, а значит, необходимо ограничить теплоотвод на торцах, т.е. охлаждать принудительно только широкие грани слитка. При длине и

25 ширине слитка менее .трех толщин область краевого эффекта, вызванного теплоотводом на торцах, распространяется на все тело слитка. Это приводит к появлению на торцах сетки мелких

Э0 трещин, способствующих при последующем дроблении образованию некондиционной мелочи. Экспериментально установлено, что при охлаждении слитка толщиной более 200 мм образуется система неглубоких трещин, т.е. не достигается эффект дробления на мерные куски. Это объясняется тем, что при охлаждении толстого слитка возникновение и прохождение трещин в глуби40:ну снижает стеснение внутренних слоев, а теплоотвод осуществляется через разрушенные поверхностные слои, имеющие определенные теплоизоляционные свойства, что препятствует созданию

45 необходимого для разрушения уровня температурных напряжений и, как следствие, приводит к остановке трещин °

Нижнее зиачение предела толщины слитка (25 мм) обусловлено определен50 ными технологическими трудностями, возникающими при разливке более тонких слитков (значительное увеличение удалений слитка из кристаллизатора, повышенное окисление металла).

Верхняя граница охлаждения в кристаллизаторе (температура поверхности о слитка 1500 С) гарантирует полную кристаллизацию слоя расплава толщиной 25-200 мм, залитого в плоский

1361194

55 стальной или чугунный кристаллизатор. Если охлаждать слиток в кристаллизаторе до температуры поверхности выше 1500 С, то в слитке еше будет присутствовать жидкая фаза.

Нижняя граница температуры поверхности слитка при охлаждении в криса таллизаторе (1400 С) определяется минимальным необходимым временем охлаждения на воздухе до 1300 С с целью выравнивания температурного поля по сечению слитка. Экспериментом прове— рено, что при охлаждении в кристаллизаторе до температуры ниже 1400 С температурный градиент после охлаждения на воздухе еще высок, а это приводит при принудительном охлаждении (как и в случае охлаждения с бо— льшей верхнего предела интенсивностью) к увеличению шага между магист— ральными трещинами.

Жестко предлагаемые в способе температуры слитка и интенсивность охлаждения гаранитируют растрескива— ние слитка с заданным шагом и максимальную глубину проникновения трещин.

Охлаждение слитка с меньшей нижнего предела интенсивностью (О 1»

У

«10 Вт/м2 ) приводит к образованию сетки трещин с шагом большим требуемого или при охлаждении с интенсивностью значительно меньшей указанной в способе трещин вообще не образуется а

При охлаждении слитка с большей верхнего предела интенсивностью (5»

«10 Вт/м ) происходит неоднородное растрескивание по глубине. Это объ— ясняется тем, что охлажцение с большей интенсивностью вызывает более вы,сокие градиенты температур в поверхностном слое, .что приводит к возникновению системы многочисленных мелких поверхностных трещин, при появлении которых уменьшается стеснение поверхностного и внутренних слоев, вследствие чего снижается общий уровень температурных напряжений, а значит, увеличивается шаг между магистральными трещинами.

Нижний предел интервала температуры слитка (1000 С) обеспечивает возможность технической реализации охлаждения с указанной интенсивностью, например применение водяного форсуночного охлаждения, так как охлаждение с задаваемой интенсивностью слитка, имеющего меньшую температуру, 5

45 сопряжено в реальных условиях с определенными техническими трудностями.

Выбор верхнего предела интервала температуры слитка (1300 С) объясняется тем, что охлаждение слитка требует значительного времени, а величина температурных напряжений в процессе охлаждения сначала растет, достигает максимума, затем при полном остывании падает до нуля. Учитывая, что максимальный рост трещин происходит при температуре охрупчивания о (около 475 С), увеличение начальной о температуры слитка свыше 1300 С при заданных параметрах слитка и интенсивности охлаждения приводит к тому, что температурные напряжения достигают максимума в та время, как=:а температура слитка вьшiе температуры о ;— рупчивания материала, а когц=. темнао ратура слитка падает до 75 С вЂ” уровень температурных напряжений уже невысок.

Пример. Низкоуглерадистый феррохром разливают в плоские стальные кристаллизаторы с размерами

250х 250 — 750x750 мм. Толщину слитка изменяют от 25 до. 250 мм. Температура кристаллизации низка- и среднеуглеродистого феррохрома, содержащего углероц до 1,2Е, составляет 1650а

1580 С. Слитки выдерживают в кристаллизаторах в течение 2 — 8 мин, замеряя температуру поверхности радиационным пирометром, до температуры поверхо ности 1300-1580 С, затем вынимают из кристаллизатора и охлаждают на воздухе в течение 3-10 мин до 900о

1350 С. Далее слитки помещают на специальный стенд, где широкие грани орошают водой с плотностью орошения

1-40 м /м ч, что обеспечивает отвод тепла с интенсивностью (0,1-1,5)"

»10 Вт/м .

Всего выполнено 25 опытов, результат которых представлен в таблице.

Как показали эксперименты, шаг трещин при применении данного способа составляет 0,3-1 толщины слитка.

Таким образом, изменяя толщину слитка при сохранении основных парамет-, ров способа, получают слиток с различным шагом между магистральными трещинами, определяющими в дальнейшем размеры образующихся при дроблении кусков.

1361194

Так, например, выбирают толщину слоя металла в пределах 40-100 мм, для слоя 25-40 мм — 10-40 мм (размер кусков после дробления соответствует

I u II классам крупности). После пол.ного остывания слиток разделяют при помощи незначительного ударного воздействия. Площадь поверхности, образовавшейся в слитке в результате про- 1ð хождения сквозной трещины, составляет 80-907 площади соответствующего сечения.

Количество некондиционной мелочи, образовавшейся при разделке, составляет 0,57. от массы слитка, Предлагаемый способ позволяет снизить энергозатраты и трудоемкость дробления слитков, отказаться от при20 менения мощного дробильного оборудования и прессов, имеющих низкую стойкость, а также повысить качество измельчения, практически исключить некондиционную мелочь.

$ * ер енсивность аждения

Вт/M

1500 940 1, 2 10

1450 1000 1 ° 10

1100 5 10

1400 1060 4,5 ° 10

1450 1115 3,3 10

1080 2,7 10

1130 6,2. 10

1125 1,1 10

1050 2,6 10

0,2

0,2

0,23

0,2

0,6

0,61

0,63

0,8

0,88

0,84

0,91

0,55

0,63

0,74

0,87

0,88

0,9

0,8

1090 1,1 ° 10

0,8

0 53

1145 2,8 10

0,68

1400 1090 1, 1 10

0,84

0,98

1 ФХ020 1650 25

Формула изобретения

Способ получения фракционированного низкоуглеродистого феррохрома, включающий заливку расплава в плоский кристаллизатор слоем толщиной

25-200 мм, ширина и длина которого составляют не менее трех толщин, естественное охлаждение в кристаллизаторе и на воздухе и принудительное охлаждение слитков с последующим дроблением, отличающийся тем, что, с целью снижения материальных затрат и трудоемкости по дроблению с одновременным уменьшением количества некондиционной мелочи, естественное охлаждение слитка выполняют в два приема: сначала охлаждают в кристаллизаторе до температуры поверхности 1500-1400 С, затем слиток извлекают из кристаллизатора и охлаждают на воздухе до 1300-1000 С, а принудительное охлаждение осуществляют по широким граням водой с плотностью орошения 0,1-5 ° 10 Вт/м .

1361194

Продолжение таблицы г з 4 (1

1120 1,1 10

0,84

0,98

0i85

1400 1000 10, 1 ° 10

1450 1350 0,5 10

1400 1000 0,7-10

1200 0,3 10

1300 1000 0,5 ° 10

960 1,0 -10

1450 1050 0,5 .10

1400 1100 0,5 10

950 1,0 10

1400 1000 1,0 10

1450 1200 0,3 10

1450 1100 0,5 .10

150

0,9

0,4

0,3

200

0,5

0 55

0,6

0 5

0,5

0,35

0,3

0,3

220

0,4

0,21

21 ФХ100 1580 25

0,52

0,6

0 25

0,2

70

0,8

0,95

200

0,62

0,54

220

0,25

0,34

Составитель А. Шкирмонтов

Редактор С. Пекарь Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор И.Муска

Заказ 6198/30 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

* — Отношение среднего шага трещин 3 к средней толщине слитка.

** — Удельная часть разрушенного сечения относительно целого слитка, где а— глубина трещин, h — средняя толщина слитка.