Шлакообразующая смесь для обработки чугуна рабочего слоя двуслойных прокатных валков

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к шлакообразующим смесям, и предназначено для обработки чугуна рабочего слоя двуслойных прокатных валков, выплавляемого в мартеновской или пламенной печи. Целью изобретения является уменьшение продолжительности плавки и повышение отбеливаемости чугуна при увеличении выхода годного и снижении себестоимости чугуна. Шлакообразующая смесь для обработки чугуна рабочего слоя двуслойных прокатных валков содержит, мас.%: шлак производства силикомарганца 10-25

коксик 25-40, шлам абразивной обработки прокатных валков остальное. Применение смеси позволяет уменьшить продолжительность плавки на 10,2%, повысить отбеливаемость чугуна на 39,8% при увеличении выхода годного на 6% и снижении себестоимости чугуна на 6,22%. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОРИА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 (11) (SD 4 C 21 С 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ПЮТ СССР

1 (21) 4429634/31-02 (22) 23. 05. 88 (46) 30. 11.89. Бюл. Ф 44 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) Н.А. Будагьянц, В.А. Рямов, О.B . .Пузырьков-Уваров, А.В. Вихров, В.И. Компяков, А.А. Сирота, В.П. Саушкин, P.Х. Гималетдинов, С.П. Павлов и В.Я. Гапотченко (53) 669.15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 1089137, кл. С 21 С 1/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1447863, кл. С 21 С 1/00, 1986 ° (54) ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА РАБОЧЕГО СЛОЯ ДВУCJI0AHblX ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к шлакообраэуюИзобретение относится к метал-, лургии, в частности к шлакообразующим смесям, и предназначено для обработки чугуна рабочего слоя двуслойных прокатных валков, выплавляемого в мартеновский или пламенной печи.

Целью изобретения является уменьшение продолжительности плавки и повышение отбеливаемости чугуна при увеличении выхода годного и снижения себестоимости чугуна.

Шпакообразующая смесь для обработки чугуна рабочего слоя двуслойных прокатных валков содержит шпак производства силикомарганца, коксик и шлам абразивной обработки прокатных валков

2 щим смесям, и предназначено для обработки чугуна рабочего слоя двуслойных валков, выплавляемого в мартеновской или пламенной печи. Цель изобретения — уменьшение продолжительности плавки и повышение отбеливаемости чугуна при увеличении выхода годного и снижении себестоимости чугуна.

Шпакообраэующая смесь.для обработки чугуна рабочего слоя двуслойных прокатных валков содержит,мас.Х: шпак производства силикомарганца 10-25; коксик 25-40, шпам абразивной обработки прокатных валков остальное.

Применение смеси позволяет уменьшить продолжительность плавки на 10,2Х, повысить,отбеливаемость чугуна на

39,8Х при увеличении выхода годного на 6Х и снижении себестоимости чугуна на 6,22Х. 1 табл. при следующем соотношении компонентов, мас. Х:

Шпак производства силикомар— ганца 10-25

Коксик 25-40

Шлам абразивной обработки пр окатных валков Остальное

Обработка поверхности бочек двуслойных прокатных валков ввиду их очень высокой твердости производится не лезвийным инструментом, а абразивныж электрокорундовыми кругами (24А-ПП-99,5Х А10,) . При этом об1525213 разуется большое количество шлама, содержащего 10-157, частиц Al О и

85-907 частиц чугуна следующего химического состава, мас. 7.: С 2,652,95; Si 0,42-0,55; Мп Q,45-0,60;

Cr 0,55-0,80; Ni 2,70-3,95; Мо 0,050,5. Этот шлам ранее на утилизировался и выбрасывался в отвал . Большое содержание в отвальном шпаме всех легирующих элементов, входящих в состав чугуна рабочего слоя двуслойных валков, предопределяет высокую техникоэкономическую целесообразность его использования при плавке легированно- 15 го чугуна в качестве заменителя соответствующих дорогостоящих ферросплавов.

Основной качественной характеристикой жидкого чугуна для прокатных валков является его высокая отбеливаемость, т.е ° способность затвердевать с образованием в отливке большой по величине макроструктурной зоны чистого отбела (со структурой цементит + перлит) при короткой переходной макроструктурной зоне (cn структурой цементит + перлит + графит). В вальцелитейном производстве ее оценивают критерием качества А„:

30 х

А

x+z где х — величина хоны чистого отбела, мм, z — величина переходнои зоны, мм.

Высокая отбелив замость жидкого чугуна для валков обеспечивается только при низкой концентрации закиси железа в печном шлаке, а поэтому пред40 лагаемая смесь, помимо легирования чугуна, должна еще обеспечить эффективное протекание процесса восстановления закиси железа в печном шлаке.

Большое влияние на качество дву45 слойных валков оказывает длительность плавки, с увеличением которой в безграфитном белом рабочем слое появляются неметаллические включения размером 8-10 мкм, что приводит к снижению стойкости валков на 30-407, 50 а поэтому предлагаемая смесь должна еще обеспечить сокращение длительности плавки.

При оптимизации предлагаемого состава легируюше-восстановительной сме- 55 си для обработки чугуна рабочего слоя двуслойных валков были проведены опытные плавки в 30-тонной мартеновской печи с кислой футеровкой. Выход годного металла при этом определяли по материальному балансу результатов плавок: — 1007

О м гм где Q — количество жидкого металла в ковше, кг;

Q з — количество металла, вводимого в печь с металлоза" валкой, кг.

При этом потери металла в виде

"корольков" со шлаком определяли отмагничиванием расчетных навесок измельченного конечного шлака. Химический состав шлаков определяли по известной методике. Отбеливаемость валковых расплавов оценивали критерием качества А по соотношению макроструктурных зон в вальцелитейной технологической пробе.

Результаты анализа сопоставительньгх плавок приведены в таблице.

Отсутствие в составе смеси компонента, выполняющего функции восстановителя закиси железа шпака, приводит к удлинению процесса плавки и увеличению угара металла, Поэтому в предлагаемом составе в качестве эффективного раскислителя закиси железа в шлаке путем непосредственного контакта с ним использовали коксик, необходимое количество которого устанавливали по результатам опытных плавок (см. таблицу), При содержании коксика в смеси менее 257 увеличивается угар металла, снижается выход годного, ухудшается отбеливаемость чугуна (плавки 2 и 7), а увеличение его содержания более 407 сопровождается образованием гетерогенных вязких шпаков, что снижает эффективность его использования (плавка 10) или ведет к увеличению себестоимости, так как снижает в смеси долю легирующего компонента (плавка 6).

Использование предлагаемой смеси шпака производства силикомарганца обосновывается высокой концентрацией в нем закиси марганца (18,6-23,87), которая хорошо разжижает кислые шлаки, снижая их вязкость, что улучшает кинетику восстановительных процессов в шлаках. Обеспечивая повышение в плавильных шлаках концентрации закиси марганца, шлак силикомарганца способствует и снижению угара марганца.

5 15252

Уменьшение количества шлака силикомарганца в составе смеси менее 10Х (плавка 11) за счет повьппения количества абразивного шлама приводит к

5 повьппению окисленности металла, в результате чего выход годного и отбеливаемость снижаются. Уменьшение количества шпака силикомарганца за счет увеличения количества коксика (плавка 10) приводит к увеличению вязкости плавильного шпака, ухудшению его ассимилирующей способности по неметаллическим включениям, что ведет к снижению отбеливаемости, а также к уменьшению выхода годного за счет возрастания потерь металла в вивиде "корольков" со шпаком. Повышение количества шлака силикомарганца в смеси более 257 (плавки 7 и 14) 20 сопровождается как снижением влияния вязкости шлака на скорость и полноту восстановления закиси железа, так и возрастанием разъедающего действия шлака на подину и откосы кислой 25 футеровки мартеновской печи. Поскольку при этом снижается количество коксика или абразивного шлама, то уменьшается выход годного за счет повышения угара металла (плавка 7) или уве- 30 личивается себестоимость за счет уменьшения доли металлической легированной фракции в смеси (плавка 14).

При уменьшении в составе смеси количества абразивного шлака ниже

35Х (плавка 15) за счет повьппения содержания коксика и шпака силикомарганца увеличивается количество шлака в печи, что ведет к увеличению продолжительности плавки, а также увеличивается себестоимость, так как уменьшается количество легирующих элементов, вносимых металлической частью смеси. При увеличении количества абразивного шпама вьппе 657 (плавка 16) возрастает окисленность металла и шлака, что ведет к ухудшению отбеливаемости чугуна.

Использование в предлагаемой смеси шлама абразивной обработки валков в установленных пределах ведет к увеличению в чугуне содержание никеля, переходящего из металлической части шпама, что приводит к увеличению прочности и твердости чугуна валков.

Поэтому при использовании шихтовых материалов, обычно применяемых для выплавки чугуна рабочего слоя валков исполнения ЛПХН - 62, можно полу13 6 чить отливки, по механическим свойствам соответствующие валкам ЛПХН.— 79

М и JIIIXHMt,— 72, при меньших затратах на легирование. Поскольку в составе шлама металлическая часть составляет 85-90Х то ввод смеси со пшамом, представляющим собой неутилизируемый отход производства, обеспечивает также и увеличение объема выплавляемого металла, что равнозначно снижению себестоимости единицы продукции (1 т литья).

Входящий в состав шлама амфотерный оккрел А1 0з способствует снижению вязкости кислых шлаков.

Ввод в состав смеси восстановителя в виде коксика позволяет увеличить скорость и полноту раскисления шпака, а использование в качестве легирующего компонента смеси шлама абразивной обработки валков обеспечивает более полный и быстрый переход легирующих элементов из смеси в жидкий чугун (происходит переход преимущественно -из металлической части смеси — чугуна шлама, а не путем восстановления окислов печного шлака).

Более низкое содержание в предложенной смеси балластных окислов, увеличивающих количество печного шлака, который изолирует металлическую ванну от факела и затрудняет передачу к ней тепла, обеспечивает снижение продолжительности плавки и расхода топлива. Входящий в состав шлама глинозем, снижая вместе со шлаком силикомарганца вязкость печного шлака, способствует улучшению кинетических условий его раскисления и улучшению отбеливаемости чугуна. Низкая стоимость нового компонента смеси— абразивного шлама, вносящего в чугун дорогостоящие легирующие элементы, обеспечивает высокую технико-экономическую целесообразность использования смеси для повышения выхода годного металла при мартеновской плавке за счет снижения его угара и потерь.со шлаком в виде "корольков".

Пример. В 30-тонной мартеновской печи с кислой футеровкой плавят чугун для рабочего слоя двуслойных валков исполнения ЛПХНМ вЂ” 72 следущего химического состава, мас. X.:

С 2,95; Si 0,48; Nn 0,55; Cr 0,65;

Ni 3,65; Мо 0,35. В качестве шихты используют вышедшие из эксплуатации валки и валковый доменный чугун ЧВ-1.

1525213

15

25

Остальное тбелива- Выход

Себестоимость

Продолжительность

Плавка емость, Ак годного мешлак прозола от коксик абразивия ный шпам литья руб. /т талл а, 7 плавки, мин изводства сжиган силикомар- мазута га нца

279

253

253

262

266

271

418

20, О 62,5 398

25, О 57,5 380

32,5 50,0,375

40,0 42,5 372

450 37 5 385

92

97

98

98

97

0,58

0,61

0,79

0,85

0,80

0,72

80,0

20,0

17,5

17,5

17,5

17,5

17,5

1*

3**

4**

5**

В печь загружают смесь из шлака про. из водства силикомар ганца (1 7, 5X) коксика (32,57.) и шлама абразивной обработки прокатных валков (50,0X) в количестве 12,07 от веса металлозавалки, перегревают чугун до 1470 +5 С и выпускают в ковш.

При проведении плавки отбеливаемость чугуна оценивают величиной критерия Ак по соотношению величин макроструктурных эон в изломе вальцелитейной технологической пробы.

Выход годного металла оценивают материальным балансом плавки по разнице количества металла загруженного в печь и полученного из печи.

Оценку потерь металла в виде

"корольков" со шпаком осуществляют по количеству отмагничеенного металла в расчетных навесках измельченного шлака.

Таким образом, применение предлагаемой смеси для обработки чугуна рабочего слоя двуслойных прокатных валков обеспечивает уменьшение продолжительности плавки на 10,27. и повышение отбеливаемости чугуна на

39,87. при увеличении выхода годного металла на 67 и снижении себестоимости литья.

Кроме того, применение предлагаемой смеси позволяет снизить расход серого чугуна для осуществления операции "промывки" литейных форм двухслойных валков, а также значительно уменьшить брак лить по газовым раковинам в рабочем слое валков, обеспечивает не только получение значительного эффекта в сфере произвддст- 40 ва прокатных валков за счет повьппения производительности плавки, экономии шихтовых материалов и ферросплавов, снижения себестоимости литья одержание компонента в смеси, мас ° 7 но и в сфере их потребления - на металлургических заводах за счет повышения эксплуатационной стойкости валков, увеличения производительности прокатных станов за счет сокращения их внеплановых остановок на перевалки валков.

Добавочный эффект обеспечивается за счет вовлечения в производство нового продукта, являющегося в настоящее время неутилиэированным отходом вальцелитейного производства, что поззволит не только расширить сырьевую базу по дорогостоящим легирующим элементам, но и решать задачу экологического плана — устранять отвалы вальцелитейного производства, освободив от них земельные площади.

Формулаизобретения

Шлакообразующая смесь для обработки чугуна рабочего слоя двуслойньм прокатных валков, содержащая шлак производства силикомарганца, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения продолжительности плавки и повьппения отбеливаемости чугуна при увеличении выхода годного и снижении себестоимости чугуна, она дополнительно содержит коксик и шнам абразивной обработки прокатных валков при следующем соотношении компонентов, 3 мас.7:

Шлак производства силикомарганца 10-25

Коксик 25-40

Шпам абразивной обработки прокатных валков

1525213

Продолжение таблицы

Содержание компонента в смеси, ма с . 7.

Продолжительность

Отб еливаПлавка

Выход годного металла, Себестоимость емость, Ак коксик абразивный шлам зола от сжигания мазута шлак производства плавки, мин литья, руб./т силикомарга нца

* Приготовление чугуна с использованием смеси-прототипа.

"* Приготовление чугуна с использованием предлагаемой смеси.

Составитель К. Сорокин

Техред И.Ходанич Корректор Л. Бескид

Редактор Л. Веселовская

Заказ 7188/20 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Госулцр гценного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, 1осКВа, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производств .:i>-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

8*"

9 "*

11

1 2**

13**

14

30,0

25,0

10,0

5,0

5,0

10,0

25,0

30,0

32,5

7,5

20,0 50,0 396 О, 75

25,0 50,0 377 0,80

40 эО 50 эО 370 О @82

450 500 385 068

32,5 62,5 380 0,70

32,5 57,5 380 0,81

32,5 42,5 375 0,8 1

32 5 37 5 388 О 78

42,5 30,0 405 0,78

22,5 70,0 385 0,60

96

98

97

96

97

98

97

264

262

262

254

254

266

272

274

249