Шихта для переработки отходов легированных сталей и сплавов в шихтовую заготовку

 

Сущность изобретения: шихта содержит в качестве металлодобавки стружку легированной стали или сплава, в качестве окислителя оксиды ведущих элементов материала шихтовой заготовки в виде окалины основного сплава и/или смесь оксидов, а в качестве восстановителя отсевы алюминиевой стружки и/или алюминиевую крупку при следующем соотношении компонентов, мас.%: стружка легированной стали или сплава 15 - 50; окалина основного сплава и/или смесь оксидов ведущих элементов материала шихтовой заготовки 33 - 55; отсевы алюминиевой стружки и/или алюминиевая крупка 17-30. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4890144/02 (22) 10.12.90 (46) 07.09.92. Бюл. ¹ 33 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) И.Н.Зигало, Ю.А.Павленко, Ю.Н.Грищенко, В.М.Кимстач, Е,Н.Пустовой, В,A.Ïîстный, В.Н.Колповский, В.П.Крыхта и

П.И,Шперлин (56) Авторское свидетельство СССР № 1073315, кл. С 22 С.33/04, 1982. (54) ШИХТА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ

ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ В

ШИХТОВУЮ ЗАГОТОВКУ.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к переработке отходов легированных сталей и сплавов, образующихся при обработке резанием (стружка) и эксплуатации конструкций и устройств иэ этих сталей и сплавов при высоких температурах (окалина).

Цель изобретения — получение шихтовой заготовки заданного состава для переплавных процессов, повышение технико-экономических показателей за счет снижения угара легирующих элементов, увеличение выхода годного, а также снижение себестоимости шихтовой заготовки.

Для этого шихта содержит в качестве мвталлодобавки стружку легированной стали или сплава, s качестве окислителя оксиды ведущих элементов материала шихтовой заготовки в виде окалины основного сплава и/или смеси оксидов, в качестве восстановителя отсевы алюминиевой стружки и/или алюминиевую крупку при следующем соотношении компонентов. мас.g:. Ж(1759891 Al (51)5 С 21 С 5/52, С 22 С 33/04 (57) Сущность изобретения; шихта содержит в качестве металлодобавки стружку легированной стали или сплава, в качестве окислителя оксиды ведущих элементов материала шихтовой заготовки B виде окалины основного сплава и/или смесь оксидов, а в качестве восстановителя .отсевы алюминиевой стружки и/или алюминиевую крупку при следующем соотношении компонентов, мас.1ь: стружка легированной стали или сплава 15 — 50; окалина основного сплава и/или смесь оксидов ведущих элементов материала шихтовой заготовки 33 — 55; отсевы алюминиевой стружки и/или алюминиевая крупка 17 — 30. 1 табл.

Стружка легированной стали или С сплава 15-50

Окалина основного сплава и/или смесь 2 оксидов ведущих элементов материала шихтовой заготовки 33-55

Отсевы алюминиевой стружки и/или алюминиевая крупка 17-30

Получение шихтовой заготовки для пе- СЛ реплавных процессов заданного состава до- О .стигается за счет того, что шихта 00 представляет собой смесь компонентов, сО способных к экзотермической реакции, при- а чем окислителем (носителем кислорода) являются оксиды основных элементов сплава.

В ходе работы шихты происходит обмен кислородом между окислителем и восстановителем безучастия посторонних примесей, способных изменить состав ведущих элементов в сплаве, Состав окислительной части подбирается так, чтобы не изменить допускаемые для данного сплава количественные соотношения между ведущими элементами, Кроме того. в случае

1759891 необходимости состав окислительной составляющей шихты позволяет корректировать количественный состав получаемого сплава в соответствии с требованиями к составу готовой шихтовой заготовки, Повышение технико-экономических показателей достигается саморазогревом шихты и уменьшением объема шлака. Высокая термичность шихты позволяет расплавить металлодобавку и сформировать жидкий шлак на поверхности расплавленного металла. Шлак покрывает зону реакции, предохраняя получаемый сплав от окисления и охлаждения, что способствует более полному разделению металлической и шлаковой фаз, Кроме того, восстановитель, находящийся в зоне реакции, нейтрализует кислород окружающей среды (воздуха, находящегося в пустотах между составляющими шихты), предохраняя жидкий металл от окисления.. Металл представляет собой сплав восстановленных из оксидов элементов окиспитепьной составляющей шихты и расплавленной теплом экзотермической реакции металподобавки.

Шлак состоит в основном из окислов алюминия и незначительной части оксидной составляющей.

Увеличение выхода годного достигается за счет более полного разделения металлической и шлаковой фаз, уменьшению времени разогрева электрическими дугами.

Снижение себестоимости получаемой заготовки достигается применением в составе шихты стружки легированных сталей и сплавов, неутилизируемой окалины легиpoBBHHbIx сплавов и отсевов алюминиевой стружки (АСО).

Составы испытанных шихт приведены в таблице. В качестве металлодобавки испытуемых шихт использовали стружковые отходы стали 12Х18Н10Т цеха hh 1

Никопольского южно-трубного завода. В качестве оксидной части использовали оксиды хрома. никеля, марганца..и железа в виде рудных концентратов и чистых оксидов марок "Ч" и "ЧДА", а также окалину реторт для получения титановой губки цеха термии титана Березниковского титаномагниевого комбината (реторты выполнены из стали

12Х18Н1ОТ), В качестве восстановителя использовали отсевы алюминиевой стружки (АСО) по ТУ 48-26-52 — 82 (отходы производства вторичного алюминия Мценского завода "Вторцветмет") с содержанием алюминия не менее 70 мас. и алюминиевую крупку (98 %: А1).

Установлено, что при содержании в шихте стружки легированной стали или сплава менее 15%, окалины основного сплава и/или смеси оксидов ведущих элементов и отсевов алюминиевой стружки и/или алюминиевой крупки более 55 и 30% соответственно уменьшается выход годного

5 из-за выбросов и выноса пылевидных частиц, что связано с бурным протеканием процесса.

При содержании в шихте стружки легированной стали или сплава более 50%, отсе10 вов алюминиевой стружки и/или алюминиевой крупки менее 17% и окалины основного сплава и/ипи смеси ведущих элементов менее 33% также снижается выход годного из-за недостатка тепла экзотерми15 ческой реакции для расплавления металлодобавки и разделения металла и шлака, а увеличение продолжительности разогрева дугами приводит к науглероживанию сплава и увеличению угара легирующих элемен-.

20 то в.

Удовлетворительные результаты по всем основным показателям получены при следующем компонентном составе шикты: окалина основного сплава и/или смесь ок25 сидов ведущих элементов 33 — 55, отсевы алюминиевой стружки и/или алюминиевая крупка 17-30 и стружка легированной стали или сплава 15 50%.

Наилучшие результаты получены при

30 использовании шихты со следующим содержанием компонентов: стружка легированной стали 28%, окалина основного сплава

46% и отсевы алюминиевой стружки 26%.

Этот состав является оптимальным, по всем

35 основным технологическим и экономическим параметрам он позволяет вести процесс как в печи, так и во внепечном агрегате, При этом достигается довольно полное разделение металла и шпака, что способствует

40 увеличению выхода годного, а применение в составе шихты технологических отходов других промышленных производств (стружковых отходов легированных сталей, окалины легированных сталей и сплавов, отсевов

45. алюминиевой стружки) делает ее использование экономически выгодным, Установлено, что при содержании в шихте до 40 металлодобавки, 39% окислительной и 21% восстановительной частей процесс получения шихтовой заготовки из предлагаемой шихты можно вести внепечным способом. Тепла экэотермической реакции достаточно чтобы растворилась металлодобавка и отделился металл от шлака. При увеличении доли металлодобавки необходимо полученный продукт реакции дополнительно греть дугами, чтобы дать возможность разделиться металлу и шлаку, но при этом снижается выход годного и увеличивается угар легирующих элементов, не1759891

Прнменанмв

Ви код годно

Сореркание элемента в ме» талле заготовки, нас.2

Состав никто

Струака тагмроввм мад стали, \ роост апов ительнал

Оксмдмае наст°

t насть ..— с состав мас. ° состав мас 2

82,0 Вм0озсы нетепла и алака

91 ° 5

98,9

98,6

0,08 0,21

0,07 0,20

0,07 0,20

0,05 0.17

17,1

17,5

18,9

18,8

10,5

10 5

10,7

10;8

Окалмма 58

То ае 55

° l 46

Смесь о«ис- 46 лзв веду амк вленентое

32

26

АСО

А СО

АСО

АСО

1 10

2 15

3 28

4 28

98,8

98.7

0,08 а,19

0i07 0,20

10,7

10,6

19,0

18,8

Al крупка 20

АСО +

Л1 крупка 11

Окалина 52

То ва 50

28

28

Окалина + 23 смесь окис- 23 лзв

7 28

0,06 0,18 18,9

10,7 98.9

АСО 26

18,6

18,4

93,4

10,5

10,4

0,07 0,21

0,10 0921

8 40

9 50

АСО 21

Al крупка 17

Лl крупка 16

Окалина 39

То ае 33

90,8 Виленские руг длл подогрева алака

Вкзвзиение руг,подогрев алака ° до винительное раск» гение аз чин ие н

+ 392 СаО, вкгюне«не дуг, догюпните льнов раскмеленнв алака FeSi u Al

10,2 88,1

0,13 0,21 17,7

0,20 0,33 15,4

10 55

FeSi+ 1 0

Al коупка 15

11 (иа- 8 вестмав) 38

10,4 74 2

Составитель И.Зигало

Редактор М.Стрельникова Техред M,Moplåíòàë Корректор T.Ïàëèé

Заказ 3156 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 сколько возрастает содержание углерода в готовом металле.

При проведении плавок по прототипу оксидная часть состояла из оксидов ведущих элементов сплава.

Пример. 1. Стружку стали 12Х18Н10Т в количестве 7. кг (50% от массы шихты) тщательно смешали с 4,2 кг (33%) окалины стали 12Х18Н10Т и 2,4 кг (17%) алюминиевой крупки. Полученную шихту загрузили в тигель лабораторной электродуговой печи.

Процесс вели с зажиганием шихты сверху.

После оседания шихты включали подогрев полученного продукта дугами. После отключения дуг полученный продукт слили в специальный металлоприемник для разделения шлаковой и металлической фаз.

Стальной слиток легко отделился от шлака.

Масса слитка составила 9,4 кг, что составляет 90.8 от теоретически возможного выхода годного. Химическим анализом полученного металла установлено, что количественное содержание основных элементов соответствует требованиям к составу стали 1Х18Н10Т, .

2. Стружку стали 12Х18Н10Т в количестве 3,92 кг (28 от массы шихты) тщательно смешали с 6,44 кг (46 ) окалины стали

12Х18Н10Т и 3,64 кг {26%) мелкофракционных отсевов алюминиевой стружки. Полученную шихту загрузили в специальный реактор, оборудованный металлоприемниз ком. Процесс вели с зажиганием шихты сверху. После завершения процесса из металлоприемника извлекли стальной слиток массой 10,2 кг, составляет 98,9% от теоре5 тического выхода годного. Химический анализ подтвердил соответствие полученного металла стали 1Х18Н10Т, Экономический эффект при переработке отходов легированных сталей и сплавов

10 (стружки и окалины) с помощью шихты предлагаемого состава в шихтовую заготовку для переплавных процессов может составить свыше 100 руб на тонне заготовки.

Формула изобретения

15 Шихта для переработки отходов легированных сталей и сплавов в шихтовую заготовку, включающая металлодобавку, окислитель и восстановитель, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью снижения угара леги20 рующих, повышения выхода годного снижения себестоимости, она содержит в качестве металлодобавки стружку легированной стали или сплава, в качестве окислителя — окалину основного сплава и или смеси оксидов, 25 а в качестве восстановителя — отсевы алюминиевой стружки и или алюминиевую крупку при следующем соотношении компонентов, мас.%: стружка легированной стали или сплава — 15-50: окалина основного сплава и/

30 или смеси оксидов — 35 — 55; отсевы алюминиевой стружки били алюминиевая крупка — 17 — 30.