Способ десульфурации чугуна в индукционной печи с кислой футеровкой

 

Изобретение может быть использовано в металлургии, конкретнее при рафинирующей обработке жидких металлов и сплавов в процессе плавки и доводки. Согласно изобретению перед обработкой шлакообразующими расплав перегревают до 1355 - 1375^oС. Затем часть металла сливают в ковш. Обработке шлакообразующими подвергают 50 - 70% плавки. Далее осуществляют перегрев расплава до 1400 - 1420^oС. После скачивания шлака обработанный металл переливают из печи в ковш с предварительно слитой частью металла, не прошедшего обработку шлакообразующими материалами. В качестве шлакообразующих используют известь в количестве 1,0 - 1,5% от массы плавки и плавиковый шпат в количестве 0,2 - 0,3% от массы плавки. Способ позволяет обеспечить удаление из чугуна 57% серы в печах с кислой футеровкой.

Изобретение относится к металлургии, в частности к рафинирующей обработке жидких металлов и сплавов в процессе плавки и доводки.

Известен способ десульфурации чугуна [1], включающий расплавление, перегрев, обработку расплава карбидом кальция и доводку расплава до заданного химического состава. С целью повышения эффективности рафинирования при плавке и доводке металла в печи на поверхность расплава после наплавления объема печи вводят карбид кремния 0,5-1,0% от массы расплава, нагревают расплав до температуры равновесия реакции восстановления кремния из кремнезема углеродом расплава, затем перегретую на 80-120^oC ванну с расплавом вводят карбид кальция, а образующиеся после расплавления добавок шлаки скачивают раздельно.

Существенным недостатком данного способа является использование дорогостоящих и дефицитных карбида кремния и карбида кальция, которые увеличивают себестоимость чугуна. Кроме того, подача шлакообразующих материалов на поверхность полного тигля ведет к недостаточно эффективному перемешиванию металла со шлаком и интенсивному разрушению футеровки на поверхности тигля.

Удаление серы шлаком в индукционной печи с кислой футеровкой затруднительно вследствие того, что кислые шлаки не удаляют серы, а наведение высокоосновных шлаков способствует разрушению футеровки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ [2] десульфурации чугуна, при котором для глубокой десульфурации чугуна и предотвращения обратного перехода в него серы из шлака перед сливом шлака на поверхность чугуна вводят фтористый кальций в количестве 10-15% от массы шлака, а дополнительное перемешивание со шлаком проводят в течение 2-16 мин при температуре 1300-1500^oC. Чугун отделяют от шлака сразу после окончания их перемешивания.

Недостатком данного технического решения является повышение температуры перегрева металла в печи, которое ведет к разрушению футеровки печи. Это приводит, в свою очередь, к снижению его десульфурирующей способности. Кроме того, по предлагаемому техническому решению, ввод фтористого кальция предусмотрен перед сливом металла на полную печь, что не обеспечивает, с одной стороны, эффективной десульфурации металла, так как недостаточно перемешивание в печи, а с другой стороны, так как шлаковый расплав находится на поверхности металла, он интенсивно разрушает поверхностный слой футеровки тигля.

Задачей изобретения является снижение серы в чугуне при выплавке его в индукционной печи с кислой футеровкой с использованием дешевых шлакообразующих материалов и увеличение срока службы сменного сталеплавильного оборудования.

Поставленная задача достигается тем, что в способе десульфурации чугуна в индукционной печи, включающем расплавление металлошихты, обработку расплава шлакообразующими материалами, перегрев расплава со шлаком и скачивание шлака, согласно изобретению расплав перед обработкой шлакообразующими материалами дополнительно перегревают до 1355-1375^oC, а затем сливают часть металла в ковш, обработке шлакообразующими материалами подвергают оставшиеся в печи 50-70% металла, перегрев расплава со шлаком осуществляют до 1400-1420^oC, а после скачивания шлака обработанный металл переливают из печи в ковш с предварительно слитой частью металла, не прошедшего обработку шлакообразующими материалами, при этом в качестве шлакообразующих материалов используют известь в количестве 1,0-1,5% от массы плавки и плавиковый шпат в количестве 0,2-0,3% от массы плавки.

Технический результат, достигаемый предлагаемым способом десульфурации чугуна в индукционной печи с кислой футеровкой, заключается в том, что при обработке 50-70% металла от массы плавки в печи известью 1,0-1,5% от массы плавки и плавиковым шпатом в количестве 0,2-0,3% от массы плавки достигается одноконтурная циркуляция металла в печи, обеспечивающая активное взаимодействие металла, шлака и атмосферы, что повышает эффективность процесса десульфурации без снижения стойкости футеровки тигля.

При количестве металла в печи менее 50% от массы плавки обработке подвергается малая часть плавки, что снижает эффективность десульфурации.

При количестве металла в печи более 70% от массы плавки не достигается эффективное замешивание шлаков вглубь металла, что уменьшает активность самих шлаков вследствие недостаточной температуры шлаков.

При сливе металла в ковш с температурой ниже 1355^oC происходит закозление ковша. При сливе металла в ковш с температурой выше 1375^oC повышается температура заливки чугуна, что отрицательно влияет на его механические свойства.

Использование плавикового шпата в количестве менее 0,2% от массы плавки не обеспечивает достижение необходимой температуры плавления шлака, снижается его жидкоподвижность.

Подача плавикового шпата в количестве более 0,3% от массы плавки приводит к интенсивному размыву футеровки печи.

Использование извести в количестве менее 1,0% от массы плавки не обеспечивает достаточной степени десульфурации металла из-за недостаточного количества реагента, а присадка извести в количестве более 1,5% от массы плавки снижает степень десульфурации из-за менее реакционной способности шлака, большего его объема и меньшей жидкотекучести. Кроме того, из-за большей толщины взаимодействия шлака с футеровкой происходит разрушение футеровки.

Практическим путем установлено, что рациональной температурой дополнительного перегрева металла и шлака является температура 1400-1420^oC. При этих интервалах температур повышается активность выводимых шлаков, что характеризуется тем, что частицы шлака, в поверхностном слое которых экстрагирует сера, потоками металла выносятся на поверхность ванны печи, где окисляются кислородом атмосферы, растворимость серы в шлаке резко снижается, и она, окисляясь до SO₂, удаляется в атмосферу печи. Снижение температуры перегрева металла со шлаком ниже 1400^oC делает шлаки неактивными, что затрудняет переход серы в атмосферу, а увеличение температуры выше 1420^oC экономически нецелесообразно из-за перерасхода электроэнергии и интенсивного разрушения футеровки из-за большего перегрева.

Пример. В литейном цехе ОАО "ЗСМК" в индукционной печи промышленной частоты ИЧТ-10 м выплавляют чугун для отливки сталеразливочных поддонов и кузнечных изложниц. В печь загружали металлошихту и расплавляли. После расплавления всего объема металлошихты (10 т) и доведения температуры перегрева до 1360^oC в ковш сливали 4 т чугуна. На оставшиеся в печи 6 т чугуна загружали шлакообразующие материалы: 120 кг извести и 25 кг плавикового шпата. Расплав со шлаком в печи перегревали до 1410^oC, затем шлак скачивали и переливали обработанный металл из печи в ковш с предварительно слитой частью расплава, не прошедшего обработку шлакообразующими материалами, тем самым достигали усреднения химического состава чугуна. При такой технологии десульфурации чугуна в печах с кислой футеровкой удаление серы составляет 57%.

Предлагаемый способ десульфурации чугуна промышленно применим в чугунолитейном производстве.

Формула изобретения

Способ десульфурации чугуна в индукционной печи с кислой футеровкой, включающий расплавление металлошихты, обработку расплава шлакообразующими материалом, перегрев расплава со шлаком и скачивание шлака, отличающийся тем, что расплав перед обработкой шлакообразующими материалами дополнительно перегревают до 1355 - 1375^oС, а затем сливают часть металла в ковш, обработке шлакообразующими материалами подвергают оставшиеся в печи 50 - 70% металла, перегрев металла со шлаком осуществляют до 1400 - 1420^oС, а после скачивания шлака обработанный металл переливают из печи в ковш с предварительно слитой частью металла, не прошедшего обработку шлакообразующими материалами, при этом в качестве шлакообразующих материалов используют известь в количестве 1,0 - 1,5% от массы плавки и плавиковый шпат в количестве 0,2 - 0,3% от массы плавки.