Композиция для науглероживания металла

Изобретение относится к металлургии. Композиция содержит, мас.%: пыль, уловленная при механической обработке угольной продукции 5-80, графит искусственный - остальное. Графит содержит 70-80% фракций менее 0,071 мм. Пыль содержит 80-90% фракций менее 0,071 мм. Достигается повышение скорости усвоения углерода металлом. 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к композициям для науглероживания металла и корректировки состава по содержанию углерода чугуна и стали, выплавляемым в металлургическом производстве. Композиция для науглероживания металла представляет смесь углеродсодержащих компонентов, которые в совокупности дают новый положительный эффект.

В настоящее время при выплавке черных металлов при необходимости проводят науглероживание путем введения в жидкий металл недостающего количества углерода в виде содержащих его материалов, например графита. См. Политехнический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1989, с.212.

Применяют для науглероживания металла композиции, содержащие углеродсодержащие компоненты: отходы углеродсодержащих изделий, кокса, антрацита, древесного угля и др. См. Политехнический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1989, с.326.

Известен карбюризатор (науглероживатель), содержащий углеродсодержащие компоненты. При этом карбюризатор сформирован в виде объемной геометрической фигуры (шара, куба, пирамиды, конуса и др.) (См. описание изобретения РФ №2092568, МПК С21С 1/08, С21В 11/00 от 19.12.94, опубл. 10.10.97).

Известен карбюризатор в виде композиции, включающей окисленный графит литейный смесевой тигельный, углеродсодержащие компоненты, а также жидкое стекло - остальное. (См. патент №2191209, МПК 7 С21С 1/08, 7/00 от 18.09.2000, опубл. 2002. Бюл. №29).

Ближайшим аналогом заявленного изобретения является композиция для науглероживания металла, содержащая искусственный графит (RU 2175984 С1, С21С 1/08, 20.11.2001, в документе 4 с. Опубл. 20.11.2001. Бюл. №32).

Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение номенклатуры композиций для науглероживания металла, в частности для науглероживания черных металлов при их выплавке, а также разработка композиции, обеспечивающей высокую скорость усвоения углерода жидким металлом.

Поставленная задача решается таким образом, что известная композиция для науглероживания металла, содержащая искусственный графит, дополнительно содержит пыль, уловленную при механической обработке угольной продукции, при следующем соотношении, мас.%:

пыль, уловленная при механической
обработке угольной продукции	5-80
графит искусственный	остальное

при этом графит искусственный содержит 70-80% фракций менее 0,071 мм, а пыль содержит 80-90% фракций менее 0,071 мм.

Предлагаемая композиция для науглероживания металла расширяет возможности металлургического производства черных металлов путем расширения номенклатуры композиций, обеспечивающих эффективное науглероживание жидкого расплава при стабильной и высокой скорости процесса.

Проведенные патентные исследования не выявили сходных технических решений, что позволяет сделать вывод о новизне и изобретательском уровне, т.к. данное техническое решение не следует явным образом из существующего уровня техники.

Предлагаемое техническое решение может быть применимо в литейном производстве и в металлургическом производстве черных металлов. Отечественная промышленность располагает всеми средствами (материалами, оборудованием), необходимыми для получения предлагаемой композиции для науглероживания металла и для ее использования в промышленности.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется описанием конкретного выполнения композиции, применяемой для науглероживания металла.

Композиция для науглероживания металла предназначена для введения недостающего углерода в жидкий металл, выплавляемый в типовых металлургических печах, или подачи композиции для науглероживания на зеркало металла в момент его разливки.

Предлагаемая композиция для науглероживания металла имеет состав, %:

пыль, уловленная при механической
обработке угольной продукции	5-80
графит искусственный	остальное

при этом графит искусственный содержит 70-80% фракций менее 0,071 мм, а пыль содержит 80-90% фракций менее 0,071 мм.

Высокая и стабильная скорость усвоения углерода жидким металлом достигается вследствие высокой свободной поверхностной энергии дисперсных компонентов предложенной композиции для науглероживания металла.

Искусственный графит получают в печах графитации из пекового кокса и пека, взятых в соотношении 1:(0,1-0,5), обжигом при температуре 1200-1400°С с последующей графитацией при температуре 2400-3000°С. Искусственный графит, полученный в виде блоков, измельчают до крупности преимущественно фракции менее 0,071 мм с выходом 70-80% и +0,071-0,2 мм остальное.

Пыль, уловленная в системе аспирации (циклонах, рукавных фильтрах) при механической обработке угольной продукции, получается на электродных заводах при производстве угольных электродов, а также угольных фасонных изделий и блоков для футеровки металлургических печей. Угольная пыль содержит фракции менее 0,071 мм с выходом 80-90% и +0,071-0,2 мм остальное.

Пыль, уловленная в системе аспирации при механической обработке угольной продукции, содержит 94-95% углерода и остальное зольный компонент, содержащий, %: 18-20 SiO₂; 16-18 Al₂O₃; 50-55 Fe₂O₃; 3-6 СаО; 1-2 MgO. Основной оксид зольного компонента - оксид железа взаимодействует с углеродом с образованием газообразного СО, что способствует ускоренному взаимодействию композиции с жидким металлом.

Порошковые материалы смешивают до образования однородной массы.

Если крупность частиц графита и угольной пыли будет более 0,071 мм, то скорость усвоения углерода снижается, коэффициент усвоения падает, снижается стабильность процесса науглероживания. Так, затягивание процесса науглероживания приводит к сгоранию углерода за счет кислорода воздуха.

Оптимальное соотношение компонентов в композиции для науглероживания металла следующее, %: пыли, уловленной при механической обработке угольной продукции 5-80 и графита искусственного - остальное. Выбрано на основании проведенных испытаний. При отклонении от приведенных параметров снижается скорость усвоения углерода жидким металлом.

Композиция для науглероживания металла поставляется упакованной в бумажные мешки на поддонах или в контейнерах. Хранится в сухих закрытых помещениях с естественной вентиляцией.

Композиция для науглероживания металла обеспечивает высокие требования к качеству продукции при производстве серого и высокопрочного чугунов, а также в сталеплавильных процессах. Композицию для науглероживания металла производят с высоким постоянством качества, которое обеспечивает высокое усвоение углерода и быстрое растворение материала в металле. Композиция для науглероживания металла может использоваться для доводки металла в ковше в широко распространенных процессах производства высокопрочного чугунного и стального литья.

Композиция для науглероживания металла представляет материал с низким содержанием азота и водорода.

Композиция для науглероживания металла получена на оборудовании ООО «Уралпромкомплекс-1». Подготовлены технические условия для производства и реализации композиции для науглероживания металла с обозначением «Графит литейный смесевой» марок ГЛС97, ГЛС95 и ГЛС80.

Испытана композиция для науглероживания металла в процессе науглероживания металла на ОАО «Златоустовский металлургический завод». При испытании использовалась композиция для науглероживания металла в форме порошка, выполненная по формуле изобретения. Скорость усвоения углерода составила 98-100% с высокой стабильностью. Отклонение коэффициента усвоения углерода в отдельных опытах не превышало 0,5%. В качестве прототипа использовалась композиция с искусственным графитом и литейным марки ГЛ-1.

Конкретные примеры композиции для науглероживания металла приведены в таблице.

Обозначение марки композиции для науглероживания металла	Пыль, уловленная при механической обработке угольной продукции, мас.%	Искусственный графит	Относительная скорость усвоения углерода, %
ГЛС97	5	95	99
ГЛС95	42,5	47,5	100
ГЛС80	80	20	98
Графит искусственный и литейный ГЛ-1 (прототип)	Нет (Графит литейный ГЛ-1 - 50%)	50	70-80

Предложенная композиция для науглероживания металла может использоваться в литейном производстве для приготовления противопригарных смесей при отливке изделий в кокиле, для припыливания поверхности сырых форм, в составе красок литейных форм, для приготовления натирочных паст и замазки, а также в качестве добавки в формовочную смесь для создания восстановительной атмосферы в литейной форме в начале заливки.

Композиция для науглероживания металла, содержащая искусственный графит, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит пыль, уловленную при механической обработке угольной продукции при следующем соотношении, мас.%:

пыль, уловленная при механической
обработке угольной продукции	5-80
графит искусственный	остальное,

при этом графит искусственный содержит 70-80% фракций менее 0,071 мм, а пыль содержит 80-90% фракций менее 0,071 мм.