СПОСОБ ДЕСУЛЬФУРАЦИИ ЧУГУНА, ВЫПЛАВЛЕННОГО В ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ С КИСЛОЙ ФУТЕРОВКОЙ
DESULFURISATION METHOD OF CAST IRON, SMELTED IN INDUCTION FURNACE WITH ACID LINING

Изобретение относится к металлургии, в частности к рафинирующей обработке жидких металлов и сплавов.
Известен способ десульфурации чугуна в индукционной печи с кислой футеровкой [1], при котором для глубокой десульфурации, предотвращения обратного перехода в металл серы из шлака и увеличения срока службы сменного металлургического оборудования производят расплавление всей шихты, обработку расплава шлакообразующими материалами, перегрев расплава со шлаком и скачивание шлака. Согласно изобретению расплав перед обработкой шлакообразующими материалами перегревают до 1355-1375°С, затем сливают 30-50% металла в ковш, обработке шлакообразующими материалами подвергают оставшийся в печи металл. Далее металл перегревают до 1400-1420°С и после скачивания шлака обработанный металл переливают из печи в ковш с предварительно слитой частью металла. 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.
Недостатками данного способа являются невозможность прогнозирования конечного содержания S, нестабильность процесса, использование десульфурирующих материалов с высокой основностью и наличие большого количества агрессивного шлакового расплава на поверхности металла, которое может приводить к разрушению поверхностного слоя футеровки тигля.
Наиболее близким по технической сущности является способ десульфурации чугуна [2], включающий расплавление металлошихты, отключение печи, скачивание шлака и проведение десульфурации чугуна в тигле индукционной печи при 1300…1350°С. Десульфуратором является порошковая магнийсодержащая проволока. Скорость ввода проволоки в пределах 1-1,2 м/с. Степень десульфурации в пределах 52-69%, а степень использования магния на удаление серы в пределах 15-38%.
Существенным недостатком прототипа является то, что окисленность расплава, а также наличие неметаллических включений (окислов, сульфидов, нитридов) приводит к неэффективному использованию дорогостоящей порошковой проволоки. Кроме того, в плавильных агрегатах не создаются достаточные термодинамические условия для десульфурации чугуна, что приводит, в том числе, к нестабильности процесса.
Техническая задача заявляемого изобретения заключается в комплексном рафинировании расплава от кислорода и серы с обеспечением высоких степеней десульфурации расплава и использования магния в составе порошковой проволоки.
Поставленная задача достигается тем, что в способе десульфурации чугуна, включающем расплавление металлошихты, скачивание шлака, слив металла и его десульфурацию, согласно изобретению после скачивания шлака дополнительно проводят термовременную обработку (ТВО) расплава по режиму: нагрев до 1500-1520°С, изотермическая выдержка 10-15 минут, естественное охлаждение с печью до температуры выпуска. Далее скачивают шлак и переливают металл из печи в хорошо прогретый ковш. При сливе чугун дораскисляют, используя FeSi 65 в количестве 6-7 кг/т.
Технический результат, достигаемый предлагаемым способом десульфурации чугуна, заключается в том, что при ТВО происходит внутрипечное раскисление и рафинирование чугуна.
Температурные пределы изотермической выдержки объясняются физико-химическими закономерностями воздействия ТВО обработки на химическую наследственность расплава.
При меньших значениях чугун будет недостаточно раскислен и очищен от неметаллических включений. Выдержка при больших значениях экономически не целесообразна, при этом будет приводить к снижению стойкости кислой футеровки.
Временные пределы изотермической выдержки были получены практическим путем.
Использование FeSi 65 позволяет провести дораскисление чугуна и снизить расход магния на удаление 0,01% S при ее начальном содержании 0,04% и выше, в 3…3,5 раза. Используется FeSi 65 1 или 2 класса крупности по ГОСТ 1415-93.
Пределы введения FeSi 65 объясняются физико-химическими закономерностями раскисления железоуглеродистых расплавов и выбраны практическим путем.
Введение FeSi 65 класса крупности 1 или 2 позволяет избежать выноса мелкой фракции и более эффективно использовать раскислитель.
Пример. Опытные плавки проводили в индукционных печах емкостью 30 т. В печь загружали металлошихту и расплавляли. После расплавления металлошихты и доведения температуры чугуна до 1520°С производили выдержку расплава при этой температуре в течение 5-15 минут путем поддержания работы ИЧТ на одной из низших ступеней. По прошествии обозначенного времени печь выключали и давали металлу остыть до температуры 1480°С, после чего скачивали образовавшийся шлак. Далее расплав сливали в 30-тонный ковш, подавая при этом на струю раскислитель FeSi 65 в количестве 6,7 кг/т. После чего чугун транспортировали на участок десульфурации, где проводили обессеривание порошковой магнийсодержащей проволокой. Данные опытных плавок представлены в таблице.
Таблица
Показатели
Варианты обработки расплава перед десульфурацией
ТВО 5 мин
ТВО 5 мин + FeSi
ТВО 10 мин
ТВО 10 мин + FeSi
ТВО 15 мин
ТВО 15 мин + FeSi
Степень десульфурации, % (при S<sub>H</sub>≥0,05%)
46
53
55
71
61
74
K<sub>Mg-S,</sub>%
17,84
19,98
28,91
42,14
39,03
47,12
Источники информации
1. Патент РФ 2108396, М. Кл. С21С 1/02.
2. Литейное производство. 1998, №12, с.32, 33.