холостая огнеупорная колоша газовой вагранки для плавки чугуна

Формула изобретения

Холостая огнеупорная колоша газовой вагранки для плавки чугуна, содержащая куски углеродсодержащего материала фракции 100-300 мм, отличающаяся тем, что в качестве кусков углеродсодержащего материала используют углеграфитовую смесь термоантрацита и отходов механической обработки заготовок графитизированной продукции при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Термоантрацит 35-40

Отходы механической обработки заготовок графитизированной продукции Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области литейного производства, точнее к плавке литейных сплавов, и может быть применено для плавки чугуна в газовых вагранках.

Известен состав холостой огнеупорной колоши (ХОК) газовой вагранки, содержащей куски углеродсодержащего материала (см. А.С. СССР 676839, F 27 B 1/08, бюл. 28, 1979). Данная углеродсодержащая составляющая ХОК состоит из кусковых отходов угольных или графитовых электродов, угольных брикетов или кокса. Газовая вагранка с таким составом ХОК позволяет производить выплавку чугуна.

Недостатком данного состава ХОК является или невозможность перегрева жидкого чугуна до заданных значений, или значительное повышение себестоимости чугуна, выплавляемого в газовых вагранках. Например, при использовании кокса в качестве углеродсодержащего материала ХОК перегрев жидкого чугуна в ХОК осуществить затруднительно, т.к. кокс имеет большую реакционную способность и вызывает интенсивное прохождение эндотермической реакции газификации углерода кокса продуктами сгорания, содержащие СО₂. При использовании боя угольных или графитовых электродов, имеющих меньшую реакционную способность, в качестве углеродсодержащего материала ХОК возможен перегрев жидкого чугуна в ХОК до высоких температур. Однако в настоящее время, в связи с совершенствованием технологии электродуговых термических процессов, запасы боя и отходов и боя угольных или графитовых электродов сокращаются и имеют стоимость, в 3-10 раз превышающую стоимость кокса. Их использование в качестве материала ХОК значительно повышает себестоимость чугуна, выплавляемого в газовых вагранках.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является состав ХОК газовой вагранки, содержащий куски углеродсодержащего материала фракцией 100-300 мм (см. Патент РФ 2055284, F 27 B 1/08, бюл. 6, 1996). Данная углеродсодержащая составляющая ХОК состоит из боя графитовых огнеупоров. Газовая вагранка с таким составом углеродсодержащего материала в ХОК позволяет производить выплавку и достаточный перегрев чугуна.

Недостатком данного состава ХОК, также как и в первом аналоге, являются незначительные запасы кусковых отходов и боя графитовых огнеупоров, что не обеспечивает спрос при увеличивающимся внедрении газовых вагранок в технологии плавки чугуна. Использование в качестве углеродсодержащего материала в ХОК готовых, неиспользованных, графитовых огнеупоров приведет к резкому подорожанию ХОК и увеличению себестоимости чугуна, что делает выплавку чугуна в газовых вагранках неэкономичным.

Изобретение направлено на расширение ассортимента углеродосодержащих материалов для использования в качестве материала ХОК газовой вагранки, обеспечение доступности углеродосодержащего материала для ХОК, снижение затрат на изготовление кусков углеродосодержащего материала ХОК и, соответственно, снижение себестоимости чугуна, выплавляемого в газовых вагранках.

Это достигается тем, что в ХОК газовой вагранки для плавки чугуна в качестве кусков углеродсодержащего материала фракцией 100-300 мм используют углеграфитовый материал, состоящий из смеси измельченного термоантрацита и отходов механической обработки заготовок графитизированной продукции при следующем соотношении компонентов, мас.%: термоантрацит 35-40%; отходы механической обработки заготовок графитизированной продукции - остальное.

Термоантрацит достаточно широко используется в литейном и электродном производстве (см. Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. - М.: Машиностроение, 1990, 384 с.) и доступен для его применения при изготовлении кусков углеродосодержащего материала ХОК предлагаемого состава.

В металлургии и других отраслях промышленности расширяется использование графитизированной продукции. Поэтому с каждым годом увеличиваются отходы механической обработки графитизированных заготовок при изготовлении графитизированной продукции.

Для изготовления кусков углеграфитового материала предложенную смесь спрессовывают и спекают при температуре 1300-1350^oС. Такая технология изготовления кусков углеграфитового материала достаточно проста и не требует больших затрат. Себестоимость его изготовления значительно ниже себестоимости изготовления графитовых и графитизированных огнеупоров и сравнима с себестоимостью изготовления кокса. Поэтому применение кусков углеграфитового материала в ХОК газовой вагранки обеспечивает значительное снижение себестоимости выплавленного чугуна, что повышает рентабельность технологического процесса плавки чугуна в газовых вагранках.

Предложенный углеграфитовый материал для использования в качестве кусков углеродосодержащего материала ХОК содержит углерода не менее 95%, золы не более 5%, серы не более 0,4%. Он обладает высокой прочностью (не менее 20 МН/м² на сжатие), термостойкостью, ударостойкостью, высоким сопротивлением к истиранию и низкой окисляемостью при температурах 1500-1750^oС. Это позволяет, при его применении в составе ХОК, кроме снижения себестоимости чугуна, обеспечить высокую стабильность технологического процесса плавки и даже выполнять ХОК полностью (100%) из кусков углеграфитового материала. При этом расход ХОК на обеспечение процесса плавки не превышает 3% от заваливаемой металлошихты в вагранку.

При применении спрессованных и спеченных кусков предложенного углеграфитового материала с содержанием термоантрацита более 40% происходит значительное увеличение содержания серы в углеграфитовом материале, что приводит к нежелательному увеличению содержания серы в чугуне и снижению его качества. Кроме этого, происходит снижение термостойкости кусков углеграфитового материала.

При применении спрессованных и спеченных кусков предложенного углеграфитового материала с содержанием термоантрацита менее 35% повышается стоимость углеграфитового материала, что ведет к неоправданному увеличению себестоимости чугуна.

При экспериментальных плавках чугуна в газовой вагранке с использованием ХОК предложенного состава на шихте, состоящей из 50% литейного чугуна марок Л5, Л6 и 50% боя изложниц, в выплавленном чугуне содержание углерода составило 3,4-4,0%, а содержание серы - 0,023-0,032%. По предварительным расчетам себестоимость чугуна, выплавленного в газовой вагранке с предложенным составом ХОК, на 20-25% ниже, чем себестоимость чугуна, выплавленного в газовой вагранке с ХОК, содержащей в своем составе бой графитовых электродов или огнеупоров.