способ получения чугуна в вагранке

Формула изобретения

Способ получения чугуна в вагранке, включающий загрузку сверху в вагранку шихтовых материалов, содержащих в качестве топлива кокс, железосодержащие и флюсующие элементы, подачу дутья через фурмы, нагрев и расплавление шихтовых материалов, отличающийся тем, что одновременно через фурмы и через нижнюю часть горна у пода вагранки вдувают природный газ, а затем после задувочного периода в природный газ, вдуваемый через нижнюю часть горна, подают дисперсные отходы производств, которые в качестве железосодержащих элементов включают бигхаузную пыль, или отходы дроби дробеметного оборудования, или окалину в количестве 0,1-50% от количества загружаемых железосодержащих элементов сверху, в качестве флюсующих элементов отходы производства карбида кальция в количестве 0,1-50% от загружаемых флюсующих элементов сверху и дополнительно в качестве модифицирующих элементов - дисперсные отходы ферросиликомагния, а в качестве рафинирующих - дисперсные отходы СаF₂.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к получению чугуна в вагранках.

Известен способ получения чугуна в вагранках с использованием в качестве флюса известняка, включающий ввод в вагранку металлошихты, кокса, флюса в количестве 3 - 6% от веса металлошихты, содержащего известняк и шлак от производства марганцевых ферросплавов с последующим их нагревом и расплавлением.

Недостатком этого способа является повышенный расход тепла на разложении известняка, позднее шлакообразование, повышенный угар кремния и марганца, высокие требования к качеству известняка по содержанию вредных примесей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ получения чугуна в вагранке, включающий ввод в вагранку металлошихты, флюса в количестве 3 - 6% от веса металлошихты, содержащего известняк и шлак от производства ферросилиция, загружаемых с металлошихтой, и шлак от производства марганцевых ферросплавов, загружаемого с коксом, с последующим их нагревом и расплавлением /1/.

Недостатком указанного способа является повышенный расход кокса, являющегося основным видом топлива при плавке в вангранках металлической шихты и отсутствие применения природного газа, вдуваемого через фурмы, что также ведет к дополнительному расходу кокса.

Изобретение направлено на повышение качества чугуна и уменьшение его стоимости.

Для этого в известном способе получения чугуна в вагранке, включающим загрузку сверху в вагранку шихтовых материалов, содержащих в качестве топлива кокс, железосодержащие и флюсующие элементы, подачу дутья через фурмы, нагрев и расплавление шихтовых материалов, одновременно через фурмы и через нижнюю часть горна, у пода вагранки, вдувают природный газ, а затем, после задувочного периода в природный газ, вдуваемый через нижнюю часть горна, подают дисперсные отходы производств, которые в качестве железосодержащих элементов включают бигхаузную пыль, или отходы дроби дробеметного оборудования или окалину в количестве 0,1 - 50% от количества загружаемых железосодержащих элементов сверху, в качестве флюсующих элементов - отходы производства карбида кальция в количестве 0,1 - 50% от загружаемых флюсующих элементов - дисперсные отходы ферросиликомагния, а в качестве рафинирующих - дисперсные отходы CaF₂.

Из источников патентной и научно-технической литературы не известна подача природного газа снизу с введением в его поток пылевидных отходов производства для решения поставленной задачи, что подтверждает изобретательский уровень заявляемого изобретения.

Способ осуществляют следующим образом. После розжига холостой колоши включают воздуходувку и подают в вагранку воздух и природный газ. Затем осуществляют загрузку в следующей последовательности: топливо - флюсы - металл. После небольшой выдержки для прогрева шихты снизу через отверстия, расположенные в нижней части горна, подают природный газ. В потоке природного газа, вдуваемого снизу, подаются дисперсные отходы производства, содержащие: железосодержащие, включающие бигхаузную пыль, или отходы дробеметного оборудования, или окалину в количестве 0,1 - 50% от загружаемой сверху металлической части шихты; флюсующие элементы в виде отходов производства карбида кальция в количестве 0,1 - 50% от загружаемых флюсующих элементов сверху; модифицирующие элементы в виде дисперсных отходов ферросиликомагния и рафинирующие в виде отходов CaF₂ в количестве 0,9 - 2,1% от массы выплавляемого чугуна.

При вдувании указанных железосодержащих дисперсных отходов меньше нижнего предела уменьшение стоимости выплавляемого чугуна не происходит. При вдувании отходов больше верхнего предела также стоимость выплавляемого чугуна не уменьшается, т.к. при таком режиме работы наблюдаются частые сбои в системе приготовления пылегазовой смеси и подачи ее в вагранку.

Вдувание дисперсных отходов ферросиликомагниевой лигатуры в количестве меньшем, чем нижний предел, количество серы в выплавляемом чугуне больше 0,08%, а магния меньше 0,01%, что обуславливает получения чугуна с включением графита пластинчатой прямолинейной формы с характерным размером 500 мкм и более низким значением предела прочности (100 МПа). При вдувании дисперсных отходов более верхнего предела наступает эффект перемодифицирования, заключающийся в отбеливании структуры чугуна, сообщающему ему высокую твердость (HB 800), хрупкость и низкую обрабатываемость резанием.

Обоснование количества флюсующих материалов в виде дисперсных отходов производства карбида кальция: при вдувании указанных дисперсных отходов меньше нижнего предела шлаки получаются кислыми (CaO/SiO₂=0,3), вязкими (более 1 Пас), а чугун содержит повышенное количество серы (более 0,08%). При вдувании указанных дисперсных отходов больше верхнего предела шлаки получаются высокоосновными, вязкими (более 1 Пас), увеличивается расход футеровки и как следствие стоимость выплавляемого чугуна.

Дальнейший ход плавки зависит от правильного соотношения количества подаваемого природного газа и расхода кокса. Во время плавки необходимо соблюдать правильность взвешивания и загрузки шихты сверху и подачи железосодержащей пыли в потоке природного газа. Нельзя допускать зависания шихты в шахте вагранки или ее опускание более, чем на высоту двух колош ниже завалочного окна.

При плавке контролируются следующие параметры: количество подаваемого природного газа, его давление и температура чугуна.

В таблице 1 приведен состав бигхаузной пыли.

В таблице 2 приведен состав отходов ферросиликомагния

Поток природного газа, вдуваемый через отверстия, расположенные у пода вагранки, способствует перемешиванию жидкого чугуна и выраниванию тем самым его химического состава, что позволяет получать более однородную структуру чугуна. При сгорании природного газа выделяется дополнительное количество теплоты, позволяющее более экономично использовать кокс, загружаемый сверху.

Дисперсные отходы производства в виде окисленного железа, в настоящее время не используемые в промышленности, восстанавливаясь в печи, позволяют более экономично использовать металлическую шихту, загружаемую сверху. Одновременно решается вопрос утилизации других дисперсных отходов производства.

Продувка в струе природного газа дисперсных отходов, содержащих железо и модифицирующие элементы, способствует восстановлению окислов железа, а также стабилизации состава чугуна по магнию и кремнию. Рафинирующие элементы очищают жидкий металл от газов, неметаллических включений и вредных примесей.

Добавки ферросиликомагния и CaF₂ в струю природного газа способствуют снижению содержания серы в чугуне, основным источником которой является кокс, а повышение температуры чугуна, происходящее за счет сгорания природного газа, увеличивают обессеривающую способность шлаков. Стабилизация состава чугуна по магнию и кремнию, рафинирование металла, повышение его температуры и снижение содержания серы позволяют получить более качественный чугун, улучшить форму графитовых включений вплоть до шаровидной.

Предлагаемый способ дает возможность получить чугун следующего химического состава, %: C 3,4 - 3,8; Si 1,5 - 2,2; Mn 0,50 - 0,90; P 0,3 - 0,4; S 0,01 - 0,08. При подаче природного газа снизу, т.е. при вдувании его в отверстия у пода вагранки, в частности, с окислами железа, сгорание природного газа происходит при взаимодействии с кислородом оксидов. Следовательно, природный газ, вдуваемый снизу, является восстановителем железа и других оксидов отходов. При этом для повышения температуры чугуна продувка природного газа через фурмы не прекращается.

Объем природного газа, вводимого через фурмы, остается прежним и не зависит от объема, вдуваемого снизу. Объем же природного газа, вдуваемого снизу, зависит от количества вводимых в него пылевидных отходов.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить более качественный чугун, экономит кокс, металлическую шихту, увеличивает производительность вагранок и позволяет утилизировать некоторые виды отходов производства.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство СССР 1092184, М. кл. C 21 C 1/08р