способ подготовки доменного чугуна

Формула изобретения

Способ подготовки доменного чугуна, включающий ввод в ковш с жидким чугуном твердой металлошихты аналогичного химического состава с последующим принудительным перемешиванием, отличающийся тем, что перед заливкой чугуна, температура которого 1390-1460^oС, в ковш вводят предварительно нагретую до 300-600^oС твердую металлошихту в количестве 4-12% от массы жидкого чугуна и выдерживают 1,0-2,5 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к литейному производству, и может быть использовано для получения отливок из доменного чугуна.

Известен способ переплава стружки и других дисперсных отходов металлов и сплавов в среде твердожидкого металла, при котором вводимые методом механического погружения или замешивания отходы предварительно прогреваются теплом жидкого металла в печи в интервале от температуры ликвидуса жидкого металла до температуры ликвидус 200^oС (патент РФ 2135613, С 22 В 7/00, 1999).

Однако известный способ позволяет переплавлять отходы, преимущественно стружку или дисперсные отходы, в плавильной печи, что приводит к увеличению расходов при переплаве. Кроме того, для доменного чугуна способ плохо применим из-за наличия на поверхности доменного чугуна большого количества спели и шлака.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ вторичного переплава брака, включающий следующие операции: брак, образующийся в процессе изготовления отливок из литейного чугуна, смешивают с жидким чугуном, имеющим температуру 1470^oС, в соотношении 30 кг/т жидкого чугуна и принудительно перемешивают полученную ванну (заявка 63-20882, Япония, 2002).

Недостатком способа является то, что тепла жидкого чугуна хватает только на расплавление не более 30 кг/т твердой металлошихты и незначительно сказывается на улучшении качества чугуна. Кроме того, при использовании доменного чугуна трудно обеспечить температуру выше 1470^oС из-за больших теплопотерь при его транспортировке.

Задачей изобретения является увеличение выхода жидкого чугуна и улучшение его качества.

Поставленная задача достигается тем, что в способе подготовки доменного чугуна, включающем ввод в ковш с жидким чугуном твердой металлошихты аналогичного химического состава с последующим принудительным перемешиванием, перед заливкой чугуна, температура которого 1390-1460^oС, в ковш вводят предварительно нагретую до температуры 300-600^oС твердую металлошихту в количестве 4-12% от массы жидкого чугуна и выдерживают 1,0-2,5 ч.

Технический результат, достигаемый с помощью предложенного способа, заключается в следующем:

- увеличение выхода жидкого чугуна на 4-12%;

- улучшение качества чугуна за счет модифицирующего эффекта.

Предлагаемый предварительный нагрев твердой металлошихты до температуры 300-600^oС оптимален, так как нагрев менее 300^oС не позволяет создать условия по ее полному растворению, что ведет к неоднородности структуры чугуна и механических свойств по телу отливки, падению демпфирующих свойств чугуна и, как следствие, к снижению качества чугуна.

Нагрев твердой металлошихты более 600^oС нецелесообразен из-за избыточных теплопотерь на нагрев.

Количество вводимой твердой металлошихты менее 4% приводит к уменьшению количества перерабатываемой чугунной металлошихты, недостаточному инокулирующему эффекту и, как следствие, к снижению качества чугуна.

Количество вводимой твердой металлошихты более 12% избыточно захолаживает чугун, недостаточно растворяется твердая фаза, что ведет к неоднородности структуры чугуна и механических свойств по телу отливки, падению демпфирующих свойств чугуна и, как следствие, к снижению его качества.

Время выдержки расплава после ввода твердой металлошихты менее 1 ч недостаточно для ее растворения.

Отстой чугуна после ввода твердой металлошихты более 2,5 ч приводит к избыточному захолаживанию чугуна.

Температура жидкого чугуна менее 1390^oС недостаточна для растворения твердой металлошихты и может привести к избыточному захолаживанию и снижению качества чугуна.

Температуру жидкого чугуна более 1460^oС невозможно обеспечить при производстве отливок из доменного передельного чугуна из-за больших теплопотерь при его транспортировке в литейные цеха.

Пример. Чугун для предлагаемого и известного способов подготовки чугуна выплавляли в доменных печах ОАО "ЗСМК" объемом 3000 м² и поставляли в цех изложниц в 100-тонных доменных чугуновозных ковшах. На стенде для сушки ковшей газовоздушной горелкой нагрели до температуры 400^oС часть вышедшей из эксплуатации изложницы весом 8 т. По окончанию нагрева поместили ее на дно промежуточного 100-тонного ковша. Из доменного ковша чугун с температурой 1410^oС перелили в промежуточный ковш и выдержали чугун 1,5 ч для растворения твердой металлошихты (изложницы). После чего чугун перелили в 60-тонный разливочный ковш и продули азотом. Данным чугуном залили сквозные изложницы, которые прошли эксплуатацию в конвертерных цехах ОАО "ЗСМК". В таблице приведены параметры обработки чугуна по предлагаемому способу, результаты механических испытаний, а также эксплуатационная стойкость изложниц, отлитых из этого чугуна. Заявляемый способ подготовки доменного чугуна промышленно применим в литейном производстве металлургических предприятий для получения отливок из доменного чугуна.