» » Исследование продувки ниобиевых чугунов с использованием в качестве плавильного агрегата вагранки
03.02.2015

Эти исследования проводили с целью отработки технологических приемов ведения процесса. Для этих целей использовали чугун II сорта, содержащий 0,02—0,1% Nb. Имея низкое содержание ниобия, чугун позволял с учетом выхода шлака получить ниобиевый шлак, содержащий 1,7—2,5% Nb2O5.
Обобщая опыт переработки ниобиевых чугунов в дуплексе вагранка-конвертер, можно сделать вывод, что вагранка для ниобия является в значительной степени окислительным агрегатом. В нем окисление ниобия чугуна составляло 60—65%, поэтому его использование в опытных работах было признано нецелесообразным, но этот период исследований позволил накопить технологический опыт по конвертированию холодных африкандских чугунов. Некоторые общие данные об этих исследованиях, на которые следует обратить внимание, состоят в следующем. На завалку использовали 5—8 т чугуна. Выход шлака от массы чугуна колебался в пределах 2,5—3,9% при содержании ниобия в нем 0,04—0,08%. Содержание Nb2O5 в конвертерном шлаке 1,4—1,82%. Плавку чугуна в вагранке производили с добавкой шлакообразующих (известняк или известь, сода), а также с добавкой ферросплавов с целью повышения температуры на стадии конвертирования чугуна. Во всех плавках был получен ваграночный шлак, содержащий 1,75—3,20% Nb2O5. Продолжительность продувки чугуна составляла 1,5—7,0 мин (в зависимости от содержания примесей). Температура чугуна на выпуске из вагранки не превышала 1300°С. В некоторых плавках отмечен заметный угар углерода, однако это не приводило к заметному восстановлению ниобия в металлическую фазу, что наблюдается при продувке ванадиевых чугунов. В случае выпуска металла из конвертера вместе со шлаком происходит восстановление части оксидов железа углеродом чугуна, поэтому содержание Nb2O5 в шлаке увеличивается. Образующийся конвертерный шлак в большинстве случаев был жидкотекучим и только при высоких содержаниях кремния в чугуне шлак находился в кашеобразном состоянии. Во время опытных плавок были проведены исследования по десульфурации чугуна в вагранке и в ковше, по разработке технологии окисления ниобия и получению щелочных ниобиевых шлаков в шахтной печи (вагранке) и другие исследования, которые показали принципиальную возможность решения поставленных задач.
Продувка ниобиевых чугунов с использованием в качестве плавильного агрегата дуговой электропечи. Дуговая электропечь ДСН-3 характеризуется следующими параметрами: мощность трансформатора — 1100 кВА; напряжения 220 В и 120 В; оптимальная садка — 3 т; рабочая садка — 4—4,5 т; электроды графитированные.
Сохранение ниобия при плавке твердого чугуна в электропечи возможно при соблюдении восстановительных условий. Поэтому после расплавления металла на ванну давали молотый графитовый бой или сажистый углерод для предотвращения окисления ниобия. Нагрев металла продолжали до t = 1500°С, поскольку чугун был химически холодным, с тем чтобы продувку вести на физически горячих чугунах. Восстановление ниобия из образующейся шлаковой фазы вели молотым ферросилицием. В процессе заливки температура металла снижалась на 100—150°С. В исследованиях для восстановления ниобия из шлаковой фазы и десульфурации чугуна были испытаны карбидные шлаки. Для этого накануне перед выпуском в печь давали смесь, состоящую из пяти весовых частей окиси кальция, одной весовой части молотого графита и одной весовой части ферросилиция (75%). Количество смеси давали из расчета получения в металле 0,2—0,3% Si. Результаты проведения наиболее характерных плавок при использовании металла первого и второго сорта представлены в табл. 61. В итоге было получено более 100 кг углеродистого полупродукта, содержащего 1,5—2% С, из которого получили слитки качественного разлива и направили их на Днепропетровский металлургический завод, где использовали для подшихтовки в производстве качественных сталей.
Исследование продувки ниобиевых чугунов с использованием в качестве плавильного агрегата вагранки

Исследование продувки ниобиевых чугунов с использованием в качестве плавильного агрегата вагранки

Результаты опытных данных показывают, что при переделе ниобиевых чугунов первого сорта получены ниобиевые шлаки с содержанием до 9,1% Nb2O5, а второго сорта — 4—4,55% Nb2O5. Наиболее богатые шлаки с 6,4—9,1% Nb2O5 были получены при их выходе 1,45-1,85% от массы чугуна. Такой выход шлака обусловлен низким содержанием примесей в чугуне и наличием в чугуне 0,12-0,15% Nb. Более низкое содержание Nb2O5 в шлаке определяется не только более низкой концентрацией ниобия в чугуне, но и загрязнением ниобиевого ишака за счет разъедания футеровки печи или конвертера.
Введением ферросилиция в конвертер перед выпуском металла и шлака повышалась температура металла, что позволяло разлить полупродукт по изложницам без закозления металла. При добавке ферросилиция, графитового боя и наводке карбидного ишака в электропечи достигалось восстановление ниобия, содержащегося в электропечном шлаке. Благодаря этому удалось сохранить практически весь ниобий, содержащийся в чугуне, и затем сконцентрировать его в конвертерном шлаке. Что касается остальных показателей продувки ниобиевого чугуна, то они мало отличались от результатов продувки чугуна, расплавленного в вагранке. Из-за использования физических горячих чугунов с низким содержанием ниобия длительность продувки составляла 1,5—2 мин. Следует отметить, что изменение расхода кислорода с 40 до 25 м3/мин, а также увеличение расстояния от фурмы до металла на 100 мм не повлияло на продолжительность продувки. Учитывая, что обнаружить заметное восстановление ниобия из шлаковой фазы при развитии горения углерода чугуна не представилось возможным, в опытных плавках тщательно не соблюдалось условие полного предотвращения окисления углерода. В электропечи наблюдалось на 30—50% удаление серы из металлической фазы. Особенно это заметно в плавках чугуна с наводкой карбидного шлака.