RU2395589C2 - Procedure for melting iron-carbon alloys in induction furnaces - Google Patents
Procedure for melting iron-carbon alloys in induction furnaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2395589C2 RU2395589C2 RU2007129387/02A RU2007129387A RU2395589C2 RU 2395589 C2 RU2395589 C2 RU 2395589C2 RU 2007129387/02 A RU2007129387/02 A RU 2007129387/02A RU 2007129387 A RU2007129387 A RU 2007129387A RU 2395589 C2 RU2395589 C2 RU 2395589C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- silicon
- mixture
- iron
- content
- Prior art date
Links
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims abstract description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 80
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 76
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 61
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 19
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 7
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 17
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 8
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 8
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 2
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 2
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 238000000815 Acheson method Methods 0.000 description 1
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000000762 glandular Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к литейному производству, и может быть использовано при производстве железоуглеродистых сплавов различного функционального назначения. Из патентной литературы известен карбюризатор для науглероживания синтетического чугуна (ах. СССР №1018976, С21С 1/10, бюл. №19, 1983 г.), который предполагает использовать в качестве науглероживателя синтетического чугуна обезвоженных «хвостов» от флотации угольной «пены». Указанное изобретение позволяет только повысить содержание углерода в расплаве.The invention relates to ferrous metallurgy, namely to foundry, and can be used in the production of iron-carbon alloys for various functional purposes. A carburetor for carburizing synthetic cast iron is known from the patent literature (Ah. USSR No. 1018976, C21C 1/10, bull. No. 19, 1983), which suggests using dehydrated “tails” from coal “foam” flotation as synthetic carbonizer. The specified invention can only increase the carbon content in the melt.
Известен также раскислитель для чугуна (а.с. СССР №697568, С21С 1/08, бюл. №42, 1979 г.), который состоит из смеси карбида кремния или его шлама и извести, а также дополнительно содержит шунгит при следующем соотношении компонентов, вес.%:Also known is a deoxidizer for cast iron (AS USSR No. 697568, C21C 1/08, bull. No. 42, 1979), which consists of a mixture of silicon carbide or its sludge and lime, and also additionally contains shungite in the following ratio of components , the weight.%:
Указанная смесь позволяет только повысить степень восстановления железа и увеличить в чугуне концентрацию углерода и кремния.This mixture can only increase the degree of reduction of iron and increase the concentration of carbon and silicon in cast iron.
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту является брикет, используемый при производстве чугуна (варианты) (Пат. РФ. 2247155 С21С 1/10, Бюл. №6, 2005 г.). По первому варианту брикет включает кремнийсодержащий материал, углеродсодержащий материал и связующее, при этом в качестве кремнийсодержащего материала он содержит карбид кремния металлургический, в качестве углеродсодержащего материала содержит углеродкремнистую смесь, а в качестве связующего - цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:The closest in technical essence to the achieved effect is the briquette used in the production of cast iron (options) (Pat. RF. 2247155 C21C 1/10, Bull. No. 6, 2005). According to the first embodiment, the briquette includes a silicon-containing material, a carbon-containing material and a binder, while it contains metallurgical silicon carbide as a silicon-containing material, contains a carbon-silicon mixture as a carbon-containing material, and cement as a binder in the following ratio of components, wt.%:
По второму варианту, брикет включает кремнийсодержащий материал, углеродсодержащий материал и связующее, при этом в качестве кремнийсодержащего материала он содержит карбид кремния металлургический, в качестве углеродсодержащего материала содержит углеродкремнистую смесь, а в качестве связующего - цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:According to the second embodiment, the briquette includes a silicon-containing material, a carbon-containing material and a binder, while it contains metallurgical silicon carbide as a silicon-containing material, contains a carbon-silicon mixture as a carbon-containing material, and cement as a binder in the following ratio of components, wt.%:
По третьему варианту, брикет включает кремнийсодержащий материал, углеродсодержащий материал и связующее, при этом в качестве кремнийсодержащего материала он содержит карбид кремния металлургический, в качестве углеродсодержащего материала содержит углеродкремнистую смесь, а в качестве связующего - цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:According to the third option, the briquette includes a silicon-containing material, a carbon-containing material and a binder, while it contains metallurgical silicon carbide as a silicon-containing material, contains a carbon-silicon mixture as a carbon-containing material, and cement as a binder in the following ratio of components, wt.%:
По четвертому варианту, брикет включает кремнийсодержащий материал, углеродсодержащий материал и связующее, при этом в качестве кремнийсодержащего материала он содержит карбид кремния металлургический, в качестве углеродсодержащего материала содержит углеродкремнистую смесь, а в качестве связующего - цемент при следующем соотношении компонентов, мас. %:According to the fourth embodiment, the briquette includes a silicon-containing material, a carbon-containing material and a binder, while it contains metallurgical silicon carbide as a silicon-containing material, contains a carbon-silicon mixture as a carbon-containing material, and cement as a binder in the following ratio of components, wt. %:
Составы вышеуказанных брикетов позволяют качественно улучшить состав брикета путем замены ферросилиция карбидом кремния металлургическим при определенных количественных соотношениях всех компонентов, составы могут использоваться в процессах производства железоуглеродистых сплавов на базе синтетического расплава.The compositions of the above briquettes can qualitatively improve the composition of the briquette by replacing ferrosilicon with silicon carbide metallurgical at certain quantitative ratios of all components, the compositions can be used in the production of iron-carbon alloys based on synthetic melt.
Применение вышеуказанных брикетов предполагает использование их при завалке в составе шихты, что повышает требования к стабильности химического состава шихтовых материалов. В результате необходима последующая доводка расплава по кремнию и углероду. При этом в техническом решении по данному патенту не учитываются начальные и заданные концентрации кремния и углерода в расплаве, что очень важно при выплавке железоуглеродистых сплавов.The use of the above briquettes involves the use of them when filling in the composition of the mixture, which increases the requirements for stability of the chemical composition of the charge materials. As a result, subsequent refinement of the melt in silicon and carbon is necessary. Moreover, the technical solution for this patent does not take into account the initial and predetermined concentrations of silicon and carbon in the melt, which is very important in the smelting of iron-carbon alloys.
Технической задачей данного изобретения является получение железоуглеродистых расплавов различного функционального назначения с заранее заданными свойствами и марочным содержанием кремния и углерода в расплаве с возможностью гибкой корректировки химического состава на разных периодах плавки, а также раскисление шлака и снижение отбела в чугунах и повышение их графитизирующей способности.The technical task of this invention is to obtain iron-carbon melts for various functional purposes with predetermined properties and branded silicon and carbon content in the melt with the possibility of flexible adjustment of the chemical composition at different periods of smelting, as well as slag deoxidation and reduction of bleached in cast irons and increase their graphitizing ability.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе выплавки железоуглеродистых сплавов в индукционных печах, включающем завалку металлической части шихты, плавление и легирование расплава кремний- и углеродсодержащими материалами, отличающемся тем, что легирование осуществляют комплексной смесью, содержащей кремний и углерод, при соотношении СΣ: Si=(25÷90):(0,5÷65), где Si - содержание кремния в комплексной смеси; CΣ - суммарное содержание углерода в комплексной смеси, при этом кремний содержится в составе смеси в виде карбида кремния металлургического и/или его шламов, а углерод - в виде термообработанных углеродсодержащих материалов электродного производства и/или графита.The problem is solved due to the fact that in the method of smelting iron-carbon alloys in induction furnaces, including filling the metal part of the charge, melting and alloying the melt with silicon and carbon-containing materials, characterized in that the alloying is carried out with a complex mixture containing silicon and carbon, with a ratio of Σ : Si = (25 ÷ 90) :( 0.5 ÷ 65), where Si is the silicon content in the complex mixture; C Σ is the total carbon content in the complex mixture, while silicon is contained in the mixture in the form of metallurgical silicon carbide and / or its sludge, and carbon is in the form of heat-treated carbon-containing materials of electrode production and / or graphite.
При необходимости корректировки содержания углерода и кремния в период доводки, вышеуказанные зависимости также являются корректными, обеспечивая необходимое содержание кремния и углерода в соответствии с нормативно-техническими документами. Применение комплексной смеси при выплавке железоуглеродистых сплавов различного функционального назначения в количестве, определенном эмпирической зависимостью, позволяет варьировать в широком интервале содержание кремния и углерода исходя из их начальной концентрации в расплаве и окисленности печного шлака. Применение в качестве кремнийсодержащего и углеродсодержащего материала карбида кремния позволяет комплексно легировать железоуглеродистый расплав кремнием и углеродом. Взаимодействие карбида кремния с жидким железом происходит по реакции:If it is necessary to adjust the content of carbon and silicon during the refinement period, the above dependencies are also correct, providing the necessary content of silicon and carbon in accordance with regulatory and technical documents. The use of a complex mixture in the smelting of iron-carbon alloys of various functional purposes in an amount determined by an empirical dependence makes it possible to vary the content of silicon and carbon over a wide range based on their initial concentration in the melt and the oxidation of furnace slag. The use of silicon carbide as a silicon-containing and carbon-containing material allows complex alloying of a carbon-iron melt with silicon and carbon. The interaction of silicon carbide with liquid iron occurs by the reaction:
SiCTB+Fe=[Si]Fe+[C]Fe SiC TB + Fe = [Si] Fe + [C] Fe
С ассимиляцией кремния и углерода металлом одновременно происходит восстановление окислов железа, содержащихся в шлаке и образовавшихся при плавлении шихты по реакции:With the assimilation of silicon and carbon by the metal, the reduction of iron oxides contained in the slag and formed during the melting of the mixture by the reaction occurs simultaneously:
SiCTB+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe]SiC TB +2 (FeO) = (SiO 2 ) +2 [Fe]
В зависимости от содержания FeO в шлаке (окисленности металла) в расчетное выражение вводится коэффициент К, учитывающий окисленность шлака (К=1÷2);Depending on the FeO content in the slag (metal oxidation), the coefficient K is taken into account in the calculation expression, taking into account the slag oxidation (K = 1 ÷ 2);
коэффициент, К учитывает расход SiC на восстановление железа с переходом продуктов реакции в шлак.coefficient K takes into account the consumption of SiC for iron reduction with the transition of reaction products to slag.
Значение эмпирического коэффициента К, характеризующего физико-химические закономерности легирования и раскисления железоуглеродистых расплавов, в пределах 1÷2 регламентируется начальным содержания FeO в шлаке и заданной концентрацией кремния и углерода в расплаве.The value of the empirical coefficient K, characterizing the physicochemical laws of alloying and deoxidation of iron-carbon melts, within 1 ÷ 2 is regulated by the initial content of FeO in the slag and a given concentration of silicon and carbon in the melt.
При этом кремний вводят в состав смеси в виде карбида кремния металлургического и/или его шламов.In this case, silicon is introduced into the mixture in the form of metallurgical silicon carbide and / or its sludge.
В качестве кремнийсодержащего материала используют некондиционную фракцию ферросилиция.As a silicon-containing material using substandard fraction of ferrosilicon.
В качестве углеродсодержащего материала используют материалы термообработанные углеродсодержащие электродного производства.As the carbon-containing material, heat-treated carbon-containing electrode materials are used.
В качестве углеродсодержащего материала используют карбид кремния металлургический и/или его шламы, а также материалы термообработанные электродного производства и/или графит.Metallic silicon carbide and / or sludge, as well as heat-treated electrode materials and / or graphite, are used as the carbon-containing material.
Углеродсодержащие материалы по ТУ 1914-01827208846-99 и/или ТУ 1914-00194042-026-01, и/или ТУ 48-4805-130-99, и/или ГОСТ 5279, и/или ГОСТ 5420, как и карбид кремния, являются продуктами химикотермических реакций чистых компонентов, поэтому они не содержат вредных примесей (сера, фосфор, цветные металлы), которые негативно влияют на качество чугунов.Carbon-containing materials according to TU 1914-01827208846-99 and / or TU 1914-00194042-026-01, and / or TU 48-4805-130-99, and / or GOST 5279, and / or GOST 5420, as well as silicon carbide, are products of chemical-thermal reactions of pure components, therefore they do not contain harmful impurities (sulfur, phosphorus, non-ferrous metals), which negatively affect the quality of cast irons.
Карбид кремния металлургический представляет собой мелкокристаллический материал фракции 0-20 мм, содержащий SiC 75-92%, SiO2 5-20%. Действующим компонентом является SiC (70% Si, 30% С), который является одновременно источником кремния и углерода. Карбид кремния - инертный материал (не плавится), устойчив до температуры 2610ºС, при взаимодействии с железным расплавом происходит разрыв связи Si - С и данные компоненты растворяются непосредственно в металле. По сравнению с ферросилицием меньший угар кремния, совместное действие Si и С как графитизирующих элементов положительно влияет на структуру металла.Metallurgical silicon carbide is a finely crystalline material fraction 0-20 mm, containing SiC 75-92%, SiO 2 5-20%. The active ingredient is SiC (70% Si, 30% C), which is both a source of silicon and carbon. Silicon carbide is an inert material (does not melt), is stable up to a temperature of 2610 ° C, when interacting with an iron melt, the Si - C bond breaks and these components dissolve directly in the metal. Compared with ferrosilicon, less silicon fumes, the combined action of Si and C as graphitizing elements positively affects the metal structure.
При получении товарного продукта (зерна и порошков) абразивного карбида кремния осуществляется дробление первичного куска с дальнейшим рассевом на грохотах по фракциям. На всех стадиях переработки осуществляется пылеулавливание рукавными фильтрами. Продукт, осаждающий в рукавах фильтры (шлам), представляет собой мелкодисперсный материал с размерами частиц менее 0,05 мм и содержит SiC 70-90%. Металлургический карбид кремния - продукт химико-термической реакции восстановления кварцевого песка углеродом нефтяного кокса:Upon receipt of a commercial product (grain and powders) of abrasive silicon carbide, the primary piece is crushed with further sieving on screens in fractions. At all stages of processing, dust collection is carried out by bag filters. The product precipitating filters (sludge) in the sleeves is a finely dispersed material with particle sizes less than 0.05 mm and contains SiC 70-90%. Metallurgical silicon carbide is the product of a chemical-thermal reaction for the reduction of silica sand with carbon petroleum coke:
SiO2+C=SiC+2СОSiO 2 + C = SiC + 2CO
Процесс осуществления в самоходных печах сопротивления по методу Ачесона. В отличие от абразивного карбида кремния (a-SiC) металлургический представлен структурной модификацией p-SiC (на образования которой расходуется меньше энергии).The implementation process in self-propelled furnaces of resistance according to the Acheson method. In contrast to abrasive silicon carbide (a-SiC), metallurgical is represented by a structural modification of p-SiC (the formation of which consumes less energy).
Карбид кремния содержит меньшее количество неметаллических включений и примесей цветных металлов, чем ферросилиций, меньшее содержание газов и способствует выделению элементарного углерода, образуя в жидком расплаве центры графитизации, снижающие отбел.Silicon carbide contains fewer non-metallic inclusions and impurities of non-ferrous metals than ferrosilicon, a lower gas content and contributes to the release of elemental carbon, forming graphitization centers in the liquid melt that reduce bleaching.
Материал термообработанный углеродсодержащий электродного производства является вторичным продуктом химико-термических реакций, содержащим SiC и углерод при соотношении С связ.: С своб. = (1÷5):(7÷30), обеспечивающим насыщение расплава частицами углерода, которые также являются активными центрами графитизации. Материал термообработанный углеродсодержащий электродного производства представляет собой обожженый при высоких температурах антрацит и является вторичным материалом электродного производства. В результате нагрева происходит упорядочение кристаллической решетки, что делает его более инертным к окислительной атмосфере и более активным к железистым расплавам. Содержание углерода составляет не менее 80%, карбида кремния 3-15%, серы не более 0,5%, фракция 0-13 мм. По сравнению с коксом - более дешевый и менее сернистый материал, а также хорошо усваивается металлическим расплавом.Material heat-treated carbon-containing electrode production is a secondary product of chemical-thermal reactions containing SiC and carbon at a ratio of C bond .: With free. = (1 ÷ 5) :( 7 ÷ 30), which ensures saturation of the melt with carbon particles, which are also active centers of graphitization. The material heat-treated carbon-containing electrode production is anthracite burnt at high temperatures and is a secondary material of electrode production. As a result of heating, the crystal lattice is ordered, which makes it more inert to the oxidizing atmosphere and more active to glandular melts. The carbon content is at least 80%, silicon carbide 3-15%, sulfur no more than 0.5%, fraction 0-13 mm. Compared to coke, it is a cheaper and less sulfurous material, and is also well absorbed by metal melt.
Введение в расплав карбида кремния металлургического совместно с материалом термообработанным углеродсодержащим электродного производства и/или графита обеспечивает достаточность процесса науглероживания, повышается концентрация кремния в расплаве и графитизирующая способность, снижается окисленность шлака и склонность к отбелу.The introduction of metallurgical silicon carbide into the melt together with the material heat-treated carbon-containing electrode production and / or graphite ensures the sufficiency of the carburization process, the silicon concentration in the melt and the graphitizing ability increase, the slag oxidation and the tendency to bleach are reduced.
Количество вводимой комплексной смеси рассчитывают по эмпирическим зависимостям, исходя из физико-химических закономерностей легирования железоуглеродистых расплавов в индукционных печах, химического состава расплава на период доводки и требованием ГОСТа к готовому материалу, при этом вводят в расплав комплексную смесь, содержащую кремний и углерод при соотношении СΣ:Si=(25÷90):(0,5÷65)The amount of complex mixture introduced is calculated according to empirical dependencies, based on the physicochemical laws of alloying iron-carbon melts in induction furnaces, the chemical composition of the melt for the finishing period, and the requirement of GOST for the finished material, while a complex mixture containing silicon and carbon is introduced into the melt at a ratio of C Σ : Si = (25 ÷ 90) :( 0.5 ÷ 65)
Заявляемая смесь позволяет легировать чугуны различного функционального назначения кремнием и углеродом как в период завалки, так и в период доводки, строго соблюдая соотношение Si/C. Соотношение компонентов в смеси варьируется исходя из конкретных производственных условий и содержанием Si и С в готовом металле заданной марки.The inventive mixture allows alloying cast iron for various functional purposes with silicon and carbon both during filling and during finishing, strictly observing the Si / C ratio. The ratio of components in the mixture varies based on specific production conditions and the content of Si and C in the finished metal of a given brand.
Диапазон содержания кремния в заявляемой смеси в пределах 0,5-65% объясняется физико-химическими закономерностями легирования железоуглеродистых расплавов кремнием и углеродом. При меньших значениях будет происходить увеличение окисленности шлака (FeO>10%), что, в свою очередь, приводит к повышенному угару легирующих компонентов. При больших значениях не будет обеспечиваться необходимый химический состав.The range of silicon content in the inventive mixture in the range of 0.5-65% is due to the physicochemical laws of alloying iron-carbon melts with silicon and carbon. At lower values, there will be an increase in the oxidation of slag (FeO> 10%), which, in turn, leads to increased waste of alloying components. At high values, the required chemical composition will not be provided.
Диапазон значений содержания суммарного углерода 25-90% обеспечивает высокую и стабильную науглераживающую способность смеси. При содержании в смеси суммарного углерода менее 25% науглероживающая способность ее снижается. При содержании суммарного углерода более 90% ухудшается форма, размеры и распределение включений графита, что снижает качество отливок.The range of total carbon content of 25-90% provides a high and stable carbonizing ability of the mixture. When the total carbon content in the mixture is less than 25%, its carburizing ability is reduced. When the total carbon content is more than 90%, the shape, size and distribution of graphite inclusions deteriorate, which reduces the quality of castings.
Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадений отличительных признаков заявляемого способа по сравнению с известными техническими решениями в данной области. Ниже приведены примеры осуществления изобретения, не исключающие другие варианты в пределах формулы изобретения.The analysis of scientific, technical and patent literature shows the absence of coincidence of the distinguishing features of the proposed method in comparison with the known technical solutions in this field. The following are examples of the invention, not excluding other options within the claims.
Пример конкретного выполненияConcrete example
Плавку чугуна осуществляли в индукционной печи ЛП3-57 с кислой футеровкой. В качестве шихты применяли лом стали 1А, 2А (ГОСТ 2787-88), обрезь трансформаторной стали (примеры 2, 5 и 6), чугун передельный ПЛ1, ПЛ2 (ГОСТ 805-95). После расплавления металлошихты отбирали пробу на экспресс-химический анализ, затем вводили расчетное количество смеси. Чугун в печи перегревали до 1450°С и выдерживали в течение 10 мин, затем доводили до необходимого химического состава присадками ферросплавов и необходимых легирующих элементов.Cast iron was melted in an induction furnace LP3-57 with acid lining. As the mixture was used scrap steel 1A, 2A (GOST 2787-88), trim transformer steel (examples 2, 5 and 6), pig iron PL1, PL2 (GOST 805-95). After melting the metal charge, a sample was taken for express chemical analysis, then the calculated amount of the mixture was introduced. Cast iron in the furnace was overheated to 1450 ° C and held for 10 minutes, then adjusted to the required chemical composition with additives of ferroalloys and the necessary alloying elements.
После удаления шлака заливали стандартные технические пробы ⌀30 мм для исследования механических свойств чугуна и определения химического состава металла.After slag removal, standard technical samples ⌀30 mm were poured to study the mechanical properties of cast iron and determine the chemical composition of the metal.
Исследования проводились на различных марках чугунов с варьированием как химического состава исходного расплава, так и с компонентным составом задаваемой смеси. Количество задаваемого материала определяли исходя из заявляемого в формуле изобретения выражения. Результаты опытно-промышленных испытаний технологии применения смеси, которая заявляется, представлены в таблице.The studies were carried out on various grades of cast irons with varying both the chemical composition of the initial melt and the component composition of the given mixture. The amount of specified material was determined on the basis of the expression as claimed in the claims. The results of pilot tests of the technology of application of the mixture, which is claimed, are presented in the table.
где условные обозначения в таблице,where the legend in the table,
К - коэффициент, учитывающий окисленность шлака (К=1-2);K - coefficient taking into account the oxidation of slag (K = 1-2);
С0 - содержание углерода в металле по расплавлению (расчетная по металлошихте), в %;With 0 - the carbon content in the metal by melting (calculated by metal charge), in%;
Si0 - содержание кремния в металле по расплавлению (расчетная по металлошихте), в %;Si 0 - the silicon content in the metal by melting (calculated by metal charge), in%;
C1 - заданное содержание углерода в металле (на выходе перед сливом из печи), в %;C 1 - a given carbon content in the metal (at the outlet before discharge from the furnace), in%;
Si1 - заданное содержание кремния в металле (на выходе перед сливом из печи), в %;Si 1 - the specified silicon content in the metal (at the outlet before discharge from the furnace), in%;
Сс - содержание углерода в углеродсодержащем материале, используемом при изготовлении комплексной смеси, в %C with - carbon content in the carbon-containing material used in the manufacture of the complex mixture, in%
Sic - содержание кремния в кремнийсодержащем материале, используемом при изготовлении комплексной смеси, в %Si c is the silicon content in the silicon-containing material used in the manufacture of the complex mixture, in%
СΣ - суммарное содержание углерода в комплексной смеси, в %;С Σ is the total carbon content in the complex mixture, in%;
конечное содержание FeO в шлаке, мас.%;the final content of FeO in the slag, wt.%;
величина отбела, мм;value bleached, mm;
усвоение углерода, %;carbon assimilation,%;
усвоение кремния, %assimilation of silicon,%
Проведенные эксперименты показывают, что отступления параметров от необходимых значений приводят к ухудшению технико-экономических показателей процесса. Так, в пятом примере наблюдается повышенный отбел и высокая окисленность шлака. В шестом примере полученный метал не соответствует заданному химическому составу при низкой степени усвоения углерода. В оптимальных примерах 1-4 в полученном металле полностью устранен отбел, окисленность шлака находится в допустимых пределах при высокой степени усвоения углерода.The experiments performed show that deviations of the parameters from the required values lead to a deterioration of the technical and economic indicators of the process. So, in the fifth example, increased bleaching and high oxidation of slag are observed. In the sixth example, the obtained metal does not correspond to a given chemical composition with a low degree of carbon assimilation. In optimal examples 1-4, bleach is completely eliminated in the metal obtained, the oxidation of slag is within acceptable limits with a high degree of carbon assimilation.
Из приведенных примеров видно, что в данном способе обеспечивается требуемое ГОСТом, для данного вида сплава содержание углерода и кремния. Используя заявленные в данном решении зависимости, можно подбирать любой состав смеси, исходя из конкретных производственных условий. При необходимости корректировки содержания углерода и кремния в период доводки, вышеуказанные зависимости также являются корректными, обеспечивая необходимое содержание кремния и углерода в соответствии с нормативно-техническими документами. Применение комплексной смеси при выплавке железоуглеродистых сплавов различного функционального назначения в количестве, определенном заявленной зависимостью, позволяет варьировать в широком интервале содержание кремния и углерода исходя из их начальной концентрации в расплаве и окисленности шлака (печного). Применение в качестве кремнийсодержащего и углеродсодержащего материала карбида кремния позволяет комплексно легировать железоуглеродистый расплав кремнием и углеродом. Указанные примеры подтверждают техническую применимость заявленного способа.From the above examples it is seen that in this method the required state standard specification is provided for this type of alloy, the content of carbon and silicon. Using the dependencies declared in this decision, any composition of the mixture can be selected based on specific production conditions. If it is necessary to adjust the content of carbon and silicon during the refinement period, the above dependencies are also correct, providing the necessary content of silicon and carbon in accordance with regulatory and technical documents. The use of a complex mixture in the smelting of iron-carbon alloys of various functional purposes in an amount determined by the stated dependence allows you to vary in a wide range the content of silicon and carbon based on their initial concentration in the melt and the oxidation of slag (furnace). The use of silicon carbide as a silicon-containing and carbon-containing material allows complex alloying of a carbon-iron melt with silicon and carbon. These examples confirm the technical applicability of the claimed method.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007129387/02A RU2395589C2 (en) | 2007-08-01 | 2007-08-01 | Procedure for melting iron-carbon alloys in induction furnaces |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007129387/02A RU2395589C2 (en) | 2007-08-01 | 2007-08-01 | Procedure for melting iron-carbon alloys in induction furnaces |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007129387A RU2007129387A (en) | 2009-02-10 |
| RU2395589C2 true RU2395589C2 (en) | 2010-07-27 |
Family
ID=40546332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007129387/02A RU2395589C2 (en) | 2007-08-01 | 2007-08-01 | Procedure for melting iron-carbon alloys in induction furnaces |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2395589C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2618294C1 (en) * | 2015-12-31 | 2017-05-03 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") | Procedure for melting synthetical nodular cast iron in induction furnaces |
| RU2631570C2 (en) * | 2015-11-11 | 2017-09-25 | ООО "НПК "КарбонГрупп" | Complex steel oxidazer based on lumpy silicon carbide |
| RU2634103C1 (en) * | 2016-06-03 | 2017-10-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Cast iron modification method |
| RU2688015C1 (en) * | 2018-03-26 | 2019-05-17 | Ким Светлана Анатольевна | Method of obtaining iron-carbon alloys in metallurgical units of various functional purpose |
| RU2688099C1 (en) * | 2018-10-18 | 2019-05-17 | Публичное акционерное общество "АВТОВАЗ" | Cast iron melting method in electric-arc furnaces |
| RU2823715C1 (en) * | 2023-08-09 | 2024-07-29 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" | Method of iron smelting in electric arc furnaces |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4545817A (en) * | 1982-03-29 | 1985-10-08 | Elkem Metals Company | Alloy useful for producing ductile and compacted graphite cast irons |
| DE3726053A1 (en) * | 1986-08-13 | 1988-02-25 | Kuettner Gmbh & Co Kg Dr | Spheroidal graphite cast iron from scrap |
| SU1548213A1 (en) * | 1988-06-08 | 1990-03-07 | Всесоюзный Проектно-Технологический Институт Литейного Производства | Composition for inoculating iron |
| RU2139941C1 (en) * | 1998-10-02 | 1999-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Технолит-АВТО" | Method of production of gray iron |
| RU2247155C1 (en) * | 2004-01-19 | 2005-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АМЮС" | Briquette used in manufacture of cast iron |
-
2007
- 2007-08-01 RU RU2007129387/02A patent/RU2395589C2/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4545817A (en) * | 1982-03-29 | 1985-10-08 | Elkem Metals Company | Alloy useful for producing ductile and compacted graphite cast irons |
| DE3726053A1 (en) * | 1986-08-13 | 1988-02-25 | Kuettner Gmbh & Co Kg Dr | Spheroidal graphite cast iron from scrap |
| SU1548213A1 (en) * | 1988-06-08 | 1990-03-07 | Всесоюзный Проектно-Технологический Институт Литейного Производства | Composition for inoculating iron |
| RU2139941C1 (en) * | 1998-10-02 | 1999-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Технолит-АВТО" | Method of production of gray iron |
| RU2247155C1 (en) * | 2004-01-19 | 2005-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АМЮС" | Briquette used in manufacture of cast iron |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2631570C2 (en) * | 2015-11-11 | 2017-09-25 | ООО "НПК "КарбонГрупп" | Complex steel oxidazer based on lumpy silicon carbide |
| RU2618294C1 (en) * | 2015-12-31 | 2017-05-03 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") | Procedure for melting synthetical nodular cast iron in induction furnaces |
| RU2634103C1 (en) * | 2016-06-03 | 2017-10-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Cast iron modification method |
| RU2688015C1 (en) * | 2018-03-26 | 2019-05-17 | Ким Светлана Анатольевна | Method of obtaining iron-carbon alloys in metallurgical units of various functional purpose |
| RU2688099C1 (en) * | 2018-10-18 | 2019-05-17 | Публичное акционерное общество "АВТОВАЗ" | Cast iron melting method in electric-arc furnaces |
| RU2823715C1 (en) * | 2023-08-09 | 2024-07-29 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" | Method of iron smelting in electric arc furnaces |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007129387A (en) | 2009-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2395589C2 (en) | Procedure for melting iron-carbon alloys in induction furnaces | |
| WO1987001136A1 (en) | Vanadium slag and method for obtaining it | |
| WO2012079415A1 (en) | Steel used for railway locomotive axle and the manufacturing method thereof | |
| US2444424A (en) | Steel metallurgy | |
| RU2102497C1 (en) | Method of melting vanadium-containing steel in electric arc furnace | |
| RU2125101C1 (en) | Complex addition for steel ladle treatment | |
| RU2542157C1 (en) | Method of steelmaking in arc furnace | |
| JPS6053102B2 (en) | Vanadium additives and methods of adding vanadium to molten iron-based alloys | |
| RU2566230C2 (en) | Method of processing in oxygen converter of low-siliceous vanadium-bearing molten metal | |
| RU2776577C1 (en) | Method for removing impurities from ferrosilicium melt | |
| RU2786778C1 (en) | Alloy for processing of melts of iron in the processes of ferrous metallurgy | |
| RU2831573C2 (en) | Alloy of ferrosilicon with vanadium and/or niobium, production of alloy of ferrosilicon with vanadium and/or niobium and its application | |
| JP2008266706A (en) | Method for continuously casting ferritic stainless steel slab | |
| TWI825639B (en) | Ferrosilicon vanadium and/or niobium alloy, production of a ferrosilicon vanadium and/or niobium alloy, and the use thereof | |
| RU2714562C1 (en) | Method of purifying molten ferrosilicon from impurities | |
| RU2247158C1 (en) | Method of extra-furnace alloying of iron-carbon alloys in ladle | |
| RU2618294C1 (en) | Procedure for melting synthetical nodular cast iron in induction furnaces | |
| KR101493551B1 (en) | Alloy ＂kazakhstanski＂ for reducing and doping steel | |
| RU2223332C1 (en) | Method of micro-alloying and modification of steel | |
| RU2282669C1 (en) | Briquette for iron-carbon alloy production (variants) | |
| US2462871A (en) | Treating agent | |
| RU2294382C1 (en) | Charge for smelting the steel in the arc-furnaces | |
| SU1752777A1 (en) | Charge for producing synthetic cast iron | |
| Naro et al. | Elimination and neutralization of boron in ductile irons | |
| RU2688015C1 (en) | Method of obtaining iron-carbon alloys in metallurgical units of various functional purpose |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20090420 |
|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20091202 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100813 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20110224 |
|
| RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20110428 |
|
| RZ4A | Other changes in the information about an invention | ||
| RZ4A | Other changes in the information about an invention | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20130322 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: SUB-LICENCE Effective date: 20171102 |