Технические науки/металлургия

Ковейнiк А.В., к.т.н., доц. Воденнікова О.С.,

ПРО ВПЛИВ ФЛЮСУ НА ЯКIСТЬ МЕТАЛУ ЗА ЕЛЕКТРОШЛАКОВИМ ПЕРЕПЛАВЛЕННЯМ

Запорiзька державна інженерна академія

 

На металургійні процеси й електротехнічні параметри електрошлакового переплаву (ЕШП) суттєво впливають склад і властивості шлаків (флюсів).

Дослідження з виплавки та рафінування шлаків АНФ-1 та АНФ-6 алюмінієм виконували у печі Таммана. Як шихтові матеріали використовували флюоритовий концентрат марки ФФ-92 з початковим вмістом фосфору 0,059% і технічний глинозем марки Г-00. Відновником служив гранульований первинний алюміній. Для утворення металевої фази в розплавленому шлаку та видалення відновленого фосфору із зони реакції до шлаку вводили подрібнену металеву стружку.

Встановлено, що введення глинозему у флюоритовий розплав, після його рафінування та витримки знижувало загальний вміст фосфору за рахунок його розбавлення до 0,0098%, що нижче більш ніж у два рази щодо вимог технічних умов.

Збільшення часу витримки фторидно-оксидного розплаву (більше 20 хвилин) не призводило до подальшого зниження концентрації фосфору. Для видалення відновленого алюмінієм фосфору при виплавці шлаків АНФ-1 та АНФ-6 вивчали ефективність присадок на розплав флюоритового концентрату металевої стружки в кількості 1,0…15% від маси шлаку, при цьому витрата алюмінію була на тому ж рівні.

Встановлено, що додаткове введення металевої стружки в шихту підвищує ступінь зниження фосфору з 57 до 71%. При цьому концентрація оксидів заліза в шлаку залишається на рівні, що відповідає вимогам технічних умов (не більше 0,5%). Таким чином, виконані дослідження показали повну можливість здійснення ефективної дефосфорації флюоритових концентратів під час виплавки флюсів.

Наступним етапом роботи було дослідження можливості застосування плавиково-шпатної руди Покрово-Киреївського родовища для виплавки шлаків ЕШП, які виконували у лабораторній флюсоплавильнiй печі, яку обладнано графітовим тиглем. Для виплавки вказаного шлаку використовували плавиково-шпатову руду, що має такий хімічний склад, %: 68,9% CaF2; 2,4% SiO2; 0,24% Al2O3; 2,25% CаO; 1,78% MgO; 1,5% FeO; 8,0% CaCO3;  0,03% Р; 14% н.п.п.

Виплавку шлаку АНФ-6 здійснювали як з використанням Ярославського флюоритового концентрату (базовий варіант), так і з використанням руд Покрово-Киреївського родовища (дослідний варіант). Хімічний склад виплавленого шлаку наведено у таблиці.

Як видно з таблиці, шлаки, що виплавлено з флюориту та плавиково-шпатних руд, є близькими за хімічним складом і за всіма компонентами задовольняють вимогам технічних умов на постачання.

 

Порівняння хімічного складу шлаку АНФ-6, виплавленого з використанням руди Покрово-Киреївського родовища й

Ярославського флюоритового концентрату

Варіант

Вміст компонентів %

SiO2

FеO

Al2O3

CаO

CaF2

S

P

C

Базовий

2,2

0,35

26,8

5,4

64,9

0,033

0,02

0,05

Дослiдний

2,3

0,34

26,4

4,6

66,2

0,031

0,017

0,06

ТУ

не

> 2,5

не

> 0,5

25…31

не

> 8,0

основа

не

> 0,05

не

> 0,05

не

> 0,10

 

Таким чином, експериментально підтверджено, що руди Покрово-Киреївського родовища доцільно використовувати для виробництва шлаків ЕШП практично без попереднього збагачення, що дозволить підвищити якість шлаків і значно понизити їх собівартість.

Дослідження впливу якості шлаку АНФ-6, отриманого з використанням плавиково-шпатної руди Покрово-Киреївського родовища за розробленою технологією. Дослідний шлак мав наступний склад: 2,3% SiO2; 0,34% FеO; 26,4% Al2O3; 4,6% CаO; 66,2% CaF2; 0,031% S та 0,017% P.

Лабораторні дослідження були виконані при переплаві сталi ШХ15 на установці А-550 у кристалізаторі. Якість металу дослідних плавок оцінювали за станом поверхні злитків, за макроструктурою, хімічним складом, забрудненістю неметалічними включеннями та газами.

Поверхня злитків, виплавлених на дослідному шлаку АНФ-6, є гладкою та без яких-небудь дефектів. Аналіз отриманих даних показує, що хімічний склад сталi ШХ15, переплавленої з використанням стандартного та дослідного шлаків АНФ-6, практично не відрізняється.

Макроструктура дослідних злитків є щільною та без яких-небудь дефектів усадкового та лiквацiйоного походження.