Шлакообразующая смесь для рафинирования металла

Шлакообразующая смесь для рафинирования металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 21 С 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4768654/02

{22) 12.12.89 (46) 07.10,91. Бюл, N 37 (71) Донецкий научно-исследовательский: институт черной металлургии (72) Ю.В.Климов, Э.M. Горбаковский, Л.И.Крупман, Б,В.Небога, В.Н.Кравченко, Г.З.Гизатулин, А.А.Ларионов, В.С.Ворошилин, А.В.Побегайло, О.cD, Боровик и

Д.И.Ярославский (53) 669.18.046.5(088.8) (56) Мельник С.Г., Носоченко О.В, и др. Внепечная десульфурация конвертерной стали твердыми шлакообразующими смесями и аргоном. — Металлург, 1983. N. 7, с, 23-24.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1027231, кл. С 21 С 5/54, 1982.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве стали, в частности при рафинировании ее в ковше.

Известны, шлакообразующие смеси для рафинирования металла, которые содержат известь. и плавиковый шпат, а также могут в их состав входить дополнительно различные разжижающие добавки, и вводятся в ковш во время выпуска стали.

Так, например, при использовании смеси, состоящей иэ извести 75% и плавикового шпата 25%, степеь десульфации при расходе смеси 1,2-6,0 кг/т составляет 0—

-37,8%, в среднем 18 — 24%, При таком расходе смеси и формировании иэ нее шлака требуется перегрев металла в сталеплавильном агрегате не менее чем на 10 — 18 С, что приводит к увеличенно- му расходу чугуна, . ЕБ» 1682401 Д1

{54)(57) ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ

РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА, содержащая отсевы алюминиевой стружки, известь, плавиковый шпат, отл ича ю щая с я тем, что, с целью повышения эффективности рафинирования за счет увеличения скорости шлакообразования, снижения затрат на рафинирование и улучшения условий труда, она дополнительно содержит железорудный оф IlocoBBHHblA агломерат при следующем соотношении компонентов, мас.%: отсевы алюминиевой стружки 15 — 25; известь 45-60; плавиковый шпат 1-5, железорудный офлюсованный агломерат 24 — 35.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является смесь для обработки жидкого металла. содержащая 50 — 80% извести, 5 — 25% землистых отсевов алюминиевой стружки и 15 28% плавикового шпата, При расходе смеси 12 — 14 кг/т стали степень десульфурации составляет 42 — 46,5%.

Недостатками указанных смесей являются низкая эффективность рафинирования из-за малой скорости шлакообразования, повышенные затраты на производство стали и высокое содержание токсичного компонента.

Малая скорость шлакообразования известной смеси обусловлена тем, что ее плавление происходит только в результате внешнего теплообмена с жидкой сталью и за счет ее тепла.

Плавление известной смеси, содержа щей отсевы алюминиевой стружки, в основ ном также происходит за снег тепла стали, так как получение экзотерми.еско1о эффекта возможно в данно л случае B результате окисления алюминия только за счет внешних по oTHGLL!QHM!o к смеси источников кислорода — стали и воздуха. Однако содержание растворенного кислорода в стали незначительно, а тепло, выделяемое при горении алюминия на воздухе, практически не усваивается смесью.

Длительное расплавление смесей приводит к сокращени1о продогжительности и ухудшению кинетических условий обработки стали жидким шлаком, не обеспечиваег высокой эффективности рафинирования, Процесс плавг1ения таких смесей нестазилен во времени, зависит от температуры I;; характера струи стали во время вь.пуска и приводит к снижению температуры стали в ковше. Для компенсации потерь тепла необходимо повысить перегрев металла в сталеплавильном агрегате путем увсли.ения расхода шихты, знергонссMTefl II (в том числе жидкого чугуна), длительности плавки, вследствие чего по11ышаются затраты на производство стали.

Эти смеси содержат также большое ко" личество токсичного компонента — плавикового шпата, что ухудшает условия труда в разливочном пролете.

Целью изобретения является повышение эффективности рафинирования эа счет увеличения скорости шлакообразг вания, снижения затрат на рафинирование и улучшение условий труда, Поставленная цель дссти1ается тем, что шлакообразующая смесь для рафинирования металла, содержащая отсевы ал1оминиевой стружки, известь и плавиковй шпат, дополнительно содержит железорудный офлюсованный агломера при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Отсев алюминиевой стружки 115- 25

Известь 45-бО

Плавиковый шпат 1 5

Железорудный офлюсован ный агломерат 24-35

Предлагаемая смесь обеспечивает повышение эффекгивнасти рафинировeèlfë, . снижение затрат на рафкнирoBBHMe и ул,>чшение условий труда.

Применяемый железе руд 1ый офл1осованный агломеоат фракц1, и 5 мм содержи .. мас.%:

FeO 11,0- "". 3,L1

ГегОз 61,0-63,0

СаО 11,0-1",0

Ог 8,0--10 О

А!2Оз 0,8-1 0

iV !90 1,0-2,0 п.п.п. 1,5 — 2,5

Железорудный офлюсованньил агломерат фракцией 0,1-5,0 мм образуется при подготовке агломерата перед вводом его в доменнугс печь. Отсев агломерата при выплавке чугуна на ряде металлургических комбинатов не применяется, так как ухудшаются технологические показатели работы доменного цеха, Может быть использован также агломерат после дробIIeHMB его до фракции не более 5 мм. Отли,чительной особенностью предлагаемой смеси является наличие B ее составе железорудного офлюсованного агломерата и соотношение компонентов, Этот материал с одной cTopGHhl содер>кит такие легковосстановимые соединения, как гематит, магнетит, полу- и однокольцевые ферриты, а с

20 другой — подготовленные шлаковые фазы силикатов кальция M Ca-oil IBMHBI, cf1ocot>cT вующие формированию шлака. Кроме того, офлюсованный железорудный агломерат обладает высокой пористостью, в результате чего для него характерна повышенная восстановимость железа из окислов, В предлагаемом составе экзотермическая реакция протекает непосредственно в смеси при взаимодействии алюминия с легкодоступными магнетитом и гематитом, а также с ферритами кальция, являющимися составляющими офлюсованного агломерата, а избыток горючего может взаимодействовать и с кислородом воздуха и металла, Состав смеси выбран таким образом, что тепла, выделяемого от применения экзотерми1еских реакций восстановления, достаточно для расправления продуктов реакции, шлакаобраэования и нагрева их до

16 0о .

Скорость формирования шлака при вводе предлагаемого состава в тигель, находящегося в изотермической области печи

Таммана и нагретого до 1500 С, в 2 раза выше известного состава и составляет в среднем 1,05 гlс, Таким образом, при использовании предлагаемой cMGcM 8 единицу времени выделяется гораздо больше тепла, чем и ри использовании извес ной, т.е. скорость

LBлакообразования выше, В результате на солее ранней стадии (oT момента попадания смеси в сталеразливочный ковш с металлом1 образуется жидкоггодвижный рафинированный шлак с необходимыми физико-механическими свойствами, который дольше участвует B и роцессе рафиниэования, В результате обеспечиваютс более высокие значения пс: степени десуль<>ураoMv! B ред11ем на 11 аб," % (габл,11.

168240 1

Кроме того, повышение десульфурации обуславливается тем, что при протекании зкзотермических реакций с окислами железа образуется глинозем непосредственно в шлаковой фазе, а не уносится с потоками восходящего воздуха, как в известной смеси. В результате чего обеспечивается формирование жидкого рафинировочного известковоглиноземистого шлака с лучши ми физико-химическими свойствами. Так, f0 значения динамической вязкости шлаков, образующихся из сме" ей предлагаемого состава, на 10-15% ниже известных и составляют 0,10 — 0,14 Па при 1650 С, а разброс в содержании глинозема в рафинировочном шлаке снижается на 20-25; и составляет

23 — 27%. Это позволяет получить рафинировочный шлак с T.ïë. ",335 С, что на 60 — 70 С ниже, чем известной.

Снижение затрат на рафинирование при использовании предлагаемой смеси обусловлено тем, что не требуется дополнительный перегрев (на 20 — 25 С) металла в сталеплавильном агрегате для расплавле- 25 ния извести и плавикового шпата в ковше (табл.1), что подтверждается одинаковой температурой металла в ковше после выпуска стали, В результате при использовании предлагаемой смеси по сравнению с известной возможно снизить на 15-20 кг/т стали расход жидкого чугуна при производстве стали, например в конвертерах (табл.1).

Количество вводимого в состав смеси железорудного офлюсованного агломерата должно обеспечить необходимый уровень 35 экзотермичесокго эффекта при формировании шлака и количество глинозема в рафинировочном шлаке. Эти условия выполнимы при содержании железорудного офлюсованного агломерата в смеси 24 — 40

35%. Увеличение его содержания приведет к неполному восстановлению окислов железа и, как следствие, понижению эффективности рафинирования. Уменьшение агломерата ниже 24% в составе смеси не 45 обеспечит требуемого уровня экзотермического эффекта и для формирования шлака потребуется дополнительный перегрев металла в сталеплавильном агрегате, что сопряженоо с допоп нител ьн ы м расходом, например, чугуна или другого энергоносителя, Пределы количествз в смеси алюминийсодержащего материала. например отсевов алюминиевой стружки (OAC), S5 обусловлены потребным количеством алюминия, необходимым для полного протекания экэотермических реакций с окислами железа, кислородом воздуха и металла, а

TBi æ- выбираются, исходя из процентного содержания R них металлического алюминия. количество которого должно быть не менc ": 50%. Понижение содержания ОАС ни>ке 15% не обеспечит требуемую величину зкзотермического эффекта. что сопровождается более длительным периодом формирования шлака и снижением эффективности десульфурзции. Повышение содержания ОАС сверх 25% приводит к ухудшению физико-химических свойств шлака за с ет повышенного содержания глинозема в составе шпака и, как следствие, ухудшени:о его десульфурирующей способности, Содержание извести обусловлено получением рзфинировочного шлака необходимого сос-аеа с максимально возможной десульфурирующей способностью (активностью окиси кальция). При этом тепла, выделяемого от протекания экзотеомических реакций, делжно хватить для формирования рафинировочного известкового глиноземистого шлака. Увеличение содержания извести свыше 60% приводит к снижению десульфурации, так как происходит повышение es.çêîñòè шлака. При содержании извес ги н ;же 45% степень десульфурации и активность окиси кальция также уменьшаются. В качестве извести может быть использована обожженная обычная или доломитизированная известь, Добавка плавикового шпата в количестве 1 — 5% в состав смеси обеспечивает более раннее начало формирования шлака в момент ввода смеси в жидкий металл. Повышение плавикового шпата более 5% приводит к ухудшению санитарно-гигиенических условий труда из-за улетучивания фторидов в атмосферу цеха при формировании шлака. При содержании плавикового шпата менее 1 ухудшается скорость шлакообразования. !

Испытания смеси для. рафинирования металла проведены в промышленных условиях во время выпуска низколегированных марок сталей из 150-тонных конвертеров.

Смесь готовят путем смешения в смесителе подготовленных и дозированных компонентов. После перемешивания сл есь высыпается в специальные саморазгружзющиеся контейнеры. Расход смеси составляет 7 — 12 кг/т стали. Во время выпуска металла из сталеплавильного агрегата после дачи ферросплавов вводят смесь в сталеразливочный ковш под струю металла.

В течение 0,5 — 1,5 л ин от начзпз ввода смеси в ковше образуется жидкий р: t.i:Hèровочный шлак, которым обрзбзтыа;:мтся основное количество стали.

1682401

Например, при обработке 15 тыс,т стали (Аг) типа 09Г2С экономический эффект составит; !

Э = (Lh — Сг) — (Ц1 — С 1) Аг = 180000 руб., где Цг, Ц1 — цена 1 т листа, полученного из металла. обработанного предлагаемой и известной смесью соответственно, руб.

Сг, С7 — себестоимость 1 т листа в сравнительных периодах, руб, Таблица 1

Температура стали, С; Удельный с — раскод чугуна, кг/т

Степень десульфура пни, 2

Состав смеси, нас.X корость форнл!рова ил плака ноеве, /нин

Спесь перед после выпускон обработки

Известь !Тпепнко- Отсевы ал» вьп! воат инииевои струахн

Иредла гае797

804

809

15 70

1565 ! 565

1640

1,20

1,10

0,97

1,00

0,9!

48,2

55,4

61 ° 7

51,7

65,3

24

15 нал 45

52

49

Известнее 80

О, 60 .1660 1570 829

0,65 1660 1565 824

О, 74 1655 1565 815

45,5

47,5

42,0

5 !

25

28

Таблица2

Технолог затели прадлагаемо у

Дж/см испыт

-40 .- 60 включ

28

16 сиды льфиды

Составитель С.Морозов

Техред M,Mopãeíòàë Корректор M.Kó÷åðÿààÿ

Редактор Н.Рогулич

Заказ 3383 Тираж Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский ко!!бинаТ "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Состав и свойства смеси приведены в табл.1, Как видно из табл,1, при использовании предложенной смеси эффективность рафинирования низколегированнь1х марок сталей возрастает, что приводит к повышению качества готовой продукции за счет снижения удельного количества сульфидных включений, а также изменения их формы и занимае185О01 площади в поле зрения шлифа (табл.2)..Кроме того, повышаются по сравнению с применением известной смеси пластические характеристики, За счет повышения ударной вязкости при отрицательных температурах -40 и -60 С на 9 и 5

Дж/см соответствен но е!ыход ГОднОГО увег личился на 8; .

Качественные показатели известной и предлагаемой технологии приведены в табл.2, Экономическая эффективность применения предлагаемой для внепечной обработки смеси обуславливается приплатами

5 за поставку листа по категориям 8,14 ГОСТа 19381 — 79, которыми предусматривается повышенная ударная вязкость при температуре -60 С,