Раскислитель для стали

Раскислитель для стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

Союз Советских

С оциаюктнческигг

Республик (u>863662 (63) Дополнительное к авт. свмд-ву 51 М К„з (22) Заявлено 030579 (21) 2763940/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 150981. Бюллетень И9 34

С 21 С 7/06

Государственный комитет

СССР ио делам иэобретений и открытий (53) УДК 669 . 1 г 6 2 2 .

° 788.32 (088.8) Дата опубликования описания 1509.81 (72) Авторы изобретения

B. С. Сапиро, М.М. Перистый, В. В. Кашкуль, Г, И

В.И.Коссе, Г.A.Äóíàåâ, М.И.Гасик, В.С.Ворош и A.Ã.Ãðèíøïóíò (71) Заявитель

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (54) РАСКИСЛИТЕЛЬ ДЛЯ СТАЛИ

65%-ный ферросилиций

Плавиковый шпат о

Известняк

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к смесям для раскисления стали.

Известен способ раскисления стали твердым углеродом путем продувки металла порошкообразными карбонизаторами в струе несущего газа. Этот способ позволяет снизить содержание кислорода в металле перед окончатель ным осадочным раскислением f13. 10

Однако как правило, раскисление сопровождается неконтролируемым науглероживанием стали. Недостатками процесса также являются жесткие or- 15 раничения по фракционноМу составу порошка, нагрузке газопорошковой струи, глубине погружения фурмы.

Круг ные частицы, не успевая раствориться в металле, вспенивают шлак, 20 а мелкие выносятся из ванны обратными газовыми потоками. Системы подачи порошков сложны и работают неустойчиво. Все это ограничивает применение порошкообразных карбони-, заторов в сталеплавильном производстве.

Известно применение для обработки стали флюсоферросплавных брикетов, содержащих,вес.%: ЗО с использованием в качестве связующего сульфидно-спиртовой барды. Флюсоферросплавные брикеты эффективны при обработке высококачественных спокойных сталей, в частности, при обработке их с целью снижения содержания серы (.2 .

Однако при этом не достигается перемешивание и равномерная дегазация металла, поскольку брикет при взаимодействии с металлом не образует газовой фазы восстановительного характера. Применение указанного брикета для обработки рядовых спокойных, кипящих и полуспокойных сталей экономически нецелесообразно.

Известен также способ обработки стали монолитным углеродистым материалом, который принудительно вводится в металлическую ванну и выдерживается там необхбдимое время, вызывая кипение, раскисление и дегазацию металла. Монолитный углеродистый блок готовится из 80% кокса и

20% связующего — каменноугольного пека Г31.

863662.40-75

10-30

Кокс

Известняк

Каменноугольный пек

15-30

- Схему процесса взаимодействия жид- 4() когв металла с раскислителем можно представить следующим образом: . IC3 + 503 = (СО (E)

gco3. + . (03 - (со (2)

СаСОЪтз СаОтз + (СО (3) (COg + 2С = 2 (СО (4)

Образующаяся в результате реакций (2) и (3) двуокись углерода регене- щ рируется твердым углеродом, нагретым до температуры жидкой стали, с увеличением объема газа вдвое. Поэтому даже при низкой интенсивности реакций окисления углерода (1) и (2) обеспечивается экранирование монолитного углерода от металла, эффективное перемешивание ванны и перенос кислорода в реакционную зону. Движущая сила раскислителя, как и в известном способе, где схема взаимо- ЙО действия раскислителя с металлом представлена только реакциями (1), (2) и (4), зависит от разности парциальных давлений СО, равновесных с металлом и с твердым углеродом. 45

Недостатком указанного углеродистого раскислителя является то, что при низком начальном содержании кислорода в металле, например в высокоуглеродистой .или раскисленной только кремнием стали, раскисление с самого начала обработки сопровождается науглероживанием, а это нежелательно, так как возможно непопадание в анализ по углероду. Причина такого хода процесса заключается в том, что при низкой начальной ин- 10 тенсивности кипения устойчивость газовой прослойки вокруг монолитного углеродистого раскислителя снижается, улучшается контакт металла с твердым углеродом и происходит на- 15 углероживание стали. При этом интенсивность перемешивания мала и недостаточно эффективен массоперенос кислорода из объема ванны в реакционную зону. Кроме того, высокая тепло- З) проводность графитового и угольного электрбдов при применении их в качестве раскислителя стали задерживает начало реакции из-за намораживания шлакометаллической корки на

его поверхности, что-увеличивает продолжительность обработки.

Цель изобретения — увеличение эффективности раскисления и уменьшение степени науглероживания металла.

Цель достигается тем, что в рас- 30 кислитель, содержащий кокс и каменноугольный пек, дополнительно вводятизвестняк при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Для поддерживания высокой движущей силы процесса раскисления необходимо обеспечить возможно более полную регенерацию СО, а это при температурах жидкой стали зависит

I только от прихода СО по реакции (4), т.е. от содержания известняка в материале раскисления и от кинетики процесса регенерации.

При определении оптимального для обработки количества известняка в материале раскислителя критерием эффективности является следующее условие: парциальное давление СО в газовой фазе пузырей, покидающих металл, должно быть ниже или, по крайней мере,не выше давления СО определяемого равновесием реакций (1) и (2).

При содержании известняка в углеродистом раскислителе меньше 10% при обработке высокоуглеродистой или раскисленной только кремнием стали происходит науглероживание металла, так как выделяющегося по реакции (4) газа недостаточно для устойчивого экранирования углеродистого блока на протяжении всего времени обработки.

При содержании известняка в соста ве раскислителя больше 30% скорость образования СО> по реакции (3) больше скорости регенерации его твердым углеродом по реакции (4), и в поднимающихся в металле пузырях резко возрастает количество СО, что значительно ухудшает показатели раскисления.

Кроме того, при содержании известняка в составе раскислителя больше

ЗОВ значительно снижается механичес.— кая прочность спеченных блоков, Каменноугольный пек используется в качестве связующего, а также активного компонента раскислителя. В зависимости от расхода пека формируются физико-механические свойства материала - пористость, механическая прочность и пр., а углерод коксового остатка, образующегося в результате термического разложения пека, участвует в реакциях раскисления металла и регенерации выделяющегося иэ известняка углекислого газа.

Cîäåðæàíèå в составе раскислителя каменноугольного пека 15-30% связано с получением обожженных блоков раскислителя с определенными физико-механическими свойствами. При содержании каменноугольного пека в шихте меньше 15% обожженные блоки имеют невысокую механическую прочность, низкую термостойкость и непригодны для обработки стали. При обжиге блоков из шихты, содержащей более 30% каменноугольного пека, выделяется большое количество. газов, ухудшаются физико-механические свой863662 6 ства готовых изделий, неоправданно затягивается процесс обжига.

Раскислитель целесообразно использовать при обработке высокоуглеродистой нераскисленной или малоуглеродистой, раскисленной только кремнием, стали.

Пример. Углеродистые блоку раскислителя готовят из смеси порошков кокса и известняка на связке из каменноугольного пека. Вещественный состав предлагаемых раскислителей приведен в таблице. Блоки подвергают обжигу в разъемных металлических формах.

Термическую обработку блоков заканчивают при температурах 600650 С с выдержкой 1 ч.

Эксперименты проводят при обработке стали в индукционной печи

ИСП-006 с основной футеровкой. Вес плавки находится в пределах 40-50 кг, а глубина металлической ванны от

250 до 300 мм.

Сталь обрабатывают углеродистыми блоками, закрепленными в кварцевой трубке. Диаметр рабочей части блоков находится в пределах от 20 до 35 мм высота от 25 до 40 мм. Блоки вводят в металл на всю глубину ванны. Выделяющиеся

Длительнос ть обработк

С

Относительное снижение содержа« ния кислс рода, Ф

Науглероживанне стали, Ъ

Содержание кислорода в стали, Ъ

Содержание углерода в стали, Ъ

Раскислителй

Состав раскислителя, Ъ

Кокс Пек

Известняк

До об- после работ- обраки ботки до об- после работ- обраки ботки

Предлагаемые

60 20 20 30

70 20 10 28

0,87 0,88 +0,01 0,0129 0,0080 38

0,92 0,92

0,95 0,93

0,0120 0,0084 30

"0,02

50 30 32

0,0128 0,0087 32

0,0156 С 0105 33

0,0110 0,0080 27

0,0125 0,0095 24

30 30 40

Н ° С °

Н ° Ñ» н.с. н.с. н.с.

15 10 25

75 н.с.

0,97 1,02 +0,05

Иэвестйый 80

10-30

15-30

Формула изобретения

;Известняк

Каменноугольный пек

Кокс

40-75

ВНИИПИ Заказ 7705/4

0 Тираж 621 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Раскислитель для стали, включают щий кокс и каменноугольный пек, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности раскислення и снижения степени науглероживания стали, он дополнительно содержит известняк при следующем соотношении компонентов, вес.В: иэ ванны газы улавливают с помощью погружаемого на 10-15 мм в металл огнеупорного колокола и на газоанализаторе ОРса опре; деляют содержание СО . Обработку стали блоками каждого тнпа дублируют

5-6 раз °

Для сравнения испытан в качестве раскислителя монолитный углеродистый. блок, состоящий из 808 кокса и 20% каменноугольного пека.

Как видно из приведенных в таблице результатов, при обработке стали блоками из чисто углеродистой шихты кипения, а следовательно, и раскисление металла заканчивается в сред- нем через 21 с (от 15 до 25 с) и сопровождается науглероживанием в среднем на 0,053. При обработке блоками раскислителя предлагаемых ,составов их извлекают из ванны через 30 с при продолжающемся кипении

20 металла. Содержание углерода в стали эа обработку практически не изме- няется, а эффективность раскисления увеличивается.

Таким образом, предлагаемый раскислитель позволяет увеличить эффективность раскислителя и снизить степень науглероживания стали.

55 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сидоренко М-Ф. Теория и практика, продувка металла порошками.

-М., "Металлургия", 1973. щ 2. Черная металлургия; Бюллетень

НТИ, 1978, Р 8, с. 40-41.

3. Известия ВУЭов ЧМ, Р 9, 1973.