954438 - Способ рафинирования металла

Способ рафинирования металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

.О П И C А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-еу (22) Заявлено 281080 (21) 2997250/22-02 с присоединением заявки ¹

С 21 С 7/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

t53) УДК 669. 18. .046.58:621, 746 5(088 8) Опубликовано 300882 Бюллетень ¹ 32

Дата опубликования описания 300882

Ю.И. Шиш, Ю.Ф; Брагинец, Ю.Г. Чернета, 10.ВГ-бробцев, С.Н. Петров, Ю.И. Гладилин и А.С. Тартаковский

j 3 г.".4 „;:... го Знййлщ., сciс. и;! (72) Авторы изобретения

Днепродзержинский ордена Трудового Красн индустриальный институт им. М.И. Арсен (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к черно металлургии и может быть применено в сталеплавильном производстве.

Известен способ рафинирования металла сталеплавильными шлаками,включающий ввод на дно сталеразлиночного ковша ферросилиция, слив на него из сталеплавильного агрегата в начале конечного шлака, а затем металла (1) .

Недостатком известного способа является необходимость поддержания хорошей жидкотекучести шлака и правильной организации выпуска.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ рафинирования металла сталеплавильными шлаками, включающий ввод на дно сталеразливочного ковша высокозффек тивного раскислителя, слив на него из сталеглавильного агрегата вначале конечного шлака, а затем металла. В качестве раскислителя рекомендуется использовать алюминий (2 .

Известный способ не обеспечивает достаточной стойкости футеровки сталеразливочного ковша и степени рафинирования при длительной выдержке шлака в ковше до слива металла. Процесс раскисления шлака высокоэффективным раскислителем сопровождается говышением его температуры. Так,при раскислении шлака алюминием его температура может повышаться до 20005

2200оС. Длительное воздействие высокотемпературного шлака на футеровку сталеразливочного ковша, выполняемую преимущественно из шамотного кирпича или глинисто-песчаной массы с пределом огнеупорности не выше 1710 С,вызывает ее оплавление и преждевременный износ. Для повышения стойкости футеровки сталеразливочных ковшей применяют и другие, более высокоогнеупорные материалы. Однако вследствие высокой их стоимости и дефицитности использование таких материалов в основном осуществляется при производстве специальных сталей в небольших масштабах.

По мере разрушения огнеупорных материалов ковша в шлаке увеличивается концентрация кремнезема. При использовании основных шлаков снижается их основность и, как следствие, степень рафинирования металла.

Металл выпущенный в ковш из сталеплавильного.агрегата, с температу-. рой, колеблющейся обычно в пределах

1580-1630 С, оказывает охлаждающее воздействие на шлак, уменьшая тем са954438 мым его агрессивное воздействие на футеровку. Время, через которое необходимо произвести слив металла в ковш., должно быть, очевидно, согласо-, вано с температурой раскисляемого шлака, которая для указанных выше ма- 5 териалов футеровки ковша не должна превышать 1710 С.

На практике очень часто условия производства не позволяют произвести выпуск металла иэ сталеплавильного агрегата в короткий промежуток времени после слива шлака в ковш. Например, слив шлака иэ кислородного конвертера необходимо производить во время его первой повалки. Это обусловлено тем, что даже после кратковременной выдержки в конвертере шлака (без продувки) вязкость последнего повышается до пределов, не позволяющих произвести его слив в сталераэливочный ковш раздельно от металла. Для достижения необходимого содержания углерода в большинстве случаев осуществляют одну"две, а в некоторых случаях и три додувки металла кислородом, на что затрачивается дополнительно (с учетом времени ожидания результатов химического анализа) от 10 до 30 мин. Такая выдержка высокотемпературного шлака в сталеразливочном ковше приводит к значительному износу футеровки в нижней его части и может вызвать ее прогар.

Задержки в сливе металла могут происходить также из мартеновских, двухванных, электросталеплавильных и 35 других. сталеплавильных агрегатах по ряду различных причин, связанных в основном с производственными и технологическими факторами.

Цель изобретения вЂ” повышение 40 стойкости футеровки сталераэливочного ковша и степени рафинирования металла.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе рафинирова- 45 ния металла, включающем ввод на дно сталеразливочного ковша высокоэффективного раскислителя, слив на него иэ сталеплавильного агрегата вначале шлака, а затем металла, слив металла осуществляют через 4-6 мин пребывания шлака э ковше, при этом отношение минимальной массы металла, необходимой для охлаждения шлака, к массе шлака, заливаемого в ковш находится в пределах 2-8. 55

Экспериментально установлено, что через 4-6 мин после слива шлака на раскислитель (алюминий), находящийся в сталеразливочном ковше, начинает разрушаться (оплавляться) его футе- 60 ровка.

Назначение сливаемого металла состоит в снижении температуры шлака до предела, не превышающего огнеупорность футеровки сталеразливочного ковша. Минимальная масса металла установлена экспериментальным путем.

Ее величина зависит от расхода шлака, идущего на рафинирование, и температуры металла при выпуске из сталеплавильного агрегата. С увеличением количества шлака по отношению к массе всего металла отношение минимально необходимой массы металла к массе шлака уменьшается (при постоянной температуре металла на выпуске).

Повышение температуры металла на выпуске при прочих равных условиях вы" зывает увеличение отношения минимально необходимой массы металла к массе шлака. В диапазоне всех возможных температур металла на выпуске иэ сталеплавильного агрегата (1560-1700 С) и расходах шлака, применяемых для рафинирования металла (1-10Ъ), отношение минимально необходимой массы металла для охлаждения шлака к массе сливаемого в ковш шлака находится в пределах 2-8.

В лабораторных условиях были осуществлены предлагаемый и известный способы рафинирования металла. В

130 кг кислородном конвертере выплавляли углеродистую сталь марки ст. 35. Футеровка сталеразливочного ковша выполнялась ковшевым шамотным кирпичом и имела толщину, равную

70 мм. После окончания продувки металла из конвертера сливали конечный шлак, кОторый раскисляли в ковше кусковым алюминием в количестве 9Ъ от массы шлака. Расход шлака на рафинирование изменяли в пределах 1-10В от массы металла.

Для.определения времени начала разрушения футеровки сталеразливочного ковша шлак выдерживали в нем в течение от 1 до 20 мин. После этого шлак сливали и определяли типографию износа футеровки ковша.

На фиг. 1 графически отображено влияние продолжительности выдержки шлака в ковше на разгар футеровки ковша, где кривая 1 вЂ” 1% расхода шлака от массы металла; кривая 2 вЂ” 10% расхода шлака от массы металла. На фиг. 2 вЂ” изменение основности шлака и содержания в нем кремнезема за время выдержки шлака в ковше.

Как видно из фиг. 1, в начальный момент после слива шлака вследствие образования на стенках ковша гарнисажного слоя толщина футеровки несколько возрастает. После одноминутной выдержки шлака в ковше толщина футеровки превышает начальную на

6-8 мм. В дальнейшем, по мере подъема температуры шлака происходит распределение гарнисажного слоя и, начиная с 4-6 мин в зависимости от рас..вЂ” хода шлака на рафинирование, толщина футеровки ковша начинает уменьшаться.

С увеличением расхода шлака износ фу954438 теровки возрастает. К концу 20 минутной выдержки шлака в ковше толщина его футеровки уменьшается на 20-40 мм, т.е. на 29-57Ъ, что не позволяет повторно использовать ковш. Таким образом, интервал времени в который необходимо произвести слив в ковш первой порции металла с целью охлаждения шлака, составляет 4-6 мин.

3а время выдержки шлака в ковше его рафинирующие свойства изменяются. 1О

В результате раскисления шлака алюминием (фиг. 2) содержание SiO в нем до 4- 6 мин выдержки в ковше уменьшается на 7,0-8,0% при расходе шлака на рафинирование соответственно 1-10Ъ.15

Как уже было показано выше, начиная с 4-6 минуты, происходит разрушение футеровки сталеразливочного ковша,основной составляющей которой является оксид кремния (SiO ), вследствие че- 20 го содержание этого компонента в шлаке в дальнейшем начинает возрастать. К окончанию 20 минуты содержание кремнезема в шлаке превышает исходное и находится в пределах 15,519,6%.

Основность шлака изменяется пропорцис нально содержанию в нем кремнезема, вначале (до 4-6 минуты) возрастает с 3,5 до 4,5-5,0%, в дальнейшем с увеличением времени выдержки шлака в ковше уменьшается и к исходу 20 минуты составляет 1,5-2,5. Ниэкоосновной шлак имеет невысокие рафинирующие свойства.

При проведении плавок по предлагаемому способу шлак выдерживали в ковше до слива металла в течение

4 и 6 мин. Отношение минимально необходимой массы металла для охлаждения

Шлака к массе залитого в ковш шлака 40 в зависимости от температуры металла на выпуске иэ конвертера изменяли в пределах 2-8. Как видно иэ таблицы, температура шлака после слива первой порции металла не превышала предел огнеупорности футеровки сталеразливочного ковша и находилась в пределах 1680-1695 С.

В результате проведения плавок по предлагаемому способу удается снизить температуру шлака на 305320 С, уменьшая тем самым его агрессивное воздействие на футеровку ковша. Кроме того, масса слитой первой порции металла позволяет вытеснить вверх всю массу шлака из зоны его нахождения в нижней части ковша.Это полностью устраняет оплавление футеровки данной части ковша, находившейся под воздействием высокотемпературного шлака. Толщина футеровки сталеразливочного ковша после каждой плавки уменьшалась на 2-3 мм. При этом футеровка ковша выдерживала в среднем 26 плавок.

На плавках, проводимых по известному способу рафинирования шлак выдерживали в ковше до 7-20 мин. Температура металла на выпуске из конвертера была постоянной и составляла 1610вС. Металл в ковш сливали в один прием. По окончании разливки металла толщина футеровки сталераэливочното ковша уменьшилась на 2040 мм. При этом стойкость футеровки ковша.не превышала в среднем 2 плавок.

Степень десульфурации металла, произведенного по известному способу, оказалась в среднем в 6,7 раза меньше, чем у металла, полученного по предлагаемому способу рафинирования, а содержание кислорода и неметаллических включений было выше соответственно в 1,9 и 2,2 раза (см. таблицу).

Стойкость футеровки по предлагаемому способу увеличивается в 13 раэ.

954438

1 Ф Х

1 Н Х охи оо х а9

Гб 9 Д оная ! оо иехх х. х ы

9 2 Я а х о лхасб)

9 1-, &» !Ц ио о з Н &Х

СЧ

1 .1

1 Ф4 ох е х

Е 9 с

) Х Х P 9

1 х1:ЫХ

I rdЦЦЦ

9 П) dP

СЧ

C) -1

С )

СЧ

"Ф

Ю -!

< !

С1

C) -!

%-Ч

C) СО Р

СЧ

":Р

Р )

Ю (3

C) Ul

%-! (3

Ю с

СО

СЧ -!

n,н а н

9 9 Е

ЦЕ Х Е

О9Х охах

9 с

rd 9 х @(a бох и асб аol а

9 1 9 ци Е ох

u x IQ

I СЧ

1 с

I г>

1 Ю

I Ю

%-!

СЛ LO

Р1

СЧ

Ю с

О\

Ch Р

Ю с

ОЪ (М (С)

Г» л

C) ЧР

РЪ СЧ

Ю Ю

Ю Ю.

Ю Ю

С! Ю

Г СО

С ) (Ч

Ю Ю

Ю Ю с М

Ю Ю

A I Х!б хлх

9 1 NI

Q rd !б сю

ЕО0, Не з9

u cteX

3 х"d9 ) 0 Х

9 d иа49 о 1

Id e l

m хж! цо9 охи

>Э

fd Х

G4 Id

9)9 о емо а и

СО LO с-1

I 9 ох х х

o a

I 1 Сб

9 9Х

0 Е

Е, 9

g (б

Ха!:

9 ъ Сб

Е Н!»

9 l Id

Х Х0, оое

>xtu i

04o 1

III Х б! 1

1 -!

1О

%-1

Ю Ю

Ю LO Г

rE 1

ЧР !

С!

% ! л д х (б х Х

Х !б о я е аw

Д C(f III

I9 + 51

I9 9

in, Гб

11:! 4

1 М ю х х охх

O X Id

oe m ,с бо и 0„0

1 Ю Ю Ю СО В

I С ) . С"Ъ СЧ С 1 СЧ

1 ч-< С 3 M СЧ с-! с-!!

СЧ!

954438

Формула изобретения

Способ рафинирования металла,включающий ввод на дно сталеразливочного ковша высокоэффективного раскислителя, слив на него из сталеплавильного агрегата вначале шлака, а затем металла, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости футеровки ковша и степени рафинирования,металла, слив металла осуществляют через 4-6 мин пребывания шлака в ковше, при этом отношение минимальной массы металла, необходимой для охлаждения шлака, к массе

: 2 Ф б 8 10 72 7Ф

Бремя Идержки итака д ковше, мин

Фиг.1

Время 77идержки штка 3 койие, мин

Фиг.Г

ВНИИПИ Заказ 6369/22 Тираж 587 Подписиое л

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 ф

Ф М

„3 з с

3 70

°, «з g

У ф ФО

Ф 1Â т. 5 lg

3 шлака, заливаемого в ковш, находится в пределах 2-8.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Металлургия и коксохимия. Межведомственный республиканский научно-технический сборник. Вып. 3ю 1966, с. 3-12.

2. Отчет по НИР, раздел "Разработка технологии обработки стали в ковше конечными шлаками мартеновской и конверторной плавки, типа СИ-110-66Р", ИЧМ, 1966.

Способ рафинирования металла

Патент 954438