Экзотермическая смесь для получения шлакометаллической лигатуры

 

ЭКЗОТЕР |ИЧЕСКАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ШЛАКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЛИГАТУРЫ , содержащая восстановитель, натриевую селитру, известь и порошок ферросплава, отлич ающая.с я тем, что, с целью улучшения санитарно-гигиенических условий труда за счет снижения вьщеления окислов натрия и фт фидов, она дополнительно содержит кремнеэем при следунмцем соотношении Ийгред1|Иентов, мас.%: Восстановитель 13-20 Натриевая селитра 24-30 Порошок ферросплава 20-30 Кремнезем15-28 Известь Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

69 (И) @ С 21 С 5/54

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0ТНРЫТИИ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2717751/22-02 (22) 24.01. 79 (46) 30.06.84. Бюл. 11 24 (72) Л.И.Крупман, Ю.Г.Ярославцев, А.Е.Сочнев, А.A.Курдюков, Э.М.Горбаковский, Г.Г.Житник, Г.С.Легостаев и Б.П.Крикунов (71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (53) 669.18.046.58:621.746.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 213059, кл. С 21 С 5/54, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

У 342920, кл. С 21 С 5/54, 1970. (54) (57) ЭКЗОТЕР1фИЧЕСКАЯ СИЕСЬ ДЛЯ

ПОЛУЧЕНИЯ ШЛАКОИЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЛИГАТУРЫ, содержащая восстановитель, натриевую селитру, известь и порошок ферросплава, о т л и ч а ю щ а я .с я тем, что, с целью улучшения санитарно-гигиенических условий труда за счет снижения вццеления окислов натрия и фторидов, она дополнительно содержит кремнезем при следующем соотношении ингредиентов, мас.7:

Восстаиовитель 13-20

Натриевая селитра 24-30

Порошок ферросплава 20-30

Кремнезем 15-. 28

Известь . Остальное Я а

1100320

1О

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для обработки в ковше жидкой стали с целью одновременного ее легирования и рафинирования от вредных приМесей.

Известна экзотермическая смесь для получения синтетического шлака $1), содержащая, вес.%:

Древесный yrоль 8-18

Алюминиевый порошок 8-15

Натриевая селитра 7-15

Плавиковый шлат 18-25

Силикатная глыба 12-20

Доменный шлак 8-35 l5

Прй сгорании известной экзотермической смеси не получается шлакометаллической лигатуры, кроме того происходит загрязнение окружающей среды фторидами. .2а

Известна экзотермическая смесь для получения шлакометаллической лигатуры, содержащая, вес.К: восстановители: алюминиевый порошок- 7-13 и 75%-ный ферросилиций до 6; натриевая селитра 14-25; известь 30-40; порошок ферросплава 20-40, плавиковый шпат или криолит остальное (2) .

Йзвестная экзотермическая смесь составлена так, что количество 30 экзотермических веществ компенсируют затраты тепла на нагрев образующейся жипкой шлакометаллической лигатуры до температуры 1600-1650 С. о

Известь и плавиковый шпат s сочетании с продуктами экзотермической реакции: глиноземом и окислами натрия при расправлении обладают высокой рафинирующей способностью. Состав шлака следующий, вес.%! СаО 40-50;

А120 14-28, Ма20 5-8, $102 7-111 жидк и ферросплав 20-40, плавиковый шпат остальное.

Рафинировочный шлак содержит до

5-8% окислов натрия,. температура испарения которого составляет 1290 С..

Окислы натрия в шлаке, получающиеся при сгорании известной экзотермической смеси, не образуют химически проч 9 ных соединений, поскольку все окислы такого шлака имеют, также как и окись натрия, основной характер. При окислении кремния из ферросилиция образуется некоторое количество кремнезема 55 (кислого окисла), однако его недостаточно для связывания полностью окиси натрия в прочные соединения.

Кроме того, имеющиеся в рафинировочном шлаке фторипы при выпуске металла в ковш также испаряются, что приводит к.превьш ению загрязненности атмосферы фторидами.

При выпуске жидкого металла, имеющего температуру 1600-1650 С, в ковш о на образующуюся в результате сгорания экзотермической смеси шлакометаллическую лигатуру происходит интенсивное вьщеление окислов натрия и фторидов. Это приводит к загрязнению атмосферы цека.

Цель изобретения — улучшение санитарно-гигиенических условий труда за счет снижения выделения окислов натрия и фторкдон.

Поставленная цель достигается тем, что экзотермическая смесь для получения шлакометаллической лигатуры, содержащая восстановитель, натриевую селитру, известь и порошок ферросплава, дополнительно содержит кремнезем при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Восстановитель 13-20

Натриевая селитра 24-30

Порошок ферросплава 20-.30

Кремнезем 15-28

Известь Остальное,. Важнейшей характеристикой экзотермических смесей является термичность, расчет которой основан на решении материального и теплового баланса их горения, Принимается, что количество тепла, выделяемого при горении смесей, достаточно для нагрева компонентов образующегося шпака до температуры жидкой стали в ковше, например 1600 С.

Расчетами установлено, что для нагрева шпака до 1600 С термичность предлагаемой смеси должна составлять

3500 кДж/и, что сос тветствует 13%

I алюминиевого порошка (пример 1) или 20% силикокальция (пример 2).

При меньшем содержании горячего компонента (восстановителя) предлагаемая экзотермическая смесь не горит и нельзя получить жидкую шлакометаллическую лигатуру, а содержание восстановителя больше верхнего предела приводит к увеличению их стоимости и ухудшению свойств шлака.

Восстановители (алюминий, кремний, кальций, магний и их сплавы) окисляются раньше этих элементов в соста320 4

0,6, что приводит к увеличению содержания глобупей в металле.

Применение порошка ферросплава (фракция 3-5 мм) обусловлена механизмом образования шлакометаллической лигатуры. Поскольку горение смеси является объемным, то порошок ферросплава, находящийся в контакте с окислителем и восстановителем, успевает расплавиться и нагреться до темнературы жидкой стали (1600 С).

Применение кусков ферросплава более 5 мм не позволяет получить жидкую шлакометаллическую лигатуру.

Верхний и нижний пределы по содер.жанию ферросплава выбираются в зависимости от решаемых задач по рафинированию стали, например степени удаления оксидных и глобулярных включений зависящих от содержания компонентов шлака, в частности кремнезема, и необходимостью введения в сталь заданного количества легирующего элемента.

Составы предлагаемой экзотермической смеси в примерах 1-3 приведены .в мас.X.

При уменьшении содержания кремнезема в смеси менее 15Х (пример 2) происходит увеличение основности 4О

Шлака и появление в металле глобуляр* ных включений более 2,0 балла.

При увеличении кремнезема более

28Х в шлаке (пример 1) резко увеличивается его вязкость (более 3 П), что 4> также приводит к ухудшению его ра- финировочных свойств по отношению к оксидам.

Содержание извести в смеси должно обеспечить получение заданной 5О основности шлака 0,4-0,6.

Верхний и нижний пределы содержания извести в предлагаемой экзотермической смеси должны обеспечить не. обходимую основность шлака соответ.ственно 0,4-0,6. При увеличении содер.. жания извести выше верхнего предела основность шлака повышается более

11

26

3 1 1.00 ве ферросплавов, поскольку они имеют большее сродство к кислороду по сравнению с ферросплавами. Содержание натриевой селитры находится в стехиометрическом соотношении с восстанови- 5 телем.

После сжигания экзотермической— смеси предлагаемого состава в ковше образуется шлак, вес.Х: А120 0,126; Na<0 10, "СаО 10-17; М02 32- 10

45 жидкий ферросплав 20-30.

При содержании в шлаке кремнезема 30-45Х практически не происходит выделения в атмосферу цеха окислов натрия .(кремнезем связывает их в 1у прочные соединения). Поэтому для, смеси (пример 1) с алюминиевым nopamком, чтобы получить шлак с содержанием кремнезема ЗОХ, необходимо в предлагаемой экзотермической смеси иметь 28Х кремнезема. При использовании силикокальция (пример 2) для получения в шлаке кремнезема 45Х необходимо в смеси иметь 15Х кремнезема. 25

Для обеспечения удаления глобулярных включений, например, в подшипниковой стали, шпак должен иметь осCaO+Na O нов ность -т — — — в пределах 0, 4SiO<+Al>Og

0,6.

Следовательно, для исключения вьделения в атмосферу окислов натрия и обеспечения удаления из металла глобулярных включений содержание кремнезема в смеси должно быть 1535

28X..

Пример 1.

Алюминиевый порошок !3

Натриевая селитра 24

Порошок марганца 20

Кремнезем 28

Известь, 15 °

При сгорании экзотермической смеси образуется шлакометаллическая лигаг тура следующего состава, вес.Х: глинозем 26, окись кальция 16,, окись натрия 7, кремнезем 32, металлическая лигатура 20.

Пример 2.

Силикокальций

Натриевая селитра

Порошок хрома

Кремнезем

ИзвестьПри сгорании экзотермической смеси образуется шлакометаллическая лигатура следующего состава, вес.X: окись кальция 16, окись натрия 10; кремнезем 45; металлическая лигатура 30.

Пример 3.

Алюминиевый порошок

Силикокальций

Натриевая селитра

Порошок титана

Кремнезем

Известь

1100320

Экзотермическая смесь

Содержание вредных примесей, мг/мз

Фториды Щелочи

Известная

Предлагаемая

202,8

3,0

7,2

Следы

Составитель К ° Сорокин

Редактор Т. Веселова уехред А.Кикемезей, Корректор Л. Пилипенко

Заказ 4548/24 Тираж 540

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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

При сгорании экзотермической смеси образуется шпакометаллическая Ч1игатура следующего состава,sec.X: глинозем 7; окись кальция 17; окись натрия 7 кремнезем 45, металлическая лигатура 25.

Таким образом, шлакометаллическая лигатура, получающаяся при сГорании экзотермической смеси содержит 3245Х кремнезема.

IIpo этом образующийся кремнезем (кислый окисел) связывает окислы нат-. рия (основной окисел) в прочные соединения, в результате чего йсключается выделение в атмосферу цеха окислов l5 натрия. Кроме того,- за счет исключения из состава предлагаемой экзотермической смеси фторидов, являющихся источником образования плавиковой кислоты и других фтористых соедине- 20 ний, не происходит загрязнения атмосферы цеха фторидами.

Данные по определению- в дыме вредных примесей при рафинировании стали приведены в таблице. 25

При использовании предлагаемой экзотермической смеси концентрация фторидов почти s 70 раз меньше по сравнению с известной. Это обусловлено тем что она не содержит плавикового,шпата..При применении предлагаемой экзотермической смеси исключается выделение щелочей (окислов. натрия), так как при введении в состав смеси кремнезема в получаемом шлаке образуются до 32-457. двуокиси кремния, которая связывает окислы натрия в прочные соединения.