Синтетический шлак для внепечной обработки хромсодержащих сталей

 

1. СИНТЕНТИЧЕСКИЙ ЮТАК ДЛЯ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ ХРОМСОДЕРЖАИИХ СТАЛЕЙ, включающий известь, гли 1 .. iMbJi нозем и кремнезем, отличающийся тем, что, с целью снижения окисления хрома в металле и уменьшения стоимости синтетического шлака, в качестве источника глинозема и кремнезема вводят отработанный катализатор ИМ-2201 при следующем соотношении компонентов, мас.%: Известь40-70 Отработанный катали ,затор ИМ-2201 30-60 2. Шлак по п. liотличающий с я тем, чтоотработанный катализатор ИМ-2201содержит, мас.%: , Двуокись хрома . 10-15 Двуокись кремния 10-15 g Окись кальция 0,5-1,0 (Л Окись магния0,2-0,4 Двуокись алюминия Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 С 21 С 5 54

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3524544/22-02 (22) 23. 12. 82 (46) 07. 07. 84. Бюл. Р 25 (72) М.И. Гасик, A.Ï, Горобец и Н.М. Головань (71) Днепропетровский металлургический институт (53) 669.18.046.58(088.8) (56) 1. Сборник технологических инструкций по выплавке стали в основных дуговых электропечах. ТИ.CT-0-77.

Завод " Днепроспецсталь, Запорожье, 1977, с. 391.

2. Авторское свидетельство СССР

9 417485, кл. С 21 С 5/54, 1974 (54) (57) 1. СИНТЕНТИЧЕСКИЯ ШЛАК

ДЛЯ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ ХРОМСОДЕРЖАШИХ CTMIEN, включакщий известь, глиf

09) (И) нозем и кремнезем, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения окисления хрома в металле и уменьшения стоимости синтетического шпака, в качестве источника глинозема и кремнезема вводят отработанный катализатор ИМ-2201 при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Известь 40-70

Отработанный катали.затор ИМ-2201 30-60

2. Шлак по п. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что отработанный катализатор ИМ-2201 содержит, мас.В:, Двуокись хрома 10-1 5

Двуокись кремния 10-15 Я

Окись кальция 0,5-1,0

Окись магния 0,2-0,4

Двуокись алюминия Остальное

1101454

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использова- но при внепечной обработке хромсодержащих сталей.

Обработка высококачественных спе5 циальных сталей синтетическими шлаками обеспечивает снижение содержания вредных примесей (серы, кислорода) и неметаллических включений.

Известна шлаковая система для производства синтетических шлаков для внепечной обработки стали, которая с целью обеспечения высокой раскислительной и десульфурирующей способности-, малой вязкости и низкой температуры плавления, содержит, 15 мас.%: А1 ОЗ 38,44; СаО 48,55;

Si0g3; FeO 1 NgO .3; T10g 1, 5 (1) .

Однако укаэанный базовый состав синтетического шлака ограничивает возможности микролегирования качест- 2р венных сталей, например.хромистых.

Напротив, в процессе обработки сталей синтетическими шлаками окисляется ряд иегирующих компонентов стали (кремний, хром, титан и др) и, кроме того, про-25 исходит восстановление иэ шлакового

I асплава кальция и алюминия - элементов, способствукщих образованию вредных глобулярных включений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является синтетический шлак (2), включающий известь, кремнезем, окислы сопутствующих металлов и глиноэемсодержащий компонент при следующем соотношении ингредиентов, 35 мас.%:

Известь 11-25

Кремнезем 3-18

Окислы сопутствую. щих металлов 1"7, 49

Глинозем Основа

При решении задач рационального использования сырьевых ресурсов черной металлургии становится актуальной проблема использсвания отходов 45 отраслей промышленности с заменой глиноэемсодержащих компонентов в процессе производства синтетического известково-глиноземистого шлака, Для получения шпаков системы СаО- 50

%1 03 наряду с не дефицитным сырьемлэвестью, применяются дорогие глино земсодержащие компоненты: глинозем по ГОСТ 6912-74 марок Г-00 - Г-3 стоимостью 145-168 руб/т, электро- 55 корунд ЭН по ТУ 2-036-255-75 марки

14А стоимостью 200 руб/т. Высокая стоимость глиноэемистых продуктов значительно снижает зкономические .показатели процесса рафинирования 6О стали.

Пелью изобретения является снижение окисления хрома в металле и уменьшение стоимости синтетического шлака.

Поставленная цель достигается тем, что а синтетическом шлаке, включающем известь, глинозем и кремнезем, в качестве глинозема и кремнезема вводят отработанный катализатор

ИМ-2201 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Известь 40-70

Отработанный катализатор ИМ-2201 30-60

При этом, отработанный катализа- тор HN-2201-содержит, мас.В:

Двуокись хрома 10-15

Двуокись кремния 10-1 5

Окись кальция О, 5-1,0 .Окись магния 0,2-0,4

Двуокись алюминия Остальное

Содержание компонентов, шихты, взятых в укаэанном соотношении обеспечивает получение синтетического шлака следующего состава, мас.Ф:

Са 40-60; А1 03 30-45; SiOz 7-14;

Св 03 4-6;, NgO О, 15-0, 25.

Укаэанный интервал концентраций

СаО и А1 03 в синтетическом шлаке обеспечивает необходимые технологические характеристики расплава. Преде лы содержания S10g в указанном составе шлака не снижают рафинщх вочной способности состава.

Отличительной особенностью предлагаемого шлака является наличие в нем содержаний Cr O в количестве 46Ъ, введенного отработанным катализатором. ИМ-2201. При обработке металла шлаком, содержащих Cr O3 в укаэанных количествах, хром из окисной фазы шлакового расплава может восстанавливаться как углеродом металлического расплава 2/3 CrZO> +2(С)мз

= 4/3 Cr + 2 СО, так и при раскисле. нии металла сильнодействующими раскислителями, .например алюминием

2/3 Cr O> + 4/3 (Al)z - 2/3 Ale

+ 4/3 Cr.

При содержании хрома менее 4% исчезает эффект заметного восстановления хрома в расплав металла, а при содержании хрома оолее"$% - существенно возрастает вязкость шлака,, что снижает эффект рафинирования металла.

В идентичных лабораторных условиях проведен сопоставительный анализ ,свойств синтетического шлака, полу.ченного иэ шихты предлагаемого состава и известной. При проведении исследований и отработке технологии внепечной обработки стали опробовался отработанный катализатор ИМ-2201 предлагаемого химического состава, представляющий собой пылевидную фракцию серо-зеленого цвета. Указанный катализатор применяется, например, на

Стерлитамакском заводе нефтехимического синтеза в количествах до

10,0 тыс.т. в год.Абсолютные обьемы его использования в нефтехимическом

1101454 синтезе,в настоящее время составляют около 60 тыс.т в год с перспектйвой его дальнейшего увеличения.

Проведена выплавка синтетического; шлака с использованием извести и отработанного катализатора ИМ-2201 путем сплавления компонентов в печи

Таммана. Составы исходных композиций приведены в таблице.

Металл, соответствующий по химическому составу нормативным требованиям ГОСТ 801-60 составу стали ШХ15, выплавляли в 30 кг дуговой печи с основной футеровкой. Перед выпуском металла в чайниковый ковш сливали синтетический шлак в количестве 3-5% от веса металла. Выпуск металла производили при 1650ОC и затем разливали металл в слитки развесом 15 кг.

Слитки проковывали на заготовку

40х40 мм, вырезали образцы металла для количественной металлографии с целью определения степени загрязненности металла включениями и для химического анализа на содержание .легирующих элементов. Результаты исследования качества металла и составов рафинировочных шлаков приведены s таблице.

Анализ полученных данных позволил определить оптимапьное соотношение компонентов шихты для рафинировочного шлака. Введение в шихту для выплавки синтетического шлака отработанного ката изатора ИМ-2201 в количестве менее ЗСЪ приводит к увеличению вязкости шлака из-за высокого содержания в синтетическом шлаке СаО, а при введении его в количестве более

60%, вследствие повышения содержания

A1g 03, также проьсходит загущению шпака, что не обеспечивает рафинирование металла от неметаллических включений. На плавках с содержанием отработанного катализатора ИИ-2201 меньшим 30 и большим 60В иэ-эа высо" кой вязкости шлака не развиваются процессы восстановления хрома из шлаковой фазы в металл.

Таким образом, проведенные исследования определили оптимальный состав шлакообразукщей смеси, мас.Ъ: известь 55; отработанный катализатор ии-2201 45.

Использование для обработки металла синтетического шлака, выплавленного нэ шнхты указанных составов, позволяет повысить содержание хрома в подшипниковой стали в среднем на

0,14В.

Использование синтетического шлака, выплавленного с глиноземсодержащим отработанным катализатором

ИМ-2201, позволяет не только повысить технико-экономические показатели процесса производства синтетического шлака, но и снизить на 0,2% расход

10 хромистых ферросплавов.

Экономический эффект от применения изобретения достигается путем замены глиноземистых продуктов при производстве синтетического известково-глино g земистого шлака на отработанный катализатор ИМ-2201 и путем снижения удельного расхода хромистых ферросплавов при выплавке хромсодержащих марок сталей.

При поставках отработанного катализатора ИМ-2201 для использования в качестве шихты для выплавки синтетического известково-глиноземистого шлака ориентировочная стоимость составляет 25 руб/т (при поставках в

25 затаренном виде).

Пересчет стоимости отработанного катализатора ИМ-2201 на модуль 100%

М20 пРиводит к цене 100% А1 О 33,338, 5 руб/т при содержаниях Al

30 катализаторе 75-65% соответственно. для оценки эффективности замены электрокорунда марки ЭН по ТУ

2-036-255-75 стоимостью 200 руб/т отработанным катализатором HM-2201 с модулем 100% .А120 стоимостью в среднем 35 руб/т необходимо учитывать, что шихта для производства известково-глиноземистого шлака состоит из

400 кг электрокорунда ЭН 400 кг извести и 200 кг отработанного синтетического шлака, причем экономия при производстве 1 т известковоглиноэемистого шпака с заменой электрокорунда ЭН отработанным ката45 лнэатором ИМ-2201 составляет бб руб/т шлака.

Так как расход синтетического из вестково-глиноземистого шпака при впеченной обработке сталей составляет 40-60 кг/т стали, то экономический эффект при обработке стали ,синтетическим шлаком, выплавленным с

;заменой глиноземсодержащего компонен:та отработанньм катализатором ИМ2201 составляет 2,5-4,0 руб/т стали.

1101454

Реагент, % аCr, абс.%

Известь 1редлагаемой

0,00.О, 341

1100

1400

0,183

0,18

60

45

1300

0,197

0,19

70

1400

0,211

0,06

900

25

О, 228

0,02!

Известной*

1300

0,201 0,00 Продолжение таблицы

Состав шлака

1 1

Примечание

Al О 830 Cr О MgO

СаО

Предлагаемой

29,1

l5,1 6,9

0,31

Шлак густой

41,5

12,9 5,8

0,23

34,2

9,7

0,21

57, 1

31,4

7,8

4,7

0,17

6 4 3,8 0,11

67,4

1 Известной

19,8

12,8 2,14 0,24 т1О 0,8

22,1

58,3

Ф

Состав известной шихты, мас.Фг известь 20; глинозем 65; кремнезем 15.

ЭНИИПИ Заказ 4724/14 Тираж 540 Подписное

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

Количество плавок шихты

Количество плавок шихты

Отходы нефтекимического производства

Количество синтетичес кого шлака, г

Содержание неметаллиеских включений в металле, об.В