Способ рафинирования расплавленного металла

 

1., СПОСОБ РАФИНИРОВАЙМ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА под Слоем шлака в мартеновской печи, включающий введение в ванну окислителя и углеродистого материала, тем, что. отличающийся с целью снижения температуры дефосфорации, повьшения эффективности дефосфорирующего действия шлака и снижения расхода низкофосфористых материалов для выплавки стали, углеродистый материал фракцией 1070 мм вводят на участок поверхности шлака, расположенный со стороны подачи факела на 1/6-1/3 длины ванны и удаленный от задней стенки печи на 1/3-1/2 ширины ванны, через 2-5 мин после введения окислителя в количестве 0,02-0,06 от массы введенного окислителя. 2. Способ ПОП.1, отличаюСЛ щийся тем, что цикл введение окислителя - введение углеродистого материала повторяют 2.-3 раза с интервалом 15-30 мин.

GOIO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) + (11) 4(5ц С 21 С 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к ЪР %/Л. юд, у, — 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3616142/22-02 (22} 01.07.83 (46) 28.02.85. Бюл. N - 8 (72) В.М.Бреус, В.И.Гудов, M.Ä.móâàлов, В.A.Íîñîâ, Б.Г.Соляников, В.M.Ëåâèí, В.Х.Вакуленко, Ю.В.Беляшов, M.M.Òîêàðåâ и В.К.Мягких (71) Металлургический ордена Трудового Красного Знамени завод им.А.К.Серова (53) 669.18(088.8} (56) 1. Типовая инструкция по выплавке стали в основных мартеновских печах. Днепропетровск, Минчермет СССР, 1978, с. 8-10.

2. Сельский В.И. и др. Черная металлургия. Бюллетень научно-технической информации, 1977, В 9, с ° 35;

36. (54) (57) 1., СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ

РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА под слоем шлака в мартеновской печи, включающий введение в ванну окислитеf ля и углеродистого материала, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры дефосфорации, повышения эффективности дефосфорирующего действия шлака и снижения расхода низкофосфористых материалов для выплавки стали, углеродистый материал фракцией 1070 мм вводят на участок поверхности шлака, расположенный со стороны подачи факела на 1/6-1/3 длины ванны и удаленный от задней стенки печи на

1/3-1/2 ширины ванны, через 2-5 мин после введения окислителя в количестве 0,02-0,06 от массы введенного окислителя.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем* что цикл введение

t окислителя — введение углеродистого материала" повторяют 2.-3 раза с интервалом 15-30 мин.! 11425

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам рафинирования стали в мартеновских печах.

Типовая технология рафинирования мартеновской плавки без применения кислорода состоит в том, что расплавленный и нагретый до 1550-1570ОС металл подвергают окислительному рафи-. нированию, вводят в ванну окислитель }p (железную руду, агломерат, окалину и т.п.). При этом окисляются кремний, марганец, фосфор, углерод и др. легкоокисляемые примеси. После окислеi ая примесей и перевода их в шлако- 15 вую фазу скачивают большую часть шлака и наводят новый присадками извести, боксита и прочих флюсов (1) .

Однако в этом способе недостаточно полно используются дефосфорирую- 2б ,Щие свойства печных шпаков, поскольку начало присадки окислителей возможно без удлинения плавки только при относительно высокой температуре {более 1550-1570 С), когда термодинамические условия окисления фосфора неблагоприятные.

Ранняя присадка окислителя в конце периода плавления или в расплавленный металл при температуре ниже 1550 С, когда термодинамические условия для удаления фосфора наиболее благоприятны, приводит к значительному охлаждению ванны, увеличению продолжительности плавки и затрудне35 нию скачивания шлака, что в ит:оге не способствует дефосфорации металла.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ рафи-40 нирования расплавленного металла под слоем шлака в мартеновской печи, включающий введение в ванну окислителя и углеродистого материала (2j .

Однако данный способ не обеспечи- 45 вает повышение дефосфорирующих свойств шлака и не позволяет снизить расход низкофосфористых материалов для выплавки стали.

Цель изобретения — снижение температуры дефосфорации, повышение эффективности дефосфорирующего действия шлака и снижение расхода низкофосфористых материалов для выплавки стали. 55

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу рафинирования расплавленного металла под

14 2 слоем шпака в мартеновской печи, включающему введение в ванну окислителя и углеродистого материала, углеродистый материал фракцией 10-70 мм вводят на участок поверхности шлака, расположенный со стороны подачи факела на 1/6-1/3 длины ванны и удаленный от задней стенки печи на 1/3-1/2 ширины ванны, через 2-5 мин после введения окислителя в количестве

0,02-0,06 от массы введенного окислителя.

Цикл "введение окислителя-введение углеродистого материала" повторяют

2-3 раза с интервалом 15-30 мин.

Предлагаемый способ основан на повышении дефосфорирующего действия шлака при относительно низких температурах в период наибольшей термодинамической активности фосфора.

В этот период плавки окислителя, согласно типовой технологии, не вводят, поскольку они вызывают охлаждение ванны как за счет физического

1охлаждения, так и за счет окисления углерода и уменьшения величины перегрева металла над температурой ликвидуса. Введение окислителя в ванну при низкой температуре приводит к замедлению процесса и увеличению продолжительности плавки, содержание примесей, в том-числе и фосфора, не уменьшается.

Введением в этот период углеродистого материала достигаются несколько целей: вводимый углерод является дополнительным источником тепла, вводимый углерод взаимодействует с находящимися в шлаке окислами железа с образованием газообразных продуктов — окислов углерода, выделение которых вызывает энергичное перемешивание металла со шлаком и способствует более полному протеканию обменных реакций между металлом и шлаком-, важнейшей из которых в этот период плавки является реакция окисления фосфора.

Для достижения положительных .результатов большое значение имеют режимные параметры осуществления процесса, важнейшими из которых являются место введения углеродистого материала на поверхности ванны в мартеновской печи, размер кусков вводимого углеродистого материала, интервал между введением окислителя и углеродистого материала, соотношение между

1142514

4 количествами введенных окислителя и углеродистого материала.

Место введения углеродистого материала обусловлено конфигурацией мартеновской ванны и особенностью пе- 5 ремешения шлака по поверхности металла в конце плавления — начале доводки. Экспериментально установлено, что доминирующим является поток, который перемещает шлак по поверхности металла от отапливающей головки вдоль задней стенки к противоположному откосу, а затем вдоль передней стенки к отапливающей головке.

Изменение направления шлакового потока (или зарождение его) происходит на участке поверхности, расположенном со стороны подающей головки на расстоянии 1/6-1/3 длины ванны и на 1/3-1/2 ширины ванны от задней стенки печи. Введение углеродистого материала в этот участок обеспечивает достаточно быстрое и равномерное распределение его по большей части поверхности ванны и интенсивное пе- 25 ремешивание шлака по всей поверхности ванны. В том случае, если координаты введения углеродистого материала отличаются от указанных, углеродистый материал по поверхности ванны

1распределяется медленнее, часть его попадает в застойные зоны. эффективность дефосфорации металла снижается.

Использование углеродистого материала фракцией 10-70 мм связано с

35 распространением материала по поверхности ванны и его взаимодействием с окислами железа.

При использовании углеродистого

40 материала мельче 10 мм часть его выносится отходящими газами, а часть материала реагирует настолько быстро, что не успевает распространиться по всей поверхности.

В результате черезмерно активного

45 ,взаимодействия в локальном участке окислительный потенциал шпака нейтрализуется и за счет снижения окисленности шпака ухудшается дефосфо-.

50 рация, а в другие участки шлака ма.териал не попадает и не создаются условия, вызывающие увеличение дефосфорирующих свойств шлака.

При использовании углеродистого материала крупнее 70 мм интенсивность взаимодействия его с окислами железа значительно ослабевает, куски углеродистого материала длительное время плавают в шлаке и мешают нормальному ведению процесса доводки плавки, эффективность дефосфорации снижается.

Введение углеродистого материала через 2-5 мин после присадки окислителя обусловлено необходимостью распределения окислителя в объеме шлака и частичным взаимодействием его с металлом. Обычно это взаимодействие активно протекает в течение первых 2-5 мин. Затем реакция замедляется и ванна успокаивается. Введение в этот момент углеродистого материала приводит к дополнительному перемешиванию металла и шпака и ускорению массообменных реакций, в частности переходу фосфора из металла в шлаковую фазу.

Интервал между присадкой окислителя и углеродистого материала менее 2 мин приводит к черезмерному взаимодействию его с окислителем и снижению эффективности дефосфорации.

Интервал более 5 мин также приводит к недостаточному повышению эффективности дефосфорации, возможно, из-за того, что к этому моменту реакция окисления фосфора значительно замедляется и для ее ускорения в этот момент импульс, сообщаемый присадкой углеродистого материала, становится по-видимому недостаточным.

Соотношение- между вводимыми углеродистым материалом и окислителем

l0,02-0,06 выбрано на основании опытных данных. При таких соотношениях эффект дефосфорации от реализации предлагаемого способа получается наибольшим. При соотношении меньше

0,02 количество углеродистого материала недостаточно для эффективного улучшения дефосфорирующего действия шлака из-за скоротечности взаимодействия его с окислами железа.

При соотношении более 0,06 эффективность процесса снижается из-за того, что проявляется раскисляющее действие углерода и происходит обратный процесс перехода фосфора из шлака в металл.

При недостаточном удалении фосфора или при выплавке стали с особо низким содержанием фосфора цикл

tl введение окислителя — введение углеродистого материала целесообразно осуществить 2-3 раза.

1142! а

Составитель A.Êàõàíîâ

Редактор Н.Киштулинец Техред А.Бабинец

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 659/26 . Тираж 553

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Пример. При выплавке ниэкофосфористой стали в основную мартеновскую печь загружают металлолом и заливают передельный чугун с обычным содержанием фосфора (в металлоломе в среднем 0,0407, в чугуне О, 10О, 15Ж) и шлакообразующие. В конце ..периода плавления шихты или в непосредственно после ее расплавления при

1520-1530оС (при содержании углеро- 10 да 0,6-1%) начинают окислительное рафинирование мартеновской ванны присадкой окислителя, расход которого определяют, исходя из температуры металла, содержания углерода и типа окислителя. Прокатную окалину или сварочно шлак можно вводить в ванну при температурах порядка 1500 С, 0 железную руду и агломерат при более высоких температурах 1520- Ю

1530 С.

Обычно расход окислителя принима:ют до 1,57 от массы стали. Через 25 мин после введения раскислителя, когда интенсивность окислительной реакции начинает несколько ослабевать, в ванну вводят углеродистый материал с размером кусков в поперечнике 10-70 мм. Расход углеродис- 30 того материала принимают в количестве 0,02-0,06 от массы введенного окислителя. При более низкой температуре расход углеродистого материа514 6 ла принимают 0,04-0,06, при более высокой — 0,02-0,03. .Углеродистый материал вводят на поверхность шлака со стороны головки, подающей топливо, на участок, огра- . ниченный координатами 1/6-. 1/3 длины ванны и удаленный от задней стенки на

1/3-1/2 ширины ванны.

В качестве углеродистого материа ла используют коксик, антрацит, электродный бой и т.п.

Затем плавку ведут по обычной технологии. При необходимости получения

/ стали с особо низким содержанием фосфора цикл "введение окислителя— тв введение углеродистого материала проводят 2-3 раза.

Осуществление окислитепьного рафинирования расплавленного металла по предлагаемому способу позволяет снизить температуру начала окислительного рафинирования на 20-40 С, о получить в готовом металле содержание фосфора 0,013-0,015Х за счет повышения эффективности дефосфорирующего действия шлака, сократить продолжительность плавки и снизить расход низкофосфористых материалов.

Общий зкономический эффект по сравнению с .базовым вариантом ñîñтавляет 24 р /т, что соответствует годовому экономическому эффекту при производстве 10 тыс.т. стали—

240 тыс.руб.