Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к выплавке стали в агрегатах с основной футеровкой. Целью изобретения является повышение качества металла, увеличение стойкости огнеупорной футеровки и выхода жидкого металла, а также сокращение длительности плавки. Шлакообразующая смесь для сталеплавильного производства содержит, мас.%: доломит 18-27, материалы, содержащие оксиды железа (конвертерная пьшь или окалина, или шлам мартеновских печей) 55-64, графит 3-7 и основной сталеплавильный шлак 11-15. Применение шихты позволяет повысить качество металла за счет снижения, (-одержания серы па 14-36%, фосфора на 14-24% и неметаллических включений на 16-36Z, увеличить стойкость огнеупорной футеровки на 5-9%, увеличить выход жидкого металла на 2-4%. 4 табл. S сл
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1371979 А1 (51) 4 С 21 С 5/54
ВСГ.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ЬЧ.
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАЮ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4 111133/23-02 (22) 20,06.86 (46) 07.02.88. Бюл. М- 5 (71) Центральный научно-исследовательский институт материалов и технологии тяжелого и транспортного машиностроения (72) С.Г1.Белокуров, В.В.Кривоносов, И.А.Кунцевич, В.Г.Дюбанов, В.И.Александрович, В.P.Ñóëÿãèí, А.В.Пославский, С.Ю.Афанасьев и В.В.Кобзистый (53) 669.18.046.558 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
985064, кл. С 21 С 5/54, 1982.
Авторское свидетельство СССР
Н 765370, кл. С 21 С 5/28, 1980. (54) ШПАКООБРАЗУЮ111АЯ С11ЕСЬ ДЛЯ СТА11Е11ПАВИЛЬНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к выплавке стали в агрегатах с основной футеровкой. Целью изобретения является повышение качества металла, увеличение стойкости огнеупорной футеровки и выхода жидкого металла, а также сокращение длительности плавки. Iilnaкообразующая смесь для сталеплавильного производства содержит, мас.Х: доломит 18-27, материалы, содержащие оксиды железа (конвертерная пыль или окалина, или шлам мартеновских печей )
55-64, графит 3-7 и основной сталеплавильный шлак 11-15. Применение шихты позволяет повысить качество металла за счет снижеHHp. одержания серь> на 14-367., фосфора на 14-247 и неметаллических включений на 16-36, увеличигь стойкость огнеупорной футеровки на 5-97, увеличить выход жидкого металла на 2-47. 4 табл.
1 137197
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к выплавке стали в агрегатах с основной футеровкой.
Цель изобретения — повышение ка5 чества металла, увеличение стойкости огнеупорной футеровки и выхода жидко18-27 ния поверхности контакта металла со шлаком. Оптимальные значения физикохимических свойств и состава шлака, 35 высокая скорость его формирования обуславливают также увеличение стойкости огнеупорной футеровки, выхода жидкого металла, сокращение длительности плавки. Снижение себестоим ".ти 40 стали происходит за счет вывел чия из состава шихты дорогого и фицитного боксита и плавикового шпата, уменьшения расхода извести (известняка).
Использование доломита в указанных пределах способствует формированию печного шлака с оптимальными значениями физико-химических свойств.
Вводимое количество этого материала способствует получению легкоплавких шлаков с относительно низкими значениями температуры начала плавления и вязкости, глубин проникновения магнезиальных шлаков в поры огнеупора меньше, также снижен интервал насыщения печного шлака оксидом магния из футеровки сталеплавильного агрегата. Использование доломита в колиro металла, а также сокращение длительности плавки.
Шлакообразующая смесь содержит доломит, материал, содержащий оксиды железа (конвертерная пыли или окалина, или шлам мартеновских печей), графит и основной рециркуляционный шлак при следующем соотношении компонентов, мас.7:
Доломит
Материал, содержащий оксиды железа (конвертерная пыль или Z0 окалина, или шлам мартеновских печей) 55-64
Графит 3-7
Основной сталеплавильный шлак 11 — 15 25
Повышение качества материала осуществляется за счет снижения концентрации вредных примесей (серы, фосфора), газов и неметаллических включений путем активного формирования шла- gp ковой фазы с оптимальными значениями физико-химических свойств и увеличе9 2 честве менее 18 мас.7. приводит к снижению стойкости огнеупорной футеровки. Увеличение содержания этого материала в составе шихты свыше
27 мас.7 нецелесообразно, так как затягивается продолжительность периода шлакообраэования, металл переокисляется, насыщается газами из печного пространства, шлаки получаются гетерогенные, тугоплавкие с высокой вязкостью, малореакционные, что соответственно снижает и качество материала, его выход, растет продолжительность плавки. Требования к доломиту должны соответствовать ОСТ.
Интенсификация процесса ассимиляции извести (известняка), доломита и формирование активной по отношению к вредным примесям шлаковой фазы с оптимальными значениями физических характеристик (температуры солидуса, вязкости), обеспечивающей в итоге повышение качества металла, стойкости футеровки и сокращение длительности плавки, достигаются установленными пределами расхода материалов, содержащих оксиды железа (конвертерная, пыль или окалина, или шлам и т.п.), в составе предлагаемой шлакообразующей смеси. Кроме того, такие материалы являются дополнительным источником увеличения выхода жидкого металла. В случае содержания материалов менее 55 мас.7 снижается скорость ассимиляции извести (известняка), доломита и формирования шлака.
Последний при этом имеет высокие эначения температуры начала плавления, вязкости и степени гетерогенности,, что приводит соответственно к снижению качества и выхода жидкого металла, увеличению продолжительности плавки. При содержании свыше 64 мас.Х снижается стойкость огнеупорной футеровки, повышается степень окисленности металлической и шлаковой фаз, что также негативно влияет на качество выплавляемой стали.
Применение графита в составе предлагаемой смеси направлено на снижение охлаждающего воздействия со стороны материалов, содержащих оксиды железа, и разлагающегося в процессе плавки доломита, а также он выполняет роль активного антиоксиданта. Кроме того, графит повьш ает стойкость шлаковой пены, что дополнительно предохраняет металл от насыщения газами, 13719 мам ГОСТ.
Применение основного сталеплавильного шлака (конечных конвертерных, мартеновских, электродуговых) увеличивает усвоение доломита, скорость образования гомогенного высокоактив- 45 ного печного шлака, повышает вспенивание последнего, особенно интенсивно в присутствии графита, и соответственно поверхность его контакта с металлом. Основной сталеплавильный
Величина стойкости огнеупорной футеровки оценивается по времени пропитки и растворения огнеупорного образца в пьпаке. Увеличение этого поа при электродуговом процессе экранирует от длинных дуг стены печи, увеличивая срок их эксплуатации. При мартеновском процессе вспенивание шпака улучшает его удаление из сталеплавильной ванны, сокращая продолжительность плавки. Графит увеличивает поверхность контакта шлакометаллической фазы, стабилизирует развитие процес=а шлакообразования по пути рафинирования металла от серы, фосфора, газов и неметаллических включений, повышает дополнительно выход жидкого металла за счет восстановления оксидов железа. При этом также увеличивается стойкость футеровки, сокращается продолжительность плавки и расширяется возможность увеличения расхода стального лома при использовании укаэанной шихты в конвертерном процессе. Содержание графита менее 3 мас.7. не устраняет охлаждающего воздействия от использования материалов, содержащих оксиды железа, и доломита, процесс шлакообразования затягивается, стойкость шлаковой пены падает, растет степень окисленности металла и шлака. Отсюда неизбежно снижается качество стали, падают выход жидкого металла и стойкость футеровки, увеличивается длительность плавки. Содержание графита свыше
7 мас.7 нецелесообразно, так как приводит к активному пенообразованию, преждевременному сходу шлака из печи, потерям шихтовых материалов и металла. Графит по физико-химическим показателям должен соответствовать норшлак, являясь носителем корольков и оксидов железа, служит дополнительным источником увеличения выхода жидкого металла в результате взаимодействия с графитом. Кроме того, применение сталеплавильного шлака улучшает условия удаления печного шлака из сталеплавильной ванны в мартеновском и электродуговом процессах, что веI0
2с
79
4 дет к сокращению общей продолжительности плавки. В случае содержания основного сталеплавильного шлака менее 11 мас.7 снижаются скорость шлакообразования, контактная поверхность шлакометаллической фазы и соответственно рафинирующая способность шлака, уменьшаются степень усвоения и извлечения железа из шлака, возрастает продолжительность плавки. Повышение содержания основного сталеплавильного шпака (свыше 15 мас.7) неблагоприятно влияет на ход шлакообразования: энергичное вспенивание при избыточном количестве образующегося в данном случае печного шлака приводит к его раннему самопроизвольному скачиванию, что затрудняет нормальное протекание технологического процесса, растут потери металла и шихтовых материалов, требуются дополнительные затраты на исправление такого печного шлака.
Пример. Проводят плавку в основной электродуговой печи. Расход шлакообразующей смеси составляет 46 кг/т.
В табл. 1 представлены варианты количественных составов шлакообразующей смеси, которые были использованы на плавках: 1 и 2 варианты плавок соот етствуют граничным содержаниям компонентов; вариант 3 — среднему содержанию; варианты 4 и 5 — отличным от предлагаемого состава;
6-9 — в составе смеси отсутствует один из компонентов предлагаемой шихты. В табл. 2 и 3 приведены данные по химическим составам материалов, содержащих оксиды железа, и основных сталеплавильных шлаков.
В качестве известной смеси используют состав, мас.7: доломит 20; конвертерная пыль 17,5; флюоритовый известняк 15; боксит 25; известняк 22,5.
Выплавка стали с использованием предлагаемой смеси (табл. 4) повышает качество металла за счет снижения концентрации серы на 20-25 мас.7., фосфора на 16-20 мас.7, водорода на
19-26 мас.7, неметаллических включений на 16-21 мас.7, кислорода на 3237 мас.7.
11 — 15 а блица
Плавка
Содержание компонентов в смеси, мас.Е
Графит Основной
Доломит
Материал,содержащий оксиды сталеплавильный шлак железа
18
55
13
5
59,5
22,5
17
53
13
12
57
31
64
64
137197 каэателя в отличие от применения известной шихты составляет 9 мин. Выход жидкого металла также возрастает за счет снижения количества магнитной фракции в шлаке на 2-3 мас.X. Сокра6 щение периода плавления в электродуговой печи составляет 10-15 мин. Значительная роль в достижении положительного эффекта от использования предлагаемой шихты отводится шлаковой фазе, значения температуры начала плавления которой, по сравнению с применением известной шихты, ниже на
30-35 С, а вязкость на 0,25-0,3 Н с/м . 5
Кроме того, время плавления натурных шлаковых образцов сокращается на 34 мин. Последнее подтверждает положение о более высокой скорости формирования шлаковой фазы в предлагаемой смеси.
В случае использования шихты с отличными от предлагаемых пределами расхода компонентов (плавки 4 и 5, табл. 1) не достигается поставленная цель (табл. 4): ухудшается качество металла, снижаются стойкость футеровки и выход жидкого металла, увеличивается длительность плавки. Применение флюсующих шихт планок 4 и 5 не обеспечивает формирование шлаков с оптимальными значениями физико-химических характеристик: состав 4 — шлаки избыточно жидкоподвюкные, высокая степень окисленности шлакометаллической фазы; состав 5 — шлаки гетерогенные, тугоплавкие, вязкие, поверхность контакта металла и шлака мала (в срав. кении с плавками 1-3).
При применении составов смесей по плавкам 6-9 (табл.1) поставленная цель не достигается.
Формула изобретения
Шлакообраэующая смесь для сталеплавильного процесса, включающая доломит и материал, содержащий оксиды железа (конвертерная пыль или окалина, или шлам мартеновских печей), отличающаяся тем, что, с целью повышения качества металла, увеличения стойкости огнеупорной футеровки и выхода жидкого металла, сокращения длительности плавки, она дополнительно содержит графит и основной сталеплавильный шлак при следующем соотношении компонентов, мас.Х:
Доломит 18-27
Материал, содержащий оксиды железа (конвертерная пыль или окалина, или шлам мартеновских печей), 55-64
Графит 3-7
Основной сталеплавильный шлак
В о
М
В
Ф
О сч
I 1
° В
В аСа
В е»ф
В В
D D оь
О о сс!
cv е СВС
1 I е сч
It о р и
В В о
С»
В о о о
М сп
О
d и о ф
7 с! ч(о о!! о о
В о о!
М о
А ф ° cca
CaI
М ф ! I ф л
CV В
D сч и ! 1 с» Ф
1371979 о ! к !
-(I
Ю о
Q C»
1 1 1 в ata O л
1 I I
Са1 аСа сч Ф сч - с! л О М
D.Ф сч О сч сч сч л ю о в ata
1 f 1
Q 3 an
1 1
)s3 (( а 3
1371979
1 1
Ц 4 о
Cf Э.E о 1- о а о
О О О И И Ф И О И О
Сс1 СЧ СЧ»- СЧ СЧ СЧ O СЧ Сл!
1 1 ! 1 1 1 1 1 1
ЗХ
1 Х Ж
Х а3 Х Э
Э Э Я л,о
Э Х К
Сс! Ф О
CV - СЧ СЧ
О О О О л л
О О О О!
1-1
СС!
Ц
Ц
О cd
О Е л ). » QJ
Х о- X
И с. 11 CO Ф W О CO CV л л л л л
С 1 С 4 <4 СЧ СЧ СЧ Сс1 Сл) СЧ С \
Э 1 ц оо
cd 1
1 О
QJ 1
X I
Э 1 о о
Х 1 ж I а 1
Э I
И O
СЧ С»4 СЧ
О О О л л
О О О
И
СЧ СЧ СЧ . СЧ
О О О О л л
О О О О 0 л
С»4 СЧ СЧ
О О О л л
О О О
O 1
1 î
О 0 И 0
С 4
О О О О л л л л
О О O О
Ф О
» C»4
О О л
О . О
СЧ О
C«J СЧ СЧ
О О О л л
О О О
СЧ
О л
О л ж
1
Х 1 IQ О
Х Х Х
>Х cd Х
X Х 9 5 5
И л
И СЧ сЧ С»1 < < < Ф И 0 1
СС!
Х Х
QJ О Х аcd QJ
Ф а !
О
cQ 1 л
Ф w u w л л с cn л сп
О
Сс! Х 1 Э cd
X E» Х э а
Ql ОХ ХОЙлХ са o,ðаokm м5
СЧ O» — Ch С») СЧ С0 С»1 СЧ
С 4 с 1 С»1 СЧ СЧ СЧ с»1 СЧ С 4
И И И И И1
И СЧ СЧ СЧ о- < - 0 С ) Сл) ° » л л л л л
О O О О О О О О О О л оо
1 Е» М
И О б U
Л !с 5 х
1 cd
Ql а 1
QJ сб О а О
O О И О 0 0 Ф О
° — СЧ»- С4
О
СЧ
И л
CO
E
О
Э СЧ с И 0
Э
С ) ctj
1 Ж Х
СО
cd л
E !»
О JC
1 л co cn о 5 о
1 Р3
Х ц о
«Q QJ
М Х
О
I cQ
Х
О
O Э
Ь Х
cd 1
С:(Э о !." х аЭIQ5
Э Ц X л
cd
М
U cd 0
Е а л
Э сО
)g O M
О а
СС!
Ch И 0 И Ch CCc
О О О О О О л л л л
О О O О O О
Ф И 0 СЧ Ф л 1 0
О О О О О О л л л л л
О О O O О О
СЧ О л л
О О л л
О О
Ф Ю
И 0
О О л
О О
