Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству в электронных печах ниобийсодержащих сталей. Целью изобретения является увеличение степени усвоения ниобия и качества выплавляемой ниобийсодержащёй стали. Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса содержит, мае.%: ниобийсодержащий шлак 58-74, известь 24-38, углеродсодержащий материал 0,2-1 и магнезитовьй порошок 1,8-3. Применение смеси позволяет увеличить степень усвоения ниобия на 5-7%, уменьшить содержание серы на 25-35%, неметаллических включений на 26-28% и уменьшить содержание водорода в стали на 32-35%. 2 табл. te (Л с:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (111

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4269716/23-02 (22) 11.05.87 (46) 28 ° 02.89. Бюл. 1(8 (71) Центральный научно-исследовательский институт металлургии и материалов (72) С.М.Белокуров, В.В.Кривоносов и В.В.Киселев (53) 669. 15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 870447, кл. С 21 С 5/52, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ð 1067056, кл. С 21 С 5/521 1984. (54) ШЛАКООБРАЗУ10ЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к области

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству в электропечах ниобийсодержащих сталей.

Целью изобретения является увеличение степени усвоения ниобия и качества выплавляемой ниобийсодержащей стали.

Предложенная шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса содержит ниобийсодержащий шлак, с 0,8-, 7,57 оксида ниобия (V) и 60-70Х оксида алюминия и известь, углеродсодержащий материал и магнезитовый порошок при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Ниобийсодержащий шлак 58-74

Известь 24-38

Углеродсодержащий материал О, 2-1

Магнеэитовый порошок 1,8-3 (А) 4 С 21 С 5/54 С 22 С 35/00 металлургии, в частности к производству в электронных печах ниобийсодержащих сталей. Целью изобретения является увеличение степени усвоения ниобия и качества выплавляемой ниобийсодержащей стали. Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса содержит, мас.Ж: ниобийсодержащий шлак 58-74, известь 24-38, углеродсодержащий материал 0,2-1 и магнеэитовый порошок 1,8-3. Применение смеси позволяет увеличить степень усвоения ниобия на 5-7Х, уменьшить содержание серы на 25-35Х неметаллических включений на 26-287 и уменьшить содержание водорода в стали на

32-35Х. 2 табл.

Предложенный состав шлакообраэующей смеси позволяет увеличить значение восстановительного потенциала, а7 формирующегося в печи известковоглиноземистого шлака, а также поверхность его контакта с металлом.

Избыток углерода позволяет восстановить высший оксид ниобия (V) ниобийсодержащего шлака до металлического ниобия через образование низших оксидов этого элемента и карбида ниобия. Карбид ниобия учавствует не только в процессе выделения дисперсных карбонитридов ниобия, определяющих упрочнение стали, но и активизирует собственно восстановительные реакции выделения металлического ниобия. Образующийся при этом комплексе (:восстановительных реакций оксид углерода усиливает барботаж сталеплавиль3 146 ной ванны, что увеличивает поверхность контакта шлаковой и металлической фаз, а следовательно, благоприятствует протеканию процессов десульфурации, дегазации металла и удаления неметаллических включений, способствует развитию обменных процессов перехода ниобия из шлака в металл. Наряду с этим магнезитовый порошок, являясь источником оксида магния и, соответственно, анионов кислорода, препятствует развитию процесса формирования сложных кислородных анионов алюминия, существенно повышающих вязкость известково-глиноземистого шлака в печи, а также обеднения концентрации ионов кислорода в поверхностном слое набивной части пода печи. Таким образом„ магнезитовый порошок, способствуя формированию печного шлака с оптимальными значениями физико-химических свойств, положительно влияет на скорость обменных процессов, увеличивает при этом значения качества и степени усвоения ниобия, а также., препятствует разрушению набивного слоя подины, увеличивает стойкость огнеупорной футеровки печи, а также дополнительно предотвращает загрязнение металла экзогенными неметаллическими включениями (продуктами разрушения футеровки).

В качестве углеродсодержащего материала могут применяться кокс (ГОСТ 17497-72, ГОСТ 9093-74), графит аморфный литейный (ГОСТ 542074), графит кристаллический (серебристый) литейный (ГОСТ 5279-74). Использованйе углеродсодержащего материала в количестве менее 0,2 мас.X снижает значение восстановительного потенциала шлаковой фазы, поверхности контакта металла и шлака, а следовательно, ухудшает качество металла, уменьшает степень усвоения ниобия. Расход углеродсодержащего материала свыше 1 мас.7. нецелесообразен, так как связан с его перерасходом и удорожанием стали без повышения степени усвоения ниобия и качества стали.

Химический состав и технологические характеристики магнезитового порошка соответствовали требованиям

ГОСТ 10360-63. Применение магнезитового порошка в количестве менее

i 8 мас.X не предохраняет футеровку

1769 от разрушения, растет концентрацйя сложных кислородных анионов алюминия, а при расходе этого компонента свыше 3 мас.7 происходит гетерогенезация шлаковой фазы, ухудшаются ее рафинировочные свойства, снижается степень усвоения ниобия металлом.

Ниобийсодержащий шлак, как и в известной шлакообразующей смеси, содержит, мас. : оксид ниобия (V) 0,87,5; оксид алюминия 60-70 и оксид кальция — остальное.

Известь используют по ГОСТ 917970. Количество ниобийсодержащего шлака менее 58 мас.X не обеспечивает достижение заданной концентрации ниобия в металле. В случае его расхода свьш е 74 мас.X формируется печной шлак с низкой концентрацией оксида кальция и, соответственно, ухудшаются рафинировочные свойства такого шлака по отношению к сере. Применение извести в количестве менее

25 24 мас.X также связано с получением печного шлака с недостаточным для развития рафинировочных процессов количеством оксида кальция. В случае содержания извести в смеси выше

30 38 мас.X шлаковая фаза в печи гетерогенная с высоким значением температуры плавления, вязкости, что негативно влияет на качество металла и степень усвоения ниобия.

Пример. Смесь для шлакообразования и легирования стали вводили в дуговую электропечь садкой 5 т с основной футеровкой в восстановительный период плавки сразу после

40 полного скачивания окислительного . шлака. Расход смеси составлял 21 кг/т стали при концентрации оксида ниобия (V) в ниобийсодержащем шлаке

7,5Ж и 146 кг/т при 0,8Ж оксида нио45 бия (V), Выплавляли сталь марки

25ФБЛ с содержанием ниобия 0,030,.06Х.

В табл.1 представлены составы известной смеси и предложенной смеси, в табл.2 — свойства стали:варианты 1 и 2 соответствуют граничным содержаниям компонентов, вариант 3— среднему содержанию, варианты 4,5— отличным от предлагаемых содержаний, 55 а варианты 6-9 — в составе смеси отсутствует один из ее компонентов.

Применение предложенного состава смеси (варианты 1-3, табл.1) в отличии от известной смеси, повышает ка0,2-1

1,8-3

5 1 чество выплавляемого металла (табл.2 за счет снижения концентрации серы на 25-35Х неметаллических включений на 26-28Х и водорода на 32-357., а также увеличивает степень усвоения ниобия на 5-7Х. При этом происходит более интенсивное измельчение структуры стали (активизируется процесс выделения дисперсных карбонидов ниобия);,площадь зерна уменьшается на

30-40 мкм ; Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить значения механических характеристик стали: предела прочности на 26-32 ИПа, предела текучести на

23-28 ИПа, относительного удлинения на 4-6Х относительного сужения на

7-9Х и ударной вязкости на 5 —

10 кДж/м (табл.2). На степень усвоения ниобия и качество стали влияет увеличение восстановительного потенциала шлаковой фазы и ее контактной поверхности с металлом. Увеличение восстановительного потенциала шлаковой фазы подтверждается данными о концентрации оксида ниобия (V) в печном шлаке: для условий выплавки стали с предложенным составом смеси она существенно (в 6-8 раз) ниже, чем вплавках с известной смесью. На увеличение контактной поверхности шлакометаллической фазы при использовании предложенного состава смеси .указывают данные но количеству оксида углерода - 2,25-3,00 кг на 100 кг металлической шихты (перемешивание осуществлялось за счет выделения оксида углерода), что значительно выше-, чем на плавках с известной смесью — 1,32 кг. 0 повышении стойкости огнеупорной футеровки при использовании вариантов 1-3 предложенного состава смеси по сравнению с известным составом смеси судят по длительности растворения огнеупор461769 6

) ного образца в печном шлаке. Предложенный состав смеси повышает стойкость футеровки (время растворения образца на 4-6 мин больше, табл.2).

Отклонение от предлагаемых содер" жаний в смеси ингредиентов (варианты 4,5) либо от компонентного сос1о тава смеси (варианты 6-9) негативно влияет на качество металла, степень усвоения ниобия, стойкость огнеупорной футеровки. Варианты 4-9 составов не обеспечивают увеличение вос" становительного потенциала шлаковой фазы, поверхности ее контакта с металлом, ухудшают условия выделения дисперсных карбонитридов ниобия, что обуславливает снижение механических свойств стали (табл.2).Использование предложенного технического решения позволяет по сравнению с известным увеличить значения механических свойств стали и по25 высить стойкость огнеупорной футеровки печи. формула изобретения о

Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса, включающая ниобийсодержащий шлак с содержанием .0,8-7,5Е оксида ниобия и 60-707 оксида алюминия и известь, о т л ив

3 ч а ю щ а я с я тем что с целью увеличения степени усвоения ниобия и качества выплавляемой ниобийсодержащей стали, она дополнительно содержит углеродсодержащий материал

4 и магнезитовый порошок при следующем . соотношении компонентов, мас.X.:

Ниобийсодержащий шлак 58-74

Известь 24-38

Углеродсодержащий

Магнезитовый порошок 1461769

Таблица1

Состав смеси, мас. .

Варианты состава

НиобийУглеродсодержащий материал

Известь

Иагнезитовый по ошок смеси содержащий шлак

Прототип

2

4

6

8

Таблица 2

Вариант состава смеси

Содержание в металле

Степень

Содержание окПлощадь зерна, а мкм усвоения ниобия, . сида ниобия (V) в печном шлаке, .

Сера,

Извест87

92

94 ная смесь

0,0076

1,0055

0,0056

0,020

0,015

0,013

6,2

4,0

4,2

2,3

0,3

0,4

140

4

6

8

0,014

0,019

0,019

О, 018

0,022

0,018

0,017.60

58

74

66

54

77,1

74

ВодоРоду см /

/100 г металла

4,1

4,8

5,8

4,7

4,7

6,2

4,8

36

24

31

39

22

81

24

Количество неметаллических включений, %

0,0055

0 0061

0,0069

0,0060

0,0060

О;0072

0,0062

93

87

86

81

I

0,2

О,б

0,1

5

1,8

2,4

0,8

11

165

0,4

0,8

1,8

2,0

2,8

0,6

Продолжение табл.2

1461769

Механические свойства стали

КоличестВремя растворения

Вариант состава смеси во окси»

Относи- Относи

Ударная вязкость, кДж/м

Предел Предел проч- текуности, чести, МПа МПа да углерода на

100 r тельтельное удлинение

Ж ное су жение, у огнеметаллической шихты, кг

52

760 520 20

786 543 24

792 548 26

12 1,32

18 3,00

16 2,25

a&W49w Ф

Ф

Составитель К. Сорокин

Техред JI.Îëèéíûê Корректор И.Муска

Редактор Т.Лазоренко

Заказ 638/20 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

П оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10!

° В Ю .Извест ная смесь !

4

5 ,6 7

Q упорного образца в шлаке, мин

17 2,60 15 2, 20

1,40

15 2,23

15 2,22

14 1,33

12 2,20

788 546

765 539

762 538

751 518

760 522

761 525

765 528

21

18

18

53

49

46

42

46

46

817

762

782

790