Шлакообразующая смесь для обработки чугуна и стали

 

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для рафинирования чугуна и стали в печах, ковшах и миксерах. Целью изобретения является повышение качества металла, увеличение стойкости огнеупорной футеровки и снижение стоимости металла. Шлакообразующая смесь для обработки чугуна и стали содержит, мас.%: криолитизированный кремнезем 23-25

содосульфатная смесь 32-37

известь 22-23

боксит 18-20. Применение шлакообразующей смеси позволяет снизить концентрацию серы в металле на 23-36%, фосфора на 20-26%, кислорода на 16-33%, водорода на 9-16%, неметаллических включений на 23-32%. Растворение огнеупорного образца в шлаке увеличилось на 5-7 мин. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (504 С21 С 100 7076

ВГЕ .: ... (ИЯ

;,„. (:-,, f ribs

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ понентов.

Кремнезем криолитиэированный

Содосульфатная смесь

23-25

32-37

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTOPCK0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4393303/23-02 (22) 16.03. 88 (46) 07. 12.89. Бюп. 1(45 (71) Центральный научно-исследовательский институт металлургии и материалов и Производствен.<ое объединение нИркутсктяжмашн (72) С.М.Белокуров, В.Н,Лапкин, В.В.Кривоносов, В.К.Новиков, Л.E,ÀãðûýêîB, И.П.Быков и В.Л„Ивакин (53) 669. 18.046 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 859464, кл. С 21 С 7/76, 1981.

Авторское свидетельство СССР

1(" 827551, кл,. С 21 С 1/00, 1981. (54) ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА И СТАЛИ (57) Изобретение относится к области

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для рафинирования чугуна и стали в печах, ковшах и миксерах.

Целью изобретения является повышение качества металла, увеличения стой. кости огнеупорной футеровки и снижение стоимости металла.

Повышение качества металла достигается за счет снижения концентрации серы, фосфора, газов, неметаллических включений путем повышения эффективности использования рафинирующей способности компонентов смеси, устранения условий развития процесса рефосфорацин, увеличения контактной поверхности шлакометаллической и газовой фаэ.

Стойкость основных огнеупоров увеличи2 черной металлургии и может быть использовано дпя рафинирования чугуна и стали в печах, ковшах и миксерах.

Целью изобретения является повышение качества металла, увеличение стойкости огнеупорной футеровки и снижение стоимости метапла, Шпакообразующая смесь для обработки чугуна и стали содержит, мас.7: криолитизированный кремнезем 23-25, содосульфатная смесь 32-37; известь 22-23; боксит

18-20. Применение шлакообразующей смеси позволяет снизить концентрацию серы в метапле на 23-36Х, фосфора на

20-26Х, кислорода на !6-33Х, водорода на 9-167., неметаллических включений на 23-32Х. Растворение огнеупорного образца в шлаке увеличилось на

5-7 мин. 2 табл. вается за счет снижения концентрации в шлаковой и газовой фазах элементов, разрушающих структуру основных материалов. Снижение себестоимости металла происходит sa счет замены в составе смеси дорогостоящих и дефицитных комПредложенная до обработки чугуна и стали шпакообраэующая смесь содержит кремнезем криолитизированный, содосульфатную смесь, известь и боксит при следующем соотношении компонентов, мас.7:

1527276

Известь 22-23

Боксит 18-20

Введение извести и боксита обусловливает образование активной (по отношению к сере и фосфору) легкоплавкой известковоглиноземистой шлаковой фазы, низкие значения температуры плавления и вязкости которой обеспечивают катионы натрия, алюмини,. и анион фтора, поставщиками которых являются кремнезем криолитизированный и содосульфатная смесь. При этом в процессе формирования рафинировочной шлаковой фазы ионные сос- f5 тавляющие криолита, помимо указанно го взаимодействия, участвуют: анион фтора — в образовании газообразных соединений с фосфором, катион алюминия — в раскислении металла. Парал- 20 лельно происходит диссоциация карбоната натрия (Na C! >) содосульфатной смеси. Продукты его диссоциации газообразные оксиды углерода перемешивают металлическую фазу, интенси- 25 фицируя процессы удаления газов (фосфидов, фтора, кислородных соединений серы, водорода) и неметаллических включений. Образующийся при этом из компонентов кремнезема криолитизи- З0 рованного метасиликат натрия (Na+O х х SiO ) способствует повышению эффективности использования карбоната натрия содосульфатной смеси при дефосфорации, так как снижает потери

Na CO>, связанные с процессом окисления кремния металла, при этом равновесие реакции (1) сдвигается влево, а также препятствует развитию процесса рефосфорации, при этом равновесие 40 реакции (2) сдвигается влево: (Na CO ) + (Si) = (Na Q SiQ )+(С)(1)

5(N@O) + 2(Р„О ) + 5 (Sij=5(Na О х х БдОг) + 4 (Р) (2) 45

Таким образом, состав данной смеси обеспечивает рафинирование метапла по следующим схемам. Фосфор и сера связываются в соединения Са (РО )

РО, CaS, Na S, PF>, PF, SO<, которые удаляются соответственно в шлак и газовую фазу. Снижается окисленность металла и, следовательно, концентрация оксидных включений. Газы, в частности водород, и неметалли55 ческие включения. (в том числе и

I экзогенные — продукты разрушения футеровки) удаляются из металла с газообразными оксидами углерода.

При этом метасиликат натрия способствует снижению активности катионов натрия и скорости его испарения, которому препятствует также охлаждаю. щий эффект от использования извести и боксита, Эти факторы обусловливают увеличение стойкости футеровки.

При содержании кремнезема криолитиэированного в составе смеси менее

23 мас.7 ухудшаются условия формирования легкоплавкой известково-глиноэемистой шлаковой фазы, а также снижаются значения рафинировочных свойств смеси и стойкости огнеупорной футеровки. Содержание этого материала в составе смеси свыше 25 мас.Х повышает потери натрия путем испарения, что негативно влияет на эффективность рафинирования металла и стойкость основных огнеупоров, При содержании содосульфатной сме° ñè менее 32 мас.Е снижаются значения степени десульфурации и дефосфорации металла. Увеличение содержания содосульфатной смеси свыше 37 мас.7 ведет к потерям натрия в газовую фазу, снижению эффективности процессов десульфурации и дефосфорации, а также разрушению огнеупорной футеровки.

Расход извести в смеси менее

22 мас.7 снижает основность известково-глиноземистой шлаковой фазы, а следовательно, рафинирующую способность смеси. При содержании извести в смеси свыше 23 мас.7 увеличивается степень гетерогенности и снижается жидкоподвижность шлаковой фазы и, соответственно, ухудшается качество металла.

Использование боксита в количестве менее 18 мас.X увеличивает гетерогенность шлака, снижая, соответственно, его рафинировочную способность и качество металла. Расход этого материала свыше 20 мас.7 снижает основность шлаковой фазы, а следовательно, степень десульфурации и дефосфорации мет апл а.

Пример. Приведены плавки в электродуговой печи с основной футеровкой. Металл продували предложенной шлакообраэующей смесью в восстановительный период п авки при температуре металла 1550 С (газ-носитель " о аргон, давление 2 атм). Время продувки 4-6 мин, расход смеси 15-30 кг/т металла.

1527276

Содержание компонентов смеси,мас. X

Вариант состава

Содосуль- Известь Боксит фатная смесь смеси ремнеем крилити зи ов анный

23

24

21

37

32

34,5

42

28

I8

19

17

22

23

22,5

24

34

38

1

3

5

7

32

33

46

В табл. 1 представлены нарианты количественных состанон предложенной шлак ообр аэующей смеси, которые были использованы на пианках: варианты и 2 соответствовали граничным содержаниям компонентов, вариант 3 среднему содержанию, варианты 4 и 5 отличным от предлагаемых, а варианты 6-9 — в составе смеси отсутствует 10 один иэ компонентов смеси.

В качестве Н31 естной шлакообраэующей смеси испольэовали состав, со-. держащий, мас.Е: криолит 30; кальцинированная сода 15; борат каль- 15 ция 40; оксид железа 15.

В табл,2 приведены данные влияния шлакообразующей смеси на качестно металла, стойкость огнеупорной футеровки и физические снойства шлака. 20

Выплавка стали с использованием предложенной смеси по сравнению с известной смесью (табл .2) повышает качество металла эа счет снижения концентрации серы на 22,7-36,47, фосфора — на 19,8-25,9Х, кислорода на

16,7-33,3Х, нодорода на 9,2-15,87, неметаллических включений на 22,731,87. Кроме того, достигнуто увеличение стойкости основной футеровки: 30 время растворения огнеупорного образца в шлаке увеличилось на 5-7 мин (табл.2) .

Величина температуры солидуса шлаковой фазы при использовании предлагаемой смеси по сравнению с применением известной смеси ниже на 30-40 С, а няэкости на 0,33-0,28 H -с/м . Помимо

2 этого, время плавления натурных щлако-40 вых образцов сократилось на 3-4 мин, что указывает на более высокую cicoрость достижения активного рафинирующего состояния шлаковой фазы (табл.2).

Использование смеси с расходами компонентов, отличными от предложенных пределон (нарианты 4 и 5, табл.!), снижает качество выпиавляемого металла и стойкость основной футеровки. В случае применения этих вариантов формировались шлаки с более высокими их значениями температуры солидуса и вязкости, увеличивалось время их фор1 мирования (табл.2) .

При применении составов шлакообраэующей смеси по вариантам 6-9 (табл .1) объект не обладает указанными свойстнами (табл.2) .

Формул а и s обр е т ения 11èäêooáðàçóþùàÿ смесь дия обработки чугуна и стали, содержащая матери-. ал, содержащий натрий-алюминиеную соль фтора, и материал, содержащий карбонат натрия, о т л и ч а ю щ а я— с я тем, что, с целью повышения качества метаила, увеличения стойкости

1 огнеупорной футеронки и снижения стоимости металла, она дополнительно содержит известь и боксит, при этом в качестве материала, содержащего натрий-алюминиевую соль фтора, она содержит кремнезем криолитизиронанный „ а н качестве материала, содержащего карбонат натрия, — содосульфатную смесь при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Кремнезем криолитизированный 23-25

Содосупьфатная смесь 32-37

Известь 22-23

Боксит 18-20

Таблица I

1527276

Таблица 2

Содервание примесей в металле, масЛ

Содервание воКоличество меме т аллических

Температура солидуса о шлака, С

Вязкость шлака, H ° c/ì

Время плавлеВремя астВари ант состава смеси дорода, см /!00 г металла ни я на ворения огнеСера Фосфор Кислород турного шлакового образ ца,.мии включений, Х пора в шлаке, мин

Составитель К,Сорокин

Техред М.Дидык Корректор О.Цнппе

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 7483/35 Тирам 530 Тиран

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óàãîðîä, ул. Гагарина, 101

Нашествий

2

4

6

8

0,022

0,017

0,014

0,015

0,020

0,021

0,022

0,021

0,023

0 >0!9.

0,081

0,065

0,060

0,062

0,072

0,078

0,080

0,081

0,081

0,073

0,012

0,008

0,010

0,009

0,011

0,012 .0,012

0,013

0,011

0,011! 5,2 0,022 1080

12,8 0,015 1040

13,8 0,017 1050

13,6 0,016 1040 ! 5,0 0,020 1060

15 ° 1 0 е021 1080

15,2 0,022 1070

15,4 0,022 1080

15,0 0,021 1065

14е6 0 019 1070

0,49

0,21

0,26

0,22

0,35

0,48

0,47

0,48

0,43

0,44

I0

I7

l6

I5

12

ll

12

lO

13