Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса
Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в агрегатах с основной футеровкой. Целью изобретения является повышение качества металла. Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса содержат, мас.%: известь (известняк) 56-68 шлак вторичной переработки алюминия 23-34 углеродсодержащий материал 5-8 отходы никельсодержащих сталей 2-4. Применение шлакообразующей смеси позволяет повысить качество металла за счет снижения концентрации вредных примесей (серы на 14-30% и фосфора на 18-28%), газов и неметаллических включений путем активного формирования легкоплавкой шлаковой фазы. 3 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (111 (504 С 21 С 7 064
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ fKH1 СССР (21) 4265689/23-02 (22) 22.06.87 (46) 07.12.89. Бюл. У 45 (71) Центральный научно-исследовательский институт метачлургии и материалов и Производственное объединение 1 Новокраматорский машиностроительный заBод (72) C.È.Áåïoêóðîâ, В.В.Кривоносов, В. В.Кисечев, Ф.И.Нечепоренко, В,М.Дорофеев, В,B.Aíòoíîâ, В„И.Зема и В.И„Томиленко (53) 669.18(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
М - 1234439, кл. С 21 С 5/54, 1986..
Авторское свидетельство СССР
11 1371977, кл. С 21 С 7/076, 1986. (54) ШЛАКООБРАЗУК111АЯ С11ЕСЬ ДЛЯ СТАЛЕ
ПЛАВИЛЬНОГО ПРОЦЕССА
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в агрегатах с основной футеровкой.
Целью изобретения является повышение качества металла.
Предложенная шпакообраэующая смесь для сталеплавильного процесса содержит известь (известняк), шлак вторичной переработки алюминия, углеродсодержащий материал и металлические никельсодержащие отходы при следующем соотношении компонентов, мас.Е:
Известняк 56-68
Шпак вторичной переработки алюминия 23-34
Углеродсодержащий материал 5-8 (57) Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при ггроизводстве стали в агрегатах с основной футеровкой.
Целью изобретения является повышение качества металла. Шпакообразующая смесь для сталеплавильного процесса содержит, мас.Е: известь (известняк)
56-68.- шлак вторичной переработки алюминия 23-34; углеродсодержащий материал 5-8; отходы никельсодержащих сто сй 2-4. Применение шлакообразуюшей смеси позволяет повысить качество металла за счет снижения концентрации врецньгх примесей (серы на !4-30Х и фосфора на 18-28X), газов и неметаллических включений путем активного формирования легкоплавкой шлаковой фазы. 3 табл .
Отходы никельсодержащих сталей 2-4
Известь (известняк) предназначена для формирования активного основного шлака, обеспечивающего развитие процессов дефосфорации и десульфурации.
Снижение содержания извести в слгеси менее 56 мас.7. приводит к уменьшению основности IILJIBMB и, следовательно, его рафинирующей способности по отношению к сере и фосфору. При содер- жанни извести в смеси свьгше 68 мас.Х снижается скорость формирования шлаковой фазы. Шпаковая фаза при этом обладает высокой степенью гетерогЕнности, твердая фаза представлена тугоплавкими кристаллами силикатов кальция. Все это негативно влияет на раз!
527282 витие процессов дефосфорации и десульфурации металла.
Шлак вторичной переработки алюми ния интенсифицирует процесс ассимиля5 ции извести, а также быстро повышает температуру печного шлака при экзотермическом окислении корольков алюминия, что особенно важно в условиях передела хромсодержащих шихт, так как это препятствует развитию процесса окисления хрома и формированию тугоплавкого малоактивного шлака. Содержание этого материала в смеси менее 23 мас.Х не обеспечивает высокой скорости формирования шлаковой фазы, и последняя обладает низкой рафинировочной способностью. Увеличение содержания шлака вторичной переработки алюминия свыше 34 мас.Х увеличи- 2р вает концентрацию в печной шлаковой ,фазе диоксида кремния, снижая при
Я этом ее основность и, соответствен но, рафинировочные свойства.
Углеродсодержащий материал пред- 25 назначен для увеличения поверхности контакта металла и шлака, а также повышения восстановительного потенциала последнего. Это обеспечивает интенсификацию процесса десульфу- 3О рации и дефосфорации, удаления газов и неметаллических включений.
Увеличение поверхности шлакометаллической фазы происходит за счет выделения газообразного оксида углерода.
Повышение восстановительного потенциала, шлаковой фазы в сталеплавильном агрегате препятствует образованию тугоплавких хромистых шпинелей, снижающих жидкоподвижность шпака и, 4р соответственно, значения его рафинировочных свойств. Материал, содержащий металлический никель, повышает активность углерода, а следовательно, интенсифицирует действие 45 рассмотренных процессов.
В качестве углеродсодержащего материала могут применяться кокс, графит аморфный литейный, графит кристаллический (серебристый) ли.тейный. Использование углеродсодержащего материала в количестве менее 5 мас.Х снижает значения восстановительного потенциала шлаковой фазы, поверхности контакта металла и
55 шлака, а следовательно, ухудшается качество металла. Расход углеродсодержащего материала свыше 8 мас.7 связан с резким снижением концентрации оксидов железа в шлаке и, соответственно, уменьшением скорости ассимиляции извести, увеличением степени гетерогенности шлака.
В качестве материала, содержащего металлический никель, используется мелкая стружка, получаемая при механической обработке сталей, легиро йнных никелем, Применение материала, содержащего металлический никель в количестве менее 2 мас.7., снижает значения восстановительного потенциала шлака, поверхности контакта шлакометаллической фазы и, соответственно, качества металла. Количество этого материала в составе смеси свыше
4 мас.Ж связано с формированием малоактивного тугоплавкого шлака.
Использование шлака вторичной переработки алюминия в совокупности с материалом (лом и отходы сталей, содержащих никель) создает в сталеплавильном агрегате условия, приближенные к условиям процесса восстановительной дефосфорации. Металлический алюминий шлака вторичной переработки алюминия раскисляет печной шлак и восстанавливает кальций из оксида кальция шлакового расплава. Металлический кальций в условиях раскисленного шлака взаимодействует с фосфором металла по схеме
ЗСа + 2P Са Р, связывая фосфор в фосфидную форму.
Однако этот процесс возможен при концентрации углеродсодержащего материала в смеси не более 8 мас.X. В противном случае, как это имеет место в известной схеме, металлический кальций связывается углеродом с образованием карбида кальция вместо Са1Р . В случае использования известной смеси процесс восстановительной дефосфорации подавлен процессом образования карбида кальция. Вместе с тем углеродсодержащий материал должен интенсифицировать массообменные процессы шлакометаллической фазы с целью снижения концентрации неметаллических включе/ ний и газов в металле. Углеродсодержащий материал в количестве 5-8 мас.Х обеспечивает высокую скорость массообменных процессов только при наличии материала, повышающего активность углерода. Наиболее эффективным материалом, повышающим активность углерода, является никельсодержащий. Однако! 527282 повышение активности углерода возможно только при использовании металлического никельсодержащего материала. Применение никельсодержащего 5 материала с оксидными компонентами (каковым является, в частности, отвальный конечный шлак производства ферроникеля) недопустимо, так как при этом" происходит обратный процесс снижения активности углерода, а также его расходование на восстановление оксидов.
Произведена сравнительная оценка аналогичных параметров выплавки стали с использованием предложенной и известной шлакообразующих сталей °
Предложенную шлакообразующую смесь загружали в периоды завалкиплавлений (мартеновская печь), дополнительно — в окислительный (электродуговая печь). Расход смеси для мартеновской плавки 6 — 10 кг/т стали, электродуговой — 5-8 кг/т. 25
В табл.1 представлены варианты количественных составов смесей, которые были использованы при выплавке стали; в табл.2 и 3 — данные влияния состава шлакообразующей смеси на физи-ЗС ческие свойства шлака и качество металла при мартеновской и электродуговой плавке соответственно.
Выплавка стали с использованием предложенной смеси по сравнению с известной (табл.2 и 3) повышает качество металла за счет снижения концентрации серы на 13,64-27,3Х (мартеновский процесс) и 15-ЗОХ (электродуговой процесс), фосфора — на 18,2- 40
27,3Х (мартеновский процесс) и 21,428,6Х (электродуговой процесс), кислорода — на 18-26,2Х (мартеновский процесс) и 8-12Х (электродуговой процесс), водорода — на 11,1†- 16,7Х (мар- 45 теновский процесс) и 11,1-18,5Х (электродуговой процесс),неметаллических включений — на 22,7-31,82Х (мартеновский процесс) и 15,8-26,3Х (электродуговой процесс).
Определяющая роль в достижении положительного эффекта от использования предложенной смеси отводится шлаковой фазе, значения температуры солидуса которой, по сравнению с известной смесью, ниже на 20-40 С (мартеновский и электродуговой процессы), а вязкости — на 0,1-0,2 Н ° с/м (март теновский процесс) и 0,15-0,25 Н-с/м (электродуговой процесс). Кроме того, время плавления натурных шлаковых образцов сокращается на 1-2 мин (мартеновский процесс) и 1-3 мин (электродуговой процесс).
Применение предложенной шлакообразующей смеси для сталеплавильного процесса, по сравнению с известной, позволяет повысить качество металла за счет снижения концентрации вредных примесей (серы, форсфора),газов и неметаллических включений путем активного формирования легкоплавкой шлаковой фазы.
Формула изобретения
5-8
Шлак ообразующая смесь для сталеплавильного процесса, содержащая известняк, шлак вторичной переработки алюминия и углеродсодержащий материал, отличающаяся тем, что, что, с целью повышения качества металла, она дополнительно содержит отходы никельсодержащих сталей при следующем соотношении компонентов, мас, Х.:
Известняк 56-68
Шлак вторичной переработки алюминия 23-34
Углеродсодержащий материал
Отходы никельсодержащих сталей 2-4
Т а б л и ц а l
Компоненты смеси, мас.7
Состав смеси
Углеродсодеркащий материал
Известь (известняк) Материал, содержащий металлический иик ель
2
4
6
8
Известный 72,5
12,5 ю
В качестве материала, содержащего металлический никель, использовали лом и отходы сталей, содержащих никель (группы Б)3).
Т аблица 2
Температура солидуса шлао ка, С
Состав смеси
BHSKOCTh
Время плавСодержание в металле оличест" о немеалличесшлака, Н-с/м
Фосфор, Кислород ю
Сера, Х
Водород см /100 металла ления натурного их вклю ений, 7. шлаков о го обраэца, мин
0,022 0,033 0,061 3,6
0,022
1260 0,6
2
4
6
8
9 оИзвестный
1220 0,4
1240 0,5
1230 0,45
)250 0,7
1270 0,65
1220 0,25
1310 0,9
1260 0,6
1250 0,55
56
68
62
54
71
73
68
6 7
6,5
9,5
4,5
13
8,5
1527282
Шлак вторичной переработки алюминия
34
23
28,5
36
28
0,019
0,016
0,0)7
0,024
0,025
0,030
0,028
0,022
0,021
5
6,5
3
16
0,027
0,024
0,025
0,030
0,032
0,038
0,034
0,030
0,029
4
1
11
0 045
0,050
0,046
0,05
0,070
0,048
0,055
0,080
0,076
3,0
3,2
3,1
3,5
3,9
3,4
3,6
4,2
4,0
0,015
0,017
0,016
0,020
0,022
0,019
0,020
0,022
0,021
1527282!
Таблица 3
Содержание в металле
Температура
Состав смеси
Время плавВязкость шлака, Н с/м олнчесто неметалличесСера, Х
Кислород,X
Водород, см /100 г металла
Фосфор, X солидуса шлао ка, С ления их включений,X натурного шлаково
ro обраэца, мин
2,7 0,019
0,45 6 0,020 0,028
0,05
Составитель К.Сорокин
Техред М.Дидык Корректор С.Черни
Редактор О.Юрковецкая
Заказ 7483/35 Тирам 530 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина,101
I 1160
2 1180
3 1170
4 1185
5 1230
6 1160
7 240
8 1200
9 1195
Известный 1200
0,2 3
0,3 5
0,25 4
0,35 7
0,6 6,5
0,15 3
0,65 10
0,35 7
0,35 7
0,017
0,014
0,015
0,020
0,021
0,024
0,022
0,020
0,021
0,022
0,020
0,021
0,025
0,026
0,029
0,026
0,025
0,026
0,044
0,046
0,045
0,049
0,055
0,049
0,049
0,069
0,064
2,2
2,4
2,3
2,7
3,0
2,6
2,6
3,3
3,2
0,014
0,016
0 015
0,019
0,021
0,019
0,019
0,020
0,019
