Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса
Изобретение относится к Черной металлургии , конкретно к выплавке стали в печах с основной футеровкой с наведением жидкоподвижного активного шлака. Цель изобретения - повышение качества и выхода жидкого металла, а также сокращение длительности плавки. Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса содержит, мас.%: материалы, содержащие оксиды железа в виде конвертерной пыли, окалины или шлама мартеновских печей 27-40; основной сталеплавильный шлак 8-12; известь или известняк 12-22; доломит 3-6 и материалы, содержащие оксиды марганца 36-40. При этом в качестве материалов, содержащих оксиды марганца, она содержит шлак силикомарганца, марганцевую руду или колошниковую пыль производства ферромарганца . Применение смеси позволяет снизить в металле содержание фосфора на 28,6-42,9%, снизить содержание азота на 4,6-9,3% и водорода на 13-17%. Увеличивается выход жидкого металла на 0,5-1.5%, сокращается продолжительность плавки на 2-4 мин. 1 з.п.ф-лы, 9 табл. чз w Ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 С5/54
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф
30-40 (21) 4656075/02 (22) 03.01.89 (46) 30.06.91. Бюл. М 24 (71) Центральный научно-исследовательский институт металлургии и материалов и
Производственное объединение "Новокраматорский машиностроительный завод" (72) В.В. Кривоносое, С.M. Белокуров, О.В. Жуйков, В.В. Антонов, B M. Дорофеев, B.È. Зема, В.В. Анисимов, В.И. Томиленко и В.Я. Друзенко (53) 669.18.046.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 775144, кл. С 21 С 13/00, 1980.
Авторское свидетельство СССР
Q 1477748, кл. С 21 С 5/54, 1987. (54) ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ
СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к Черной металлургии, конкретно к выплавке стали в печах с основной футеровкой с наведением жидИзобретение относится к черной металлургии, конкретно к выплавке стали в печах с основной футеровкой с наведением жидкоподвижного активного шлака.
Цель изобретения — повышение качества и выхода жидкого металла, а также сокращение длительности плавки.
Предлагаемая шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса содержит материалы, содержащие оксиды железа в виде конвертерной пыли, окалины или шлама мартеновских печей, основной сталеплавильный шлак, известь или известняк, „„Я3 „„1659495 А1 коподвижного активного шлака. Цель изо- бретения — повышение качества и выхода жидкого металла, а также сокращение длительности плавки. Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса содержит,, мас.%; материалы, содержащие оксиды железа в виде конвертерной пыли, окалины или шлама мартеновских печей 27 — 40; основной сталеплавильный шлак 8 — 12; известь или известняк 12-22; доломит 3 — 6 и материалы, содЕржащие оксиды марганца
36-40. При этом в качестве материалов, содержащих оксиды марганца, она содержит шлак силикомарганца, марганцевую руду или колошниковую пыль производства ферромарганца, Применение смеси позволяет снизить в металле содержание фосфора на
28,6 — 42,9, снизить содержание азота на
4,6 — 9,3 и водорода на 13-17%, Увеличивается выход жидкого металла на 0,5-1,5%, сокращается продолжительность плавки на
2 — 4 мин. 1 э.п.ф-лы, 9 табл. доломит и материалы, содержащие оксиды марганца, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Материалы, содержащие оксиды железа в виде конвертерной пыли, окалины или шлама мартеновских печей 27 — 40
Основной сталеплавильный шлак 8-12
Известь или известняк .12 — 22
Доломит 3-6
Материалы, содержащие оксиды марганца
1659495
20
В качестве материалов, содержащих оксиды марганца, используются шлак силикомарганца, марганцевая руда или колошниковая пыль производства ферромарганца.
Совместное использование указанных компонентов обеспечивает комплексное воздействие на формирование в печи активного жидкоподвижного рафинировочного шлака следующим образом.
На поверхности кусков извести тугоплавкая оболочка представлена, как правило, трех-, двух- и моносиликатами кальция, при этом высшие силикаты эффективно разрушаются оксидами железа, а низшие — оксидами марганца, входящими в предлагаемый состав смеси, В связи с тем, что соотношение силикатов кальция меняется в ходе плавки, только совместное использование материалов, содержащих оксиды марганца и железа в указанных соотношениях, а также высокая степень окисленности шлака обеспечивают предотвращение образования (либо разрушение) тугоплавкой оболочки силикатов кальция на поверхности кусков извести. Это обусловливает ускорение пропитки пор извести оксидами марганца и железа и последующей ее ассимиляции шлаком. При этом формируется шлак с высокими значениями фосфатной емкости, что способствует, соответственно, снижению концентрации фосфора в металле.
Указанные процессы обеспечивают повышение качества и выхода жидкого металла, а также сокращение длительности плавки.
В случае расхода материалов, содержащих оксиды марганца, в составе смеси мен ее 30 мас,% снижается скорость растворения извести, формируются тугоплавкие и вязкие шлаки, За счет этого ухудшается качество металла и растут его потери с вязким шлаком. а также увеличивается продолжительность плавки. Увеличение расхода этих материалов в составе смеси свыше 40 мас.% приводит к ухудшению качества металла, так как при этом расходе снижается основность шлака (менее
2,5) и, соответственно, фосфатная емкость шлака.
При содержании извести (известняка) в составе смеси менее 12 мас. снижается основность шлака и падают значения его фосфатной емкости. Расход извести (известняка) свыше 22 мас.% приводит к увеличению температуры плавления и вязкости шлака, а следовательно, к снижению его рафинирующей способности.
При содержании в смеси доломита менее 3 мас,% снижаются основность шлака, степень его гомогенизации. поверхность контакта шлака и металла, ухудшается, соответственно, качество последнего. Содержание доломита свыше 6 мас. увеличивает значения температуры плавления и вязкости шлака, снижает его рафинирующую способность, увеличивает потери металла со шлаком, снижает скорость ассимиляции извести. Состав доломита отвечает требованиям
ГОСТ 10389-63, Применение основного сталеплавильного шлака в смеси в количестве менее
8 мас. j снижает скорость формирования шлаковой фазы, а также ухудшает параметры физических свойств шлака, что негативно влияет на качество и выход жидкого металла, возрастает продолжительность плавки. Расход основного сталеплавильного шлака свыше 12 мас. вызывает снижение основности шлаковой фазы в печи (менее 2,5) и, соответственно, увеличение концентрации фосфора в металле, Содержание в смеси материалов,.содержащих оксиды железа менее 27 мас., не способствует предотвращению образования тугоплавких ортосиликатов кальция на поверхности кусков извести, снижает скорость формирования шлака, а также значения его фосфатной емкости. При увеличении содержания материалов, содержащих оксиды железа, свыше 40 мас. снижается основность шлака, что приводит к увеличению концентрации фосфора в металле. Химические составы материалов, содержащих оксиды железа и марганца, а также основного сталеплавильного шлака представлены в примерах использования предлагаемой смеси (табл, 2-4), Пример. Предлагаемую шлакообразующую смесь используют при выплавке стали в электродуговой сталеплавильной печи с основной футеровкой. При этом смесь загружают в плаеление и окислительный период, Ее расход составляет 7-15 кг/т стали.
В табл,1 представлены варианты количественных составов предлагаемой смеси, которые были использованы на плавках в дуговой электропечи. Варианты 1 и 2 соответствуют граничным содержаниям компонентов, вариант 3 — среднему содержанию, варианты 4 и 5 отличны от предлагаемых, а в вариантах 6-10 в составе смеси отсутствует один из ее компонентов.
В табл. 2-.4 приведены данные по химическим составам материалов, содержащих
1659495
30
45
50 оксиды марганца и железа, а также основных сталеплавильных шлаков.
В качестве известной смеси используют следующий состав, мас.о : марганцевистый известняк 87,5; основной сталеплавильный шлак 7,5; материалы. содержащие оксиды железа, 5;
В табл.5 приведены примеры с использованием в качестве материала, содержащего оксиды железа, конвертерной пыли; а в табл. 6 и 7 — то же, с использованием окалины и шлама мартеновских печей соответственно. В табл. 5-7 в качестве материала, содержащего оксиды марганца, применяют шлак силикомарганца, Проведено две серии плавок. которые отличаются только видом материала, содержащего оксиды марганца.
В первой серии использовали марган цевую руду, во второй — колошниковую пыль ферромарганца. В качестве материала, содержащего оксиды железа в этих двух сериях плавок применяли конвертерную пыль.
Результаты плавок показаны в табл. 8 и 9, Варианты количественных составов смеси, которые были использованы в плавках, соответствовали данным, представленным в табл.1.
Результаты опытных плавок, представленные в табл. 5 — 9.
Выплавка стали с использованием предлагаемой шлакообраэующей смеси по сравнению с известной повышает качество металла за счет .снижения концентрации фосфора на 28,6-42,9 (применение шлака силикомарганца, табл.5); на 33,3-42,9 (применение марганцевой руды, табл.8) и на
28,6 — 38,1 (применение колошниковой пыли ферромарганца, табл, 9); азота на 4,6—
9,3 (применение шлака силикомарганца. колошниковой пыли ферромарганца); 4,6—
7,5% (применение марганцевой руды): водорода на 13 — 17.4 (применение шлака силикомарганца, марганцевой руды, колошниковой пыли ферромарганца). Выход жидкого металла возрос за счет снижения количества магнитной фракции в шлаке на
0,5-1 (применение шлака силикомарганца); на 0,5о (применение марганцевой руды) и 1-1,5 (применение колошниковой пыли ферромарганца), Сокращение продолжительности периода плавления составило
2 — 4 мин (применение шлака силикомарганца); 3 — 4 мин (применение марганцевой руды) и 2-3 мин (применение колошниковой пыли ферромарганца). Сокращение продолжительности окислительного периода составило 2-4 мин (применение шлака силикомарганца, колошниковой пыли ферромарганца) и 3-4 мин (применение марганцевой рудь)
Значения температуры солидуса шлака при использовании предлагаемого состава смеси ниже на 5-10 С (применение шлака силикомарганца); на 6 — 10 С (применение марганцевой руды) и на 4 — 10 С (применение колошникоеой пыли ферромарганца1
Значения вязкости ниже на 0.05-0,07 Н с/м (применение шлака силикомарганца); на
0,05 — 0,06 Н с/м (применение марганцевой руды) и на 0,04 Н с/м (применение колошниковой пыл и фер рома рган ца), При этом время плавления натурных шлаковых образцов сократилось на 0,5-1 мин (применение шлака силикомарганца), на 1 мин (применение марганцевой руды) и на 0,51,5 мин (применение колошниковой пыли ферромарганца). Представленные данные свидетельствуют о повышении скорости формирования шлаковой фазы при использовании йредлагаемого состава смеси по сравнению с известной.
Формула изобретения
1. Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса, содержащая материалы, содержащие оксиды железа в виде конвертерной пыли, окалины или шлама мартеновских печей, основной сталеплавильный шлак, известь или известняк, о т ли ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества и выхода жидкого металла, а также сокращения длительности плавки. она дополнительно содержит доломит и материалы, содержащие оксиды марганца при следующем соотношении компонентов, мас. :
Материалы, содержащие оксиды железа в виде конвертерной пыли. окалины или шлама мартеновских печей 27-40
Основной сталеплавильный шлак 8-12
Известь или известняк 12 — 22
Доломит 3 — 6
Материалы, содержащие оксиды марганца 30-40
2. Смесь no n.1, отличающаяся тем, что в качестве материалов, содержащих оксиды марганца, она содержит шлак силикомарганца или марганцевую руду. или колошниковую пыль производства ферромарганца.
Таблица 1
Варианты составов шлакообразующей смеси для сталеплавильного процесса
Таблица 2
Химический состав материалов. содержащих оксиды марганца таблица 3
Химический состав материалов, содержащих оксиды железа
1659495
О О с х о х с
О Ф !
О
О
Фс m
J 3
=т
s с
IO
IЩ с О
О К
О Ф
О. с с
X
Ф с
m с
l»
С5 о с с
z Д с ъ Ф
Ф с с
Щ
IФ о
У
3 х
X
О
Щ с с
Ф с
Щ
IО х
X .О
X и
О
Щ
IО
О
О
)Я
О
Ф
X
S х
Ф
М
О.
l=L
О и х
От
IО -сч. х щ m
ФСО
EQ 3 о
ы с
ФОФ„;
C, х
ООа
m с(Ф
I- щ
X ФФ
mmu
K !- Ф аО У
mou ф О!
Ф
О Е
s o х х
Ф S
m c
О х
О с е 3
- s
mm! а/2 дтпл с Я, Фа.о
SФX
О
Ф 2
J
sse ООФ схх СОО хох х Ф Ф I- 3 m и! Ф m l CL e сф)(! - О 2 Ф О !С(X ms Ос О ! » Ф Ф ООХ Оа.о Ф Ф а J.I e (0 m х m e 3(YФа m !- e с u ct. 3 хФ О m mJ Y ! - Ф с о щ »»r у ОФО О Ф 6l ° e m Ф dl х О" ume О Ф J !» IsОО mce S О Asm mum X S Ф О Ф m eca ) X uom ! » О Ф Ф рр, О с О О О Ф х S Ф ф И БФ ф Е с с! Ой Ьа х О О У с E x + +3 " со а Оа О ВФФ CL ! ! ФФ*ОУ!О дФ Xma фск с фCS О NOCOOIDr-ЬСЧ «В Сч СЧ «- СЧ N СЧ С С Э Сб H Ьо!Ьо!осего!Ьо! вововлалсо N СЧ СЧ - С"-! С Э СЧ С Ъ С"Э С Ъ С > ! I ! I I l со о о в со в о о сч с > сч N N N = Сч N (.Э С ) С 2 С > С Э Л О В В СО О СЧ О В !J !J CJ С Э Ct Ct IA ID LA LO !t ооооооооооо ооооооооооо ооооооооооо «е а сч СО в о о в ф « СЧ«- — — - «- NN — «-СЧ ооооооооооо ооооооооооо сч е сч N л со е со al t- в e LD u) с co CD o в o a асчааоаооаао N . С 3 СЧ Ct IA <О ct Cl !J CD ооооооооооо оааааоооооа t»IDt»IDВ СЧВВOСЧ ° ««- «- «NN ««NN Iо, Ф Ф2 счс")rrасол-соalо p7) X 1659495 О . ъ С: Cl. ! Ф Е K. Щ с о Ф «О с Ф! ».0 1- X о Б ;д Е o И» Щ > m Ф .ъ М и Ф з 1. О с Щ Щ m и о о Ф К Q) г Б Щ Б .6. Щ Б и Ф Х Щ Щ CO lo о о Ф . ъ х CCI Ф lu Ф m (б X К Ц Щ о Щ Щ Ф Ф М С! . ъ о М о о L» Ф 3 = Щ М Щ 1 (g о Б о о М Щ Сс С» Щ о о. Ф щ 1-! Ф Е Q) :1 о Д Ф х Щ Ct. CQ r. 2 Е; Б о щ о о о Щ о щ Г С ) К Ф о с о у » 9 о- Щ И >Я Щ o ю Q. о Ф - ь Щ й:! я; о CL 1Ф Ф» M C5 СО CD " CD ОЪ «» О СО. СО СЧ «» ««СЧ CV СЧ СЭ С«) С1 С Э I I I ! ! ! ООООООООООО CD C) О ОЪ О СО СЧ M » CO «- СМ С 3 СМ С Э СМ С 3 С Э С 3 С ) ! ! ! I I l I 0) 0) O !»- СО CD О) «- С ) С4 сч сч сч сч с1 с n n ОCDCDСОI CDО -CDCO rr С n W N Ч. С!1 Ю W C ОООООООООО ОООООООООО ОООООООООО с«) ФСЧl COCDCDCO&О ««» «" ««» r «» «» СЦ ОООООООООО ОООООООООО CD Ф СГ CD 3 CD О) Ф Ч С7> «- С СЧ С ) lD LA С Р Ct W LA ОООООООООО 1659495 о с Ъ О и X Я Y C О Ф ! lu о Я Е 3( о сГ S X и Щ CD о X Ф с Щ с с О Ф ас C о < о с с Z m СЪ v с с Ф z М а :( о о ф с ! Ф о X»K Some mo х!р Xтmmo ас а - 2 lu Ф Ъ S с о Ь 1 а R o ф 63 аm т о д с к с omz Ф CD о а х СЪ Е m О CD со,„о „(и СЪ х СО СЧ а X У»» m v 3 с . и ас о eovm C ., х Ф m >- » З! mcDv K Ф аv g фои с!ъ v K с и S h. CD CD CD (:;К 5Г С CD O. ! -сф Е о m cD YOY а m CD Ф и Ф Ф 3(Y 2 CD v (m Ф K x о с ОФ о - zeт х3m em ! Х щ m а сФ> с с О а и K - v mKO lu аФ Ф Ф CD % CD х „;Фа Y me щЬ- С( vo 3 е mmm ф с ф ф и >K а о Ф е. ф K Ivzm em Y ф ОФ и Фя е e v х©Ф Ф Ф с и х CD CD 3 S Ф Ф vcф >. С о с vmx mOS m I x ® -и, v o < m" О и !- т Ф Ф х S т ф S Ф с СЧООаl ОСЪСЧГ В СЧ N N N СЧ С ) С Ъ С Ъ F) С Ъ ! I I I I ! оооооооооо С Ъ О О СЧ О С Ъ а а СЧ СЧ СЧ С Ъ С Ъ С Ъ С Ъ С Ъ С Ъ С Ъ I I I I l I I СЪ О В СО О О СЪ С СЧ СЧ СЧ - N С Ъ С ) С ) С Ъ С ) С Ъ СЪОвОВОСЧО сР Ф LAWLALALALALA о о С"Ъ о о о о о о о оооооооооо оо ооооооо есъввоосо N - -»- СЧСЧN -СЧ оооооооооо оооооооооо СЧ Ct СЧCOВI» В СОВ б!Ъ ЯЭ вЂ” (О а-сО<О чСЧСЧСЧ 4 !Г)Ж % С CO ОООООООООО CQCQCg) а-а- а- а-ч ЦЪ H C0 CO В - N В В O N ° -с-i--СЧСЧi -СЧСЧ Я z ! и с ъ е LA <о r- co в О Ф 6) 1659495 О О X.0 м О Ф.й Io X o, ««Ъ % У S ««Ъ М О О Б (О Ф ас Е: О с X» mm «-Ъ Ф Ф с «С О о Ф,чО Ш О Ф ) щ о ас а - =3 О IО Ф О S 1ЪС щ О О 1 « а g.m X O ф «С СС X L ч; Х Ф m hC Ц:) О Cl. g mom ь 0 с»« m X М ». m o О О ф О О Ф С;, ЪС I-P 3 Ixms m m S «- Ф CL О с5 ф О u m С» С0 Y S Ф а m Ф с «С» Ф X а Ф «- Ф m ф Е CL m Ш ! Ф c«I К М и л Ф г л S а> Ц ОSy О О Ф О у Ф х =Ъ К Ф О «- m X S аCL m Ф са Х а! с «- Ф Ф cL«x O Ф, о а Ф m I «а ,"„ 6) р С Ф с0 м О Ф 3(««> О mo cII S =) - o mmo Ф Х О ь О <3 О О О 0 М «D m О. S е Ф х m c uso Ф a.o Х Ф Ф ««Ъ & m Ф Х IО О у Ф m м О Ф С0 m Ф Б o x О Е о Ф CI О Ф .й а С О О СЧОЪСОЭСГССЪВ OCDCO N - -»-СЧСЧNСбС9С ЪH I I I I I I I I ! ООООООООООО И Ф О О ОЪ О СО СЧ Ф Л CO СЧ»» N N N С Ъ N С9 С Ъ С Ъ С Ъ I ! I ! ! ! ("Ъ О> OI O I CO О) 0l - С Ъ СЧ СЧ» - СЧ СЧ СЧ СЧ N С"Ъ С Ъ С Ъ С ) О СЪЪ О) CO !»- ОЪ О - ОЪ CO :3 « С Ъ С Ъ Ф Ф ct ID tA Ф "«С OOOOOOOOOOO ООООООООООО ООООООООООО - & с3 СЧ Л Со О) ОЪ CO I» О СЧч а»е»м «»с с»ам»СЧ ООООООООООО ООООООООООО СЧ - - CDIIAWCOCDCO С,ЪС,ЪС.ЪЛЛОЪ ЪОЪСОО tD OI O O æ Ä OI OI OI ООООООООООО O СР LA Ф CI OI Cb О) О) О> Ct l cD (0 «СЪ Оъ О - CO CO Ф СЧ е-м а»ч-СЧСЧа»ч»е-СЧ >. С X О - СЧ С « С! ID Со Л CO ОЪ - ! Ф c«I 17 1659495 о с о v о V C: О Ф IО о X с Ф X Е О CD х =т S с LD ! Ф к о О З СГ о э ас z Ф с э с с о Ф I» ю с с Z Ф < Ъ Ф О * Ф с с CD Е З т 3С CL 5 о и Я. О Ф З S SO З * о э o - х!съ z > Ф m o ас а g pc О Ф т S с о C%l Ф Е х CD О Х Iv о х Ф Ш о а с Ф О О с ъ% х Z mm S Ф m О 3 Э аvg Щ ЯЗ,О (О S х Ф Я Ф с <ц с =т CD Щ Ф О аа Ф а С Ф е ЗЗс О хс э с х ОЗ З З О O m з oоФа с Z З хIФ О3Ф SOo о х с Ф х с э Щ с m Z Ф Е е с о Фа3(! - X 2 О С(Ф У р mрО. Ф о э с - 3 .=3 = щ Ф а. М Ф 3(Оа З э СЪ omov О V Ф Ф m З Х CD а э Ф з э y)mE S з Е э Е.э Ф CD Ф О X l- Э v g Ф Ф CD х О Ф Ф v z о m О Ю Ф Ф о З а ф с so 1 а D; Ф Е с - о оэ и з Dl Ф ьcLmzomо кaZC- CD ШL=S О СЧОСООССЪЛОС")СЧI В съ о о о сч о съ w со со СЧ СЧ CV N С%Ъ С Ъ С Ъ СЪ С Ъ СЪ С%Ъ I ! I I ! I I I с > о о в со о о с ъ с ъ сч СЧ СЧ СЧ % СЧ С Ъ С Ъ СЪ С Ъ A СЪ съ о в о в о сч о CI cI %D С%Ъ LA %D СС) LA LA LA LA о оооооооооо ооооооооооо ооооооооооо с в с"ъ в в о о ф СЧ»»%-СЧСЧСЧ%-СЧ ооооооооооо ооооооооооо о сч - - -совлв -сов о с. ССЪ ССЪ О со со О в О в С Ъ СЧ С%Ъ % % % ССЪ » - % % %СЪ а- %» CQ CA %» СЧ СЧ СЧ СЧ %D МЪ Cb %D %D %Ф <О ооооооооооо о в о ссъ ссъ в l COCACOВ СЧВВOСЧ %-%- - ° - СЧhl%-%-СЧ СЧ % »% ° Е ° -%-%» З З X ! v счпФвcot coво