Способ рафинирования металла

 

Сущность: в процессе выпуска 60-80% металла его обрабатывают в ковше кислым рафинировочным шлаком с расходом 4-10 кг на 1 т металла. При выпуске остального количества металл обрабатывают основным шлаком, формируемым путем присадки в ковш основных шлакообразующих материалов на основе извести с расходом 8-20 кг на 1 т металла, после чего осуществляют вакуумирование с присадкой в вакуум-камеру дополнительно основных известьсодержащих шлакообразующих флюсов в количестве 5-12 кг на 1 т металла.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 С7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4827436/02 (22) 22.05.90 (46) 30.09,92. Бюл. ¹ 36 (71) Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов (72) Ю.А.Коваль, Б.П.Крикунов, М.И.Гасик., А.С,Гарченко, Б.B,Ñoëîäoâíèêîâ, А.B.Òèëèнин, Г.С,Легостаев, B,Н.Щербина, Ю.M.Неровный и Н.И.Попик (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 443333222200, кл. С 21 С 7/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 777070, кл. С 21 С 7/00, 1980.

Изобретение относится к черной металлургии; а именно к методам внепечного рафинирования металла, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ обработки стали, в соответствии с которым сталь перед вакуумированием с одновременной обработкой в столбе шлака обрабатывают кислым шлаком, Известный способ позволяет получить высокую чистоту металла по включениям.

Первоначальная обработка металла кислым шлаком способствует формированию в металле включений на основе кремнезема.

При дальнейшей обработке в столбе синтетического шлака эти включения полностью ассимилируются этим шлаком вследствие высокой взаимной смачиваемости и большой поглотительной способности столба рафинировочного шлака. (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА (57) Сущность: в процессе выпуска 60-80% металла его обрабатывают в ковше кислым рафинировочным шлаком с расходом 4-10 кг на 1 т металла. При выпуске остального количества металл обрабатывают основным шлаком, формируемым путем присадки в ковш основных шлакообразующих материалов на основе извести с расходом 8-20 кг на

1 т металла, после чего осуществляют вакуумирование с присадкой в вакуум-камеру дополнительно основных известьсодержащих шлакообразующих флюсов в количестве 5-12 кг на 1 т металла.

Недостатками способа являются необходимость использования дорогостоящего расплавленного шлака, задействование двух ковшей одновременно, сложность в исполнении способа и отсутствие возможности регулирования степени затрат на рафинирование, т,к. способ осуществляется простым переливом металла из ковша в ковш, При этом вакуумная обработка носит. ограниченный характер и не позволяет обеспечить значительного снижения содержания кислорода в металле и, как следствие, загрязненности кислородсодержащими неметаллическими включениями, Более того, сильно развитая поверхность контакта металла со шлаком способствует переходу в результате реакций восстановления избыточного количества Са из шлака в металл, что вызывает в дальнейшем повышенную загрязненность металла единичными крупными глобулярными включениями.

1765192

20

45

55

Цель изобретения — снижение загрязненности металла включениями.

Поставленная цель достигается тем, что по способу рафинирования металла, включающему последовательную обработку металла кислым и основным шлаком, обработку металла в ковше твердыми шлакообразующими материалами и вакуумирование металла, в процессе выпуска металл в ковше обрабатывают кислым рафинировочным шлаком в количестве 4-10 кг на 1 т металла, а после выпуска 60-80% металла— основным рафинировочным шлаком, формируемым путем присадки в ковш основноro шлакообразующего материала на основе извести в количестве 8-20 кг на 1 т металла, после чего осуществляют порционное или циркуляционное вакуумирование с обработкой металла в вакуум-камере присадкой основных известьсодержащих шлакообразующих материалов в количестве 5-12 кг на

1 т металла.

Сущность способа заключается в следующем.

Наиболее большой поглотительной способностью к неметаллическим включениям обладает шлак, имеющий полярные свойства по отношению к включениям. Поэтому включения на основе кремнезема легко усваиваются основным шлаком, и наоборот, основные включения легко и наиболее полно ассимилируются кислым шлаком.

В соответствии с предлагаемым способом первоначально металл в процессе выпуска в ковше обрабатывают кислым рафинировочным шлаком, который может формироваться как в печи, так и присадкой соответствующих шлакообразующих в ковш. Обработка кислым шлаком в количестве 4-10 кг/т металла полностью освобождает расплав от трудноудаляемых включений на основе СаО и MgO. Эти включения в процессе выпуска ассимилируются шлаком и этому способствует интенсивное перемешивание металла со шлаком за счет энергии падающей струи.

После выпуска 60-80% металла в ковш присаживают основные шлакообразующие материалы на основе извести в количестве

8-20 кг/т и таким образом переводят кислый шлак, имеющийся в ковше, в основной, К этому моменту основная часть металла уже отрафинирована кислым шлаком и введение основных шлакообразующих после выпуска 60% металла не снижает рафинировочный эффект, тем более что плавление шлакообразующих происходит постепенно. Поэтому и основность шлака в ковше возрастает постепенно. Более ранняя присадка основных шлакообразующих приводит к снижению рафинирующего эффекта шлака по отношению к неметаллическим включениям на основе Са0 и MgO u увеличивает их содержание в металле.

Присадка основных шлакообразующих материалов после выпуска 80 j металла в ковш не обеспечивает расплавление и усвоение этих материалов, При этом шлак отличается высокой гетерогенностью и соответственно снижается его сульфидная

8MKOCTb.

Последние 20-40% металла, попадая в ковш, обеспечивают расплавление и усреднение химического состава шлака, При этом ковшевой шлак становится основным вследствие превалирующего количества основной составляющей.

При уменьшении количества кислого шлака в ковше менее 4 кг/т рафинировочный потенциал этого шлака быстро теряется из-за насыщения его поглощаемости включениями. А увеличение его более 1 кг/т нецелесообразно, т.к. увеличивает расход основных шлакообразующих íà его нейтрализацию и перевод в основной шлак. Дополнительное введение шлакообразующих вызывает рост тепловых потерь на внепечную обработку и требует дополнительного перегрева металла в печи.

При использовании основных шлакообразующих в количестве менее 8 кг/т металла не достигается перевод шлака в основной с достаточной сульфидной емкостью, в то же время увеличение присаживаемых шлакообразующих более 20 кг/т приводит к высоким тепловым потерям и резкому загущению шлака, вызывает формирование его гетерогенной структуры и снижение рафинирующей способности.

В результате такой обработки в ковше формируется металлический расплав с включениями на основе кремнезема, на поверхности которого сформирован основной рафинировочный шлак, т.к. такой шлак формируется в последний момент выпуска, то его рафинировочный потенциал остается нереализованным, соответственно не решен вопрос десульфурации металла, Далее металл подвергается вакуумной обработке на порционном или циркуляционном вакууматоре. В результате обеспечивается дегазация металла. В ходе обработки на металл непосредственно в вакуум-камере присаживают основные известьсодержащие шлакообразующие материалы в количестве 6-12 кг/т, которые формируют на поверхности металла в вакуум-камере рафинировочный шлак, Проходя через вакуум-камеру, порции металла контактируют с этим шлаком. При этом происходит ассимиляция

1765192 включений кремнезема основным шлаком.

Многократное прохождение металла через вакуум-камеру, которое могут обеспечить циркуляционный и порционный вакууматоры, обеспечивают практически полное удаление включений. Таким образом, 5 обеспечивается высокая частота металла по неметаллическим включениям. Одновременно с этим происходит глубокая десульфурация металла, так как происходит его обработка основным шлаком в условиях ва- 10 куума и снижается массовая доля кислорода за счет перехода era в виде кислородсодержащих включений в шлак.

Процесс рафинирования металла от серы в вакуум-камере и состав формируемого 15 на поверхности металла в ковше шлака of" ранично взаимосвязаны, Часть шлака в процессе обработки выносится потоками металла из вакуум-камеры в ковш, Такой шлак в результате взаимодействия с метал- 20 лом насыщен соединениями серы, В случае, если в ковше сохранить кислый шлак, без его трансформации в конечный период выпуска в основной, то шлак из вакуум-камеры после его ассимиляции ковшевым шлаком 25 будет ресульфуцироваться, т.е. будет нивелироваться эффект отдесульфурации металла в вакуум-камере, В предлагаемом способе перед ковшевого шлака в основной по ходу выпуска 30 обеспечивает условия для достижения глубокой десульфурации металла обработкой его основными шлакообразующими в вакууме. Основной потенциал ковшевого шлака обеспечивает устранение эффекта десуль- 35 фурации, Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает комплексное снижение загрязненности металла включениями, т.е, не только кислородсодержащими (оксидами и 40 глобулями), но и сульфидными:

Использование при обработке металла в вакуум-камере основных шлакообразующих в количестве менее 5 кг/т приводит к снижению эффективности десульфурации 45 расплава из-за малой сульфидной емкости шлака и ограничивает степень удаления кислородсодержащих включений вследствие быстрого выноса такого количества шлака из вакуум-камеры в ковш. 50

Увеличение количества шлакообразующих, присаживаемых в вакуум-камеру более

12 кг/т, нецелесообразно, т,к. это ухудшает условия вакуумной обработки, повышает тепловые потери и приводит к ухудшению 55 стойкости вакуумкамеры без дополнительного роста степени десульфурации, Предлагаемый способ отличается от известного тем, что в процессе выпуска металл в ковше обрабатывают кислым рафинировочным шлаком в количестве 4-10 кг/т, а после выпуска 60-80 металла — основным рафинировочным шлаком, формируемым путем присадки в ковш основных шлакообразующих материалов на основе извести в количестве 8-20 кг/т металла, после чего осуществляют порционное или циркуляционное вакуумирование с обработкой металла в вакуум-камере присадкой основных известьсодержащих шлакообразующих материалов в количестве 5-12 кг/т металла.

Пример конкретного выполнения, Предлагаемый способ опробован при выплавке подшипниковой стали в 100-т дуговых печах с последующим порционным вакуумированием. Формирование кислого шлака осуществляли присадкой на дно ковша перед выпуском металла мелкодробленого кварцита. Печной шлак при выпуске металла отсеками, После выпуска 60-80/ металла, количество которого контролировали по показаниям крановых весов, в ковш из специального бункера присаживали основные шлакообразующие. смесь извести и шпата в roотношении 4:1, "-а счет такой присадки основность шлака (— изменяСаО

SiO2 лась с 0,4-0,7 до 1,9-2,3, После выпуска плавки ковш с металлом передавался на порционный вакууматор, В качестве основных шлакообразующих материалов использовали известково-глиноземистый флюс, который присаживали в вакуум-камеру равномерно в ходе всей вакуумной обработки.

Других изменений в технологию выплавки и внепечной обработки не вносили.

Формула изобретения

Способ рафинирования металла, включающий выпуск плавки из печи, обработку металла кислым и основным шлаком, вакуумирование, отличающийся тем, что, с целью снижения загрязненности металла неметаллическими включениями, в процессе выпуска 60-80 металла в ковш вводят кислые рафинировочные шлаки с расходом

4-10 кг/т, а при выпуске остального количества металла в ковш вводят смесь извести и плавикового шпата в соотношении 4:1 с расходом смеси 8-20 кг/т, при этом при вакуумировании в вакуум-камеру дополнительно вводят основной известково-глиноземистый флюс в количестве 5-12 кг/т,