Твердая шлакообразующая смесь для рафинирования стали

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к внепечной обработке металла твердыми шлакообразующими смесями. Смесь для рафинирования стали содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: известь 77÷89; алюмоконцентрат АВК-50Ф 11÷23. Использование смеси позволяет снизить себестоимость выплавляемой стали, уменьшить вредные выбросы в атмосферу, снизить загрязненность стали неметаллическими включениями и повысить уровень физико-механических свойств стали. 2 табл.

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к внепечной обработке металла твердыми шлакообразующими смесями.

Известна [1] смесь для обработки жидкой стали, содержащая известь, фторсодержащий материал, глиноземсодержащий материал, алюминиевую дробь и кусковой алюминий, в которой в качестве глинозем- и фторсодержащего материалов содержится шлак ферросплавного производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Известь	63÷72
Глиноземсодержащий шлак
ферросплавного производства	22÷26
Алюминиевая дробь	4÷7
Кусковой алюминий	2÷4

Существенными недостатками данной смеси являются:

- высокая стоимость алюминийсодержащих материалов;

- длительный процесс формирования шлака и низкая рафинирующая способность сформировавшегося печного шлака по неметаллическим включениям;

- высокие выбросы пылевидных глиноземсодержащих материалов (глиноземсодержащего шлака ферросплавного производства).

Известна также твердая шлакообразующая смесь для рафинирования стали [2], содержащая известь, плавиковый шпат, алюминийсодержащий материал, причем в качестве алюминийсодержащего материала она содержит пылевидные отходы производства силумина АК-17 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Известь	72÷80
Плавиковый шпат	17÷20
Пылевидные отходы
производства силумина АК-17	3÷7

Существенными недостатками данной смеси являются:

- высокие глиноземсодержащие и фторсодержащие выбросы в атмосферу;

- повышенная загрязненность стали экзогенными включениями глиноземсодержащих материалов из составляющих смеси в связи с высокой температурой плавления смеси и эрозией футеровки сталеразливочного ковша в связи с использованием фторсодержащего материала (плавикового шпата);

- низкий уровень физико-механических свойств из-за высокой загрязненности стали неметаллическими включениями.

Известна выбранная в качестве прототипа смесь для обработки жидкой стали [3], содержащая известь, глинозем- и алюминийсодержащие материалы, причем в качестве глиноземсодержащего материала она содержит шлак ферросплавного производства, а в качестве алюминийсодержащего материала - пылевидные алюминийсодержащие отходы силумина при соотношении компонентов, мас.%:

Известь	66÷73
Глиноземсодержащий шлак
ферросплавного производства	24÷27
Пылевидные алюминийсодержащие
отходы производства силумина	5÷7

Существенными недостатками данной смеси являются:

- высокие выбросы пылевидных глиноземсодержащих и алюминийсодержащих материалов;

- высокий уровень загрязненности выплавляемой стали неметаллическими включениями в связи с высокой температурой плавления смеси и длительным процессом формирования шлака;

- пониженный уровень физико-механических свойств стали из-за загрязненности стали алюминийсодержащими неметаллическими включениями.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются:

снижение себестоимости выплавляемой стали, уменьшение вредных выбросов в атмосферу, снижение уровня загрязненности неметаллическими включениями, повышение уровня физико-механических свойств стали.

Для этого предлагается твердая шлакообразующая смесь для рафинирования стали, содержащая известь, глинозем- и алюминийсодержащие материалы, отличающаяся тем, что в качестве глинозем- и алюминийсодержащего материала она содержит алюмоконцентрат АВК-50Ф при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Известь	- 77÷89
Алюмоконцентрат	- 11÷23

Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем.

Выбор граничных параметров извести обусловлен тем, что при содержании извести в смеси менее 77% снижается основность расплава смеси, ухудшаются физико-химические и рафинирующие свойства шлака, повышается уровень загрязненности стали неметаллическими включениями и снижаются физико-механические свойства стали.

С увеличением содержания извести более 89% резко возрастают тепловые потери при формировании шлака, наблюдается неполное растворение извести, образуется густой нереакционноспособный шлак, в результате чего повышается уровень загрязненности стали экзогенными неметаллическими включениями и снижаются физико-механические свойства стали.

Пределы изменения содержания в смеси алюмоконцентрата определены тем, что при увеличении содержания выше заявляемого верхнего предела (более 23%) возможно получение повышенного содержания алюминия в готовой стали, при этом снижаются физико-механические свойства стали, повышается загрязненность стали неметаллическими включениями и осложняется разливка стали на МНЛЗ в результате затягивания разливочных стаканов.

При содержании алюминия в смеси менее 11% получается недопустимо низкое содержания алюминия в готовой стали, что приводит к уменьшению размера зерна и, как следствие, снижению физико-механических свойств стали.

Заявляемая смесь использовалась при обработке стали в ковше во время выпуска плавки из печи (с расходом 4,5-13,5 кг/т стали).

На опытных плавках использовали Алюмоконцентрат марки АВК-50Ф следующего химического состава, мас.%: Al≥50; Mg<6; Al₂О₃≤37,4; Cu≤3,8; Zn≤3,3; Si≤5; Pb≤0,3; Sn≤0,2.

Материал наряду с металлически активным алюминием содержит глинозем (оксид алюминия), что способствует быстрому формированию реакционноспособного шлака, обладающего высокой рафинирующей способностью. Материал использовался в виде брикетов подушкообразной формы со средним размером 50×50×30 мм, причем механическая прочность на раздавливание брикета не ниже 100 кг.

Использовалась известь фракции до 80 мм с содержанием CaO≥85%.

Сталь марок ст 20, 15, 37Г2С, 40Х выплавлялась в дуговой электросталеплавильной печи типа ДСП 100Н10, оборудованной эркерной подиной, выпуск плавки производили с отсечкой печного шлака, во время выпуска в ковш присаживали смесь в заявляемых пределах.

Используемые составы смесей приведены в таблице 1, результаты использования приведены в таблице 2.

В результате промышленного использования смеси получены следующие результаты:

- снижена себестоимость выплавляемой стали на 8 руб/т стали;

- уменьшена запыленность в среднем на 2 мг/м³;

- снижен уровень загрязненности стали неметаллическими включениями (длина строчки алюминийсодержащих включений снижена в среднем на 0,35 мм);

- предел текучести и прочности увеличен в среднем на 3,4 МПа.

Список источников

1. Патент РФ № 2039091, кл. С21С 7/064.

2. Патент РФ № 2003702, кл. С21С 7/076.

3. Патент РФ № 2003701, кл. С21С 7/076.

Таблица 1
Составы заявляемых смесей
Компонент	Номер состава смеси
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Известь, %	77	78	80	88	86	84	81	85	79	89
Алюмоконцентрат, %	23	22	20	12	14	16	19	15	21	11

Таблица 2
Результаты испытания смесей
Расход смеси, кг/т стали	Номер состава смеси
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	прототип
4,5	8,9	6,5	10,0	12,0	6,1	11,4	12,8	13,0	13,5	15-17
Запыленность, мг/м3	17	17	16	15	15	15	15	15	16	15	19-20
Уровень загрязненности (длина строчки алюминийсодержащих включений, мм)	1,2	0,8	0,9	0,5	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	1,1	1,3-1,5

Твердая шлакообразующая смесь для рафинирования стали, содержащая известь, глинозем- и алюминийсодержащий материал, отличающаяся тем, что в качестве глинозем- и алюминийсодержащего материала она содержит алюмоконцентрат АВК-50Ф при следующем соотношении компонентов, мас.%:

известь	77÷89
алюмоконцентрат АВК-50Ф	11÷23