Комплексный раскислитель стали на основе кускового карбида кремния



Комплексный раскислитель стали на основе кускового карбида кремния
Комплексный раскислитель стали на основе кускового карбида кремния
Комплексный раскислитель стали на основе кускового карбида кремния
Комплексный раскислитель стали на основе кускового карбида кремния
Комплексный раскислитель стали на основе кускового карбида кремния
Комплексный раскислитель стали на основе кускового карбида кремния
Комплексный раскислитель стали на основе кускового карбида кремния
Комплексный раскислитель стали на основе кускового карбида кремния
Комплексный раскислитель стали на основе кускового карбида кремния
Комплексный раскислитель стали на основе кускового карбида кремния
Комплексный раскислитель стали на основе кускового карбида кремния

 


Владельцы патента RU 2631570:

ООО "НПК "КарбонГрупп" (RU)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для раскисления и легирования железоуглеродистых сплавов кремнием и углеродом. В качестве материала используют кусковой карбид кремния (SiC) с фракцией более 1 мм и влажностью менее 1% и его брикетированный отсев фракции менее 1 мм с конечным содержанием в брикетах основного элемента SiC 70-90%. Отсев SiC фракций менее 1 мм брикетируют с использованием мелассы свекловичной с помощью вибропрессования в цилиндры диаметром до 60 мм и высотой до 70 мм или с использованием неорганического связующего с помощью валкового брикет-пресса в таблетки диаметром до 40 мм и высотой до 30 мм с прочностью не менее 400 кг/см2. Изобретение позволяет снизить себестоимость производства стали и чугуна за счет замены ферросилиция отсевами фракций карбида кремния, который по техническим характеристикам превосходит ферросилиций, т.к. содержит до 30% общего углерода и существенно повышает усвоение кремния в металле. 2 з.п. ф-лы, 6 табл., 5 ил.

 

Изобретение относится к черной металлургии, а конкретнее к выплавке и внепечной обработке (раскислению, легированию и науглероживанию) стали и чугуна.

Из уровня техники известен «Брикет, используемый при производстве железоуглеродистого сплава (варианты)» (патент № RU 2282669, С22В 1/243, С21С 1/00, С22С 38/00, 27.08.2006) относится к черной металлургии, к производству брикетов, используемых при производстве железоуглеродистого сплава. Брикет содержит кремнийсодержащий материал, углеродсодержащий материал и связующее. В качестве кремнийсодержащего материала он содержит карбид кремния металлургический, в качестве углеродсодержащего материала содержит материал термообработанный углеродсодержащий электродного производства, а в качестве связующего - цемент. Изобретение обеспечит повышение прочностных характеристик железоуглеродистых сплавов и улучшение технологического процесса производства отливок из синтетических чугунов за счет их одновременного донауглероживания и модифицирования.

Технической задачей данного изобретения является достижение качественного улучшения состава брикета путем замены ферросилиция карбидом кремния металлургическим при определенных количественных соотношениях всех компонентов, что приводит к получению более высоких технических результатов: повышение прочностных характеристик железоуглеродистых сплавов, науглероживание стальной ванны и улучшение технологического процесса производства сталей и синтетических (индукционная плавка) и серых (ваграночных) чугунов за счет их одновременного донауглероживания, легирование кремнием и модифицирование.

Брикеты, заявляемые данным изобретением (пять вариантов), могут быть использованы в процессах производства железоуглеродистых сплавов, а также сталей, серых и легированных чугунов на базе синтетического расплава, который имеет низкую способность к графитизации.

Недостатком данного изобретения является наличие цемента, в качестве связующего материала, так как его применение обозначает наличие дополнительных диоксидов кремния и алюминия (SiO2, Al2O3), которые негативно влияют на свойства стали.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению решением является «Способ внепечной обработки стали в ковше» (патент № RU 2219249, С21С 7/00, С21С 7/06, 20.12.2003). Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к внепечной обработке выплавленной стали в ковше при помощи комплексных раскислителей.

Способ внепечной обработки стали в ковше включает выпуск расплава из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу в ковш, в процессе выпуска расплава раскислителя, легирующих и шлакообразующих материалов. В качестве раскислителя используют карбид кремния с фракцией 0,1-10 мм, содержащий 80-90 мас. % чистого карбида кремния, 2-5 мас. % свободного углерода, остальное примеси. Раскислитель подают в процессе выпуска с расходом 1-5 кг/т расплава по зависимости: Q1=K1(C2-C1)/(Si2-Si1). После выпуска дополнительно подают комплексный раскислитель в пределах 0,2-0,4 кг/т расплава и алюминий с расходом в пределах 0,1-1,5 кг/т расплава. Раскислитель подают по зависимости: , где Q1 - расход комплексного раскислителя в процессе выпуска, кг/т; Q2 - расход комплексного раскислителя после выпуска, кг/т; C1 и С2 - содержание углерода в расплаве при начале выпуска и необходимое содержание углерода в готовой стали, мас. %; Si1 и Si2 - содержание кремния при начале выпуска и необходимое содержание кремния в готовой стали, мас. %; K1 и K2 - эмпирические коэффициенты, равные 1,6-10,0 и 0,33-8,0 соответственно, кг/т. Затем расплав легируют алюминием в виде катанки с расходом в пределах 0,3=0,7 кг/т расплава и продувают аргоном в течение 1-15 мин с расходом 0,5-2,0 л/мин на тонну.

Недостатком данного изобретения является то, что фракция 0,1-10 мм в полной мере не достигает металла и частично (фракция менее 1 мм) уносится газовоздушным тепловым потоком, исходящим от жидкой стали. Фракция 0 - менее 1 мм не востребована в металлургическом производстве, увеличивает себестоимость продукции и требует дополнительной утилизации (захоронение отходов).

Задачей, стоящей перед изобретением является повышение экономичности (за счет замены ферросилиция, экономии науглероживателя, увеличения коэффициента усвоения кремния и снижения потерь материала) и экологичности производства чугуна и стали. А также расширение возможности использования невостребованного отсева карбида кремния, путем прессования нужного размера фракций карбида кремния в брикеты.

Задача решается за счет того, что комплексный раскислитель стали (КРС) представлен в виде фракционированного кускового карбида кремния фракцией более 1 мм и в полной мере выступает в качестве заменителя ферросилиция (ЗФС) и науглероживателя. Фракция менее 1 мм в металлургии не используется, и удаляется путем виброотсева. Данная переработка позволяет очистить раскислитель от фракции менее 1 мм, которая не достигает металла, а уносится газовоздушным тепловым потоком, исходящим от жидкого расплава. Также при помощи сушки заменителя ферросилиция достигается влажность менее 1%, что позволяет избежать насыщения расплава газами.

Технологическая схема производства и движения материалов на предприятиях черной металлургии не предусматривает использование мелкой фракции размером менее 1 мм, так как ее использование приводит к просыпи (безвозвратной потере) материала, экономическим потерям и ухудшению экологической обстановки в цехе.

Отсев фракций и их брикетирование в кусковой комплексный раскислитель стали (КРС), позволяет использовать его в качестве заменителя ферросилиция (ЗФС) и науглероживателя в металлургии, что повышает эффективность раскисления и легирования стали, снижает себестоимость производства стали в виду того, что карбид кремния дешевле ферросилиция, а по техническим характеристикам превосходит ферросилиций, так как содержит до 30% общего углерода, что существенно повышает усвоение кремния в металле.

Сущностью описываемого технического решения является то, что в качестве материала используется кусковой заменитель ферросилиция (ЗФС) - фракционированный карбид кремния (SiC) с размером фракции более 1 мм, прошедший виброотсев и тепловую сушку, а так же его отсеянные фракции менее 1 мм, брикетированные на мелассе свекловичной с помощью вибропрессования в цилиндры диаметром до 60 мм и высотой до 70 мм, либо брикетированные на неорганическом связующем с помощью валкового брикет-пресса в «таблетки» диаметром до 40 мм и высотой до 30 мм с прочностью не менее 400 кг/см2 и влажностью не более 1%. Конечное заданное содержание карбида кремния в брикетах от 70 до 90%.

Производство комплексного раскислителя стали (КРС), выступающего в качестве заменителя ферросилиция (ЗФС) и науглероживателя, на основе кускового карбида кремния осуществляют следующим образом. Исходный материал - бой и лом карборундовых камней с содержанием SiC от 80% до 95%, а также карбид кремния черный кристаллический для металлургического производства с содержанием SiC от 88% до 97%), упакованный в мягкие контейнеры МКР типа «биг-бег», проходит входной контроль. После получения результатов анализа, с помощью кран-балки грузоподъемностью 3 тонны пересыпается в приемный бункер конвейера загрузки вибрационного сита Н-СВ-2042 для рассева.

Вибрационное сито состоит из 4-х сит с ячейками 5×5 мм, 3×3 мм и два нижних сита 2×2 мм, которые гарантируют качественный виброотсев материала и исключают попадание частиц менее 1 мм в готовую продукцию. При влажности исходного материала свыше 1%, во время виброотсева материал более 1 мм обдувается горячим воздухом от тепловой пушки.

Рассев фракции через сито с ячейками 2×2 мм обусловлен последующим возможным измельчением фракции во время фасовки и транспортировки.

Фракция более 1 мм выдается из-под вибросита рольганговым конвейером №1. Отсев фракции менее 1 мм выдается рольганговым конвейером №2.

Во время виброотсева готовая фракция более 1 мм накапливается в мягкие контейнеры МКР типа «биг-бег», для исключения случайного смешивания с отсевом менее 1 мм. Материал фракции более 1 мм и отсев взвешиваются на крановых весах марки ВК.

Отсев фракции менее 1 мм брикетируется на мелассе свекловичной с помощью вибропрессования в брикеты ∅ 57×50 мм или ∅ 57×70 мм (цилиндры) либо на неорганическом связующем с помощью валкового брикет-пресса в брикеты ∅ 40 мм и высотой 20-30 мм с прочностью не менее 400 кг/см2 и влажностью не более 1% с конечным заданным содержанием карбида кремния SiC от 70% до 90%.

Техническим результатом применения предполагаемого изобретения является повышение эффективности применения кускового карбида кремния, возможность использования его отсева (непригодного для использования в черной металлургии) в виде брикетов, в качестве комплексного раскислителя стали (КРС), являющегося в полной мере заменителем ферросилиция (ЗФС) и науглероживателя. Применение настоящих крупнокусковых материалов позволяет производить совокупное раскисление и легирование стали кремнием и углеродом, способствует более высокой степени усвоения ведущих элементов (углерод, кремний, марганец) в стали и чугуне, уменьшает затраты на производство стали и чугуна, а также улучшает экологическую обстановку в атмосфере металлургических цехов.

Таким образом, задача, поставленная перед изобретением, решена.

Комплексный раскислитель стали на основе кускового карбида кремния поясняется дополнительными материалами, которые отражены в графической части: схемой рассева и сушки, фотографиями фракций, брикетов и «таблеток».

Производство стали осуществлялось в соответствии с действующей НД. Комплексный раскислитель стали КРС-65 фракции 1-20 мм присаживался во время выпуска металла из ДСП взамен БКК-92 фракции 0-10 мм.

При поступлении КРС-65 производился входной контроль на соответствие требованиям ТУ 398900-018-82389246-2011.

В таблице 1 приведен химический и фракционный составы КРС-65 по данным технических условий, сертификата и входного контроля.

Из таблицы 1 видно, что КРС-65 соответствует требованиям технических условий.

В таблице 2 приведено количество присаженных кремнийсодержащих материалов во время выпуска из ДСП и при внепечной обработке стали на УКП при производстве стали марки Ст3сп при использовании КРС 65 (на 27 плавках) и БКК-92 фракции 0-10 мм (на 44 плавках).

Из таблицы 2 видно, что при производстве стали марки Ст3сп:

- при использовании БКК-92 коэффициент усвоения кремния на выпуске из ДСП составил 44,9%;

- при использовании КРС-65 коэффициент усвоения кремния на выпуске из ДСП составил 47,9% (+3,0%),

В таблице 3 приведено количество присаженных кремнийсодержащих материалов во время выпуска из ДСП и при внепечной обработке стали на УКП при производстве стали марки Ст3Гсп при использовании БКК-92 фракции 0-10 мм (на 48 плавках) и КРС-65 (на 59 плавках).

Из таблицы 3 видно, что при производстве стали марки Ст3Гсп:

- при использовании БКК-92 коэффициент усвоения кремния на выпуске из ДСП составил 51,1%;

- при использовании КРС-65 коэффициент усвоения кремния на выпуске из ДСП составил 55,5% (+4,4%).

В таблице 4 приведено количество присаженных кремнийсодержащих материалов во время выпуска из ДСП и при внепечной обработке стали на УКП при производстве стали марки Ст3пс при использовании БКК-92 фракции 0-10 мм (на 17 плавках) и КРС-65 (на 19 плавках).

Из таблицы 4 видно, что при производстве стали марки Ст3пс:

- при использовании БКК-92 коэффициент усвоения кремния на выпуске из ДСП составил 41,8%;

- при использовании КРС-65 коэффициент усвоения кремния на выпуске из ДСП составил 44,8% (+3,0%).

Более высокий коэффициент усвоения кремния при использовании КРС-65 в сравнении с БКК-92 связан с отсутствием в нем фракции менее 1 мм, что снижает потери при присадке материала на выпуске плавки из ДСП.

В таблице 5 приведен расчет расхода БКК-92 и КРС-65 для легирования стали марки Ст3сп, Ст3Гсп, Ст3пс кремнием на 0,10% с учетом полученных коэффициентов усвоения на выпуске из ДСП.

В таблице 6 приведен расчет среднего коэффициента замены БКК-92 опытным материалом КРС-65 с учетом доли замещения.

Из таблицы 6 видно, что средний коэффициент замены БКК-92 опытным материалом КРС-65 равен 0,916, т.е. для замены 1 т БКК-92 требуется 0,916 т КРС-65.

Выводы:

1. КРС-65 соответствует требованиям технических условий.

2.1. При производстве стали марки Ст3сп:

- при использовании БКК-92 коэффициент усвоения кремния на выпуске из ДСП составил 44,9%;

- при использовании КРС-65 коэффициент усвоения кремния на выпуске из ДСП составил 47,9% (+3,0%).

2.2. При производстве стали марки Ст3Гсп:

- при использовании БКК-92 коэффициент усвоения кремния на выпуске из ДСП составил 51,1%;

- при использовании КРС-65 коэффициент усвоения кремния на выпуске из ДСП составил 55,5% (+4,4%).

2.3. При производстве стали марки Ст3пс:

- при использовании БКК-92 коэффициент усвоения кремния на выпуске из ДСП составил 41,8%;

- при использовании КРС-65 коэффициент усвоения кремния на выпуске из ДСП составил 44,8% (+3,0%).

2.4. Более высокий коэффициент усвоения кремния при использовании КРС-65 в сравнении с БКК-92 связан с отсутствием в нем фракции менее 1 мм, что снижает потери при присадке материала на выпуске плавки из ДСП.

3. Средний коэффициент замены БКК-92 опытным материалом КРС-65 равен 0,916, т.е. для замены 1 т БКК-92 требуется 0,916 т КРС-65.

1. Материал для раскисления и легирования железоуглеродистых сплавов кремнием и углеродом, отличающийся тем, что в качестве материала используют кусковой карбид кремния (SiC) с фракцией более 1 мм и влажностью менее 1% и его брикетированный отсев фракции менее 1 мм с конечным содержанием в брикетах основного элемента SiC 70-90%.

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что отсев SiC фракций менее 1 мм брикетируют с использованием мелассы свекловичной с помощью вибропрессования в цилиндры диаметром до 60 мм и высотой до 70 мм.

3. Материал по п.1, отличающийся тем, что отсев SiC фракций менее 1 мм брикетируют с использованием неорганического связующего с помощью валкового брикет-пресса в таблетки диаметром до 40 мм и высотой до 30 мм с прочностью не менее 400 кг/см2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к термическим способам окускования железорудных материалов и может быть использовано при агломерации руд и концентратов в черной металлургии.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению экструзионного брикета для промывки горнов доменных печей. Экструзионный брикет, полученный методом жесткой вакуумной экструзии, состоит из окалины металлургического производства, бентонита и цемента и содержит, мас.%: FeO>40; Fe2O3>25; MgO 0,01-2,8; MnO 0,01-1,5; С 0,01-1,5; SiO2 0,1-9,0; CaO 0,1-8,0, Al2O3 0,01-1,2, примеси <3, при этом содержание в брикете Feобщ.>60.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению экструзионного брикета для доменного производства. Экструзионный брикет, полученный методом жесткой вакуумной экструзии, состоит из окалины металлургического производства, углеродсодержащего материала, бентонита и цемента и содержит, мас.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению экструзионного брикета, содержащего металлургические отходы, в частности металлургическую окалину, предназначенного для использования в качестве компонента шихты в сталеплавильных процессах.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению экструзионного брикета, содержащего металлургические отходы, в частности металлургическую окалину, предназначенного для получения товарных ванадийсодержащих шлаков при переработке ванадиевого чугуна.

Изобретение относится к брикетированию мелкофракционных отходов ферросплавного производства в виде ферросиликомарганца или ферросилиция. Отходы дозируют, вводят пластификатор, смешивают с жидким стеклом, осуществляют прессование полученной смеси в брикеты, упрочнение брикетов путем нейтрализации щелочного элемента в жидком стекле и сушку брикетов.

Изобретение относится к получению экструзионного брикета из прокатной окалины, предназначенного для использования в качестве железосодержащего сырья при выплавке чугуна или стали.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам окускования железорудного сырья, и может быть использовано при подготовке шихты шахтных печей прямого получения железа.
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переработке металлической стружки и шламовых отходов металлургической промышленности. Металлическую стружку, состоящую из стружки черных металлов и алюминиевых сплавов, дробят, очищают, добавляют связующий материал, перемешивают и уплотняют в пресс-форме.

Изобретение относится к области подготовки сырья к металлургическому переделу. Способ производства железорудных окатышей включает подготовку шихты для сырых окатышей, окомкование шихты с получением сырых окатышей, сушку, обжиг и охлаждение окатышей.

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при электрошлаковой выплавке сплошных, полых и фасонных заготовок из высоколегированных сталей с низким содержанием кислорода, в частности роторов среднего и высокого давления, трубопроводов острого пара, изделий запорной и регулирующей арматуры для энергетического и газо-нефтехимического машиностроения.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для обессеривания расплава доменного чугуна или стали. Средство содержит оксид кальция, битум, а также от 0,01 до 10 вес.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали с применением методов ее внепечной обработки. В способе осуществляют отсечку печного шлака, выпуск металла в ковш, подогрев металла в печи-ковше и наведение высокоосновного шлака, десульфурацию металла, наведение низкоосновного шлака, вакуумирование, непрерывную разливку металла и непрерывное перемешивание металла аргоном.

Изобретение относится к дефосфорации расплавов марганцевых руд и концентратов. Селективное восстановление фосфора из расплава ведут газообразным монооксидом углерода (СО), который продувают через расплав.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для создания рафинирующих и модифицирующих смесей для производства ответственных изделий из чугуна и стали.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для одновременной дефосфоризации и извлечения ванадия из ванадийсодержащего расплавленного чугуна.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству трубных сталей с внепечной обработкой и разливкой на установках непрерывной разливки стали.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к уменьшению первичной окисленности металла алюминием в начале его выпуска из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в процессе рафинирования при механическом перемешивании хромсодержащего расплавленного железа в резервуаре для рафинирования, имеющем круглое горизонтальное поперечное сечение внутренней стенки, посредством лопастной мешалки, выполненной в виде цельной детали с осевым стержнем, покрытым огнеупорным материалом, и вращающейся вокруг центральной оси осевого стержня с осью вращения в вертикальном направлении, при этом для каждой перемешиваемой загрузки регулярно или нерегулярно переключают режим перемешивания по выбору между режимом концентрического перемешивания расплавленного железа с центрированием по центральной оси упомянутого резервуара оси вращения лопастной мешалки и режимом эксцентрического перемешивания расплавленного железа с децентрированием относительно центральной оси упомянутого резервуара оси вращения лопастной мешалки.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для раскисления и легирования жидкой стали. Брикет получен методом прессования алюминиевого лома, железной и никелевой стружки при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминиевый лом 0,5-2, никелевая стружка 2-7,5, железная стружка - остальное.
Наверх