Способ рафинирования металла синтетическим шлаком

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<>964009 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено- 310331 (21) 3265000/22-02 с присоединением заявки М?— ($1)ki Кп з

С 21 С 7/76

Государственный комитет

СССР по делам. изобретений и открытий (23) Приоритет (Й УДК 669. 18-932 (088.8) Опубликовано 071082. Бюллетень Йо 37

Дата опубликования описания 0l1032 (72) Автор изобретения

К.N.Màêèðîâ (71) Заявитель

Сибирский металлургический институт им. Сер (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА СИНТЕТИЧЕСКИМ

ШЛАКОМ

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к внепечной обработке жидкой стали синтетическими шлаковыми расплавами. 5

Известен способ рафинирования металла электрсиалаковым переплавом, заключающийся в расплавлении расходуемых металлических электродов, сопровождающемся образованием капель металла и прохождением их через слой аинтетического шлака(1 3.

Недостатком способа является большой расход электроэнергии на вторич-. ный нагрев и расплавление металла.

Поэтому способ используется для обработки сталей лишь особо ответственных марок.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо» соб рафинирования жидкого металла, например . стали,от кислорода. серы или фосфора синтетическим шлаком. включающий диспергирование шлака струей металла при переливе послед него из сталеплавильного агрегата или промежуточного ковша в ковш с синтетическим шлаком(2 .

Струя металла, проходя через слой шлака, эмульгирует его. что приводит к увеличению поверхности контакта фаз и степени удаления вредных примесей.

Недостатками способа являются: невозможность полного удаления из металла вредных примесей из-за малого времени контакта фаз, что обусловлено быстрым всплыванием основной массы эмульгированного шлака в металле, загрязнение металла мелкими шлаковыми включениями. которые образуются в большом количестве при диспергирова« нии шлака свободно падающей с большой высоты струей металла, необходимость проведения разливки обработанного металла в ттнертной атмосфере для защиты металла от вторичного окисления.

Цель-изобретения - повышение эффективности процесса рафинирования.

Поставленная цель достигается тем, что пр способу рафинирования металла синтетическим шлаком, включающему диспергивание шлака, одновременно со шлаком диспергируют металл встречными струями металла и шлака над поверхностью шлако-металлической ванны. ,При соударении струи металла и шлака образуется двухслойный диск, который у кромок разбивается на двухфазные капли, капли под действием силы тяжести падают в шлакометаллическую

964009 ванну, где продолжается рафинирование и происходит непрерывная кристаллизация отделенного от рафинирующо шлака металла. Изменяя расстояние между соплами, характеристики сопел, расстояние от сопел до поверхности ванны и скорости истечения струй, можно в широких пределах менять величины удельной поверхности и длительности контакта фаз, а следовательно, и эффективность рафинирования.

Изменяя названные выме параметры можно также изменить размер образующихся при диспергировании шлаковых частиц и полностью устранить загрязнение металла мелкими (размером менее 0,1 мм )шлаковыми включениями.

Наличие шлакометаллической ванны позволяет осуществить непрерывную разливку и кристаллизацию металла под слоем синтетического шлака, что устраняет необходимость создания 20 специальной защитной атмосферы и обеспечивает высокое качество отливок.

На фиг.1 показана схема взаимодействия струй металла и шлака с одинаковой кинетической энергией при 25 горизонтальном направлении оси сопел на фиг.2 - то же,вид сбоку; на фиг.3 - вариант реализации способа с вертикальным направлением осей сопел при одинаковых объемных скорос- Зр тях истечения металла и шлака.

Способ осуществляется следующим образом.

Жидкий металл и шлак при температуре выше температуРы затвердевания 35 при 100-200 С поступают под давлением более 1,5 атм, по каналам к двум соплам 1 с выходными отверстиями диаметром 5-50 мм, расположенными на расстоянии 10-500 мм друг от друга. При соударении струи образуют диск 2 диаметром 200-500 мм, который разбивается у кромок на двухфазные капли размером 1-10 мм. Эти капли падают в шлако-металлическую ванну, и проходя через слой шлака 3, металл 45

4 рафинируется дополнительно.

Показатель эффективности рафинирования А при э рм составляет

В.дь

А = — = 2500-3000 с/м, 50

Ч

О где — - удельная поверхность контакЧ та металла и шлака, м-; и

5 — поверхность контакта фаз,м 55

М -. объем рафинируемого метал.ла, мЗ;

7< - время рафинирования выделен-. ного элемента объема.

При переливе металла в ковш с синтетическим, шлаком показатель А не превышает 1000 с/м. Следовательно, если этот способ дает десятикратное снижение концентрации вредной .примеси, например серы, то пред- 65 лагаемый способ дает более чем пятидесятикратное снижение концентрации этой примеси.

Р и м е р. Шпак, содержащий (мас.%) 55 СаО; 40 А1 О, 2

0,80 М О 1,0. е; 0,2 5 при 1700вС подается под давлением 1,5 атм через сопло 1 с диаметром выходного отверстия 14 мм навстречу струе жидкой конверторной стали, истекающей при 1650ОС под давлением 1,,5 атм из сопла диаметром 10 мм. При этом струи образуют диск диаметром 200 мм, который разбивается на двухфазные капли размером 3-4 мм и образует шлакометаллическую ванну. Показатель эффективности рафинирования составляет примерно 2000 c/ì, а содержание серы в металле снижается с 0,030 до

0,003%, в то время как при обработке такой стали синтетическим шлаком в конце концентрация серы снижается только до 0,010%.

Способ не требует расхода энергии на повторный нагрев и плавление металла.

Использование способа для рафинирования металла позволяет осуществить непрерывную разливку рафинированного металла под слоем синтетического шлака и исключить необходимость использования защитной атмосферы для предотвращения вторичного окисления металла при разливке последнего из ковша.

Возможна реализация способа в любой атмосфере и в вакууме, При реализации способа в атмосфере инертного газа или в вакууме дополнительно проходит дегазация металла, что значительно расширяет технологические воэможности способа.

Использование способа позволяет снизить себестоимость стали примерно на 3 руб,на 1 т стали за счет устранения затрат на инертный газ, его регенерацию и увеличить срок службы изделий из стали за счет повышения ее качества при непрерывной разливке металла под слоем синтетического шлака.

Формула изобретения

Способ рафинирования металла синтетическим шлаком, включающий диспергирование шлака, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности процесса рафинирования, одновременно со шлаком диспергируют металл встречными струями металла и шлака над поверхностью шлакометаллической ванны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электрошлаковые печи. Под ред.

Патон Е.Е. и Медовара Б.И. Киев. "Наукова думка", 1976, с. 72.

2 ° Воинов С.Г., Шалимов А.Г.

Косой Л.Ф. и др. М., "Металлургия", 1970, с.266 (прототип) .

964009

О р ио о

О О

Составитель К.Сорокин

Редактор Л.утехина Техред Ж.Кастелевич Корректор Н.Король

Заказ 264/2 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, E-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0 о 0 о о о о о

0 о 0 о р о

О

o o o о о о 4