Порошкообразный реагент для рафинирования стали

 

ОП ИСАКИИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз советских

Социалистических

Республик

<11>,990829

{6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ™влено 04.09.81 (21) 3334222P2 — 02 (51)M. Кл. с присоединением заявки №

С 21 С 5 54

С 21 С 7/00

roeyA3ycfsNIII4 кенктет

СССР (28) Приоритет (5З) Д 669.046.

587.7 (0888) Опубликовано 23.01.83. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 23.01 83 ве делан кзабретений и еткрнтий

А. И. Шмырев, A. Ф. Каблуковский, В. Г. овлев, А. М. Поживанов, П. С. Климашин, А. П. Цйнавалов ;: .,Ю.Ф. Вяткин, А.Я. Бунеев, i Г. П. Трухман тт- В. :И."Хохлов

Центральный ордена Трудового Краснофо Знамени научно — исследовательский институт черной металлургии, им. И. П. Бардина и Новолипецкий ордена Ленийа металлургический завод (72) Авторы изобретения (71 ) Заявители (54) ПОРОШКООБРАЗН51И РЕАГЕНТ ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ

СТАЛИ

Изобретение относится к металлургии, а именно к внепечной обработке металлов, и может быть использовано, преимущественно, для внепечной обработки. стали в ковше.

Известна десульфурирующая смесь, применяемая для внепечной обработки металла, содержащая 40 — 50% извести, 10 — 30% соды, 10 — 20% алюминия и 15 — 30% ферросиликокальция I,1).

Недостатком этой десульфурирующей смеси является то, что основная составляющая смеси, обеспечивающая десульфурацию стали, введена в ее состав в виде чистой извести. Из — за высокой температуры плавления извести (2500 С) процесс десульфурации происходит только по получении высокоактивного шлака с высоким содержанием в нем СаО. Процесс получения такого шлака происходит во времени как за счет растворения извести в шлаке, являющемся продуктом раскисления металла, так и в шлаке, попавшем в ковш из сталеплавильного агрегата.

Иэ — за кратковременности выпуска металла из сталеплавильного агрегата серопоглотитель2 ная способность образующегося в результате расплавления смеси шлака используется не полностью как вследствие кратковременности его взаимодействия с металлом, так и по причине неполного растворения извести в шлаке.

Известна также шлаковая смесь для обработки металла в ковше, содержащая.40—

50% извести, 25 — 30% глинозема, 8 — 12% алюминия, остальное — натриевая селитра (2), Однако такие составляющие смеси как известь и глинозем, оказывающие решающее влияние, на формирование в ковше высокоактивного, рафинирующего шлака, взяты в ней в чистом виде. Это затрудняет их расплавление, формирование рафинировочного шлака, и, следовательно, протекание процессов рафинирования.

Наличие в составе смеси натриевой селитры способствует, с одной стороны, насьпцению стали азотом, за счет ее разложения под дейстго вием высокой температуры, с другой — повышает окисленность металла. Растворение азота в металле значительно ухудшает его свойства, а повышение окисленности — в значительной степени снижает процесс рафинировании, в

60-80

2 — 15

10-20

Остальное

3 990829 частности степень десульфурации металла снижается на 10 — 20%.

Кроме того, применение этих смесей пред усмотрено в кусках достаточно хрупкой фракции, так как в противном случае (т. е, при применении мелкой фракции составляющих смеси) из — çà конвективных потоков газов, образующихся в объеме ковша в процессе выпуска из агрегата, происходит интенсивный унос пылевидных составляющих,;смеси, и, еле- f0 довательно, смесь используется неэффективно.

Наиболее близкой по достигаемому эффекту к предлагаемой является рафинировочная смесь, содержащая в своем составе, в качестве основы, эвтектический сплав на основе 15 извести и глинозема (известково — глнноземистый синтетический шлак) 70 90%, алюминий

5 — 25% и известь остальное (3).

Известная рафинировочная смесь в качестве основы содержит эвтектическнй сплав на осно- эп ве извести и глинозема (известково — глиноземистый синтетический шлак), который, являясь высокоактивным десульфуратором и раскислителем, обладает низкой порядка 13001400 С. температурой плавления. Это способ- >5 ствует быстрому расплавлению мелкодпсперсных частичек эвтектического сплава при его введении в металл и протеканию реакций десульфурации и раскигисления по ходу всплывания расплавившихся частичек. Именно наличие в известной смеси звтектического сплава (на основе извести и глинозема) приводит к достижению наибольшего технического эффекта.

Недостатком известной рафинировочной смеси является то, что как показало ее опро35 бование непосредственно в производственных условиях, модифицирующее воздействие ее на неметаллические включения проявляется недостаточно.

Целью изобретения является повышение десульфурирующей, раскисляющей и модифицирующей способности и повышение качества стали.

Поставленная цель достигается тем, что по45 рошкообразный реагент для рафинирования стали, содержащий эвтектический сплав на основе извести и глинозема, алюминий и известь, дополнительно содержит кальцинированные хлориды щелочных и щелочноземельных металлов при следующем, соотношении компо50 нентов, вес.%:

Эвтектический сплав на основе извести и глинозема

Алюминий

Капьцинированные хлориды щелочных и щелочноземельных металлов

Известь

Введение в состав порошкообразного реагента кальцинированной хлористой соли по крайней мере одного щелочного или щелочноземельного элемента обусловлено тем, что при температурах сталеварения перечисленные соединения диссоциируют с выделением в свободном виде натрия, калия кальция, магния, которые воздействуют на металл как модификаторы. Мидифицирующее воздействие натрия, калия, кальция, магния проявляется в улучшении микроструктуры готового металла, главным образом, в глобуляризации окисных и, особенно, сульфидных включений, Экспериментально было также установлено, что введение в металл элементов щелочной группы способствует увеличению формирования структуры непрерыннолитого cJIHTIт условия дополнительного перемешивания металла. улучшающего рафинировочные процессы и обеспечивают экранизацию шлакометалличсского расплава от окружающей окислительиой атмосферы за счет выделяющихся при разложении солей газов, Кроме того, перечисленные соли значительно более дешевы, чем трад>шионные модифика.торы, например силикокальций.

Введение в состав реагеита эвтектического сплава на основе извести и глинозема подчиняется цели скорейшего получения высокоактивного рафинировочного шлака с высокой серопоглотительной и ассимилирующей неметаллические включения слособностьн>. В связи с тем, что используется сплав извести и глинозема эвтектического состава, температура плавления которого составляет 1300 — 1400 С, значительно снижаются энергозатраты (затраты тепла) на его расплавление.

Введение в состав реагента для рафинирования стали алюминиевого порошка способствует интенсивному раскислению рафинируемого расплава (например, стали) и наиболее полной его десульфурации эвтектическим сплавом на основе извести и глинозема и образующимся высокоактивным покрывным шлаком, который в свою очерець, обладая налбольшей ассимилующей способностью к продуктам раскисления стали алюминием, способствует очищению металла от неметаллических включений.

Введение в состав реагента для рафинирования стали извести обусловлено тем, что, растворяясь в ббразующемся покрывном шлаке, она

f повышает его *сновность, нейтрализуя отрицательное влияние таких, например, про

9908

15 дуктов раскисления и попадающего в ковш печного шлака, как двуокиси кремния и окислов переходных металлов.

Проводимые соотношения ингредиентов,, реагента. обусловлены тем, что его воздействие на обрабатываемьй металл многопланово, а каждая составляющая реы ента выполняет основную и подчиненную роль. Так, эвтектичесц кий сплав на основе извести и глинозема является в реагенте основным компонентом — де- 1О сульфуратом.

В то же время этот сплав улучшает усповия формирования покрывного шлака и ассимиля,ции неметаллических (в частности, сульфидных) включений. Этим и объясйяется применение 15 этого сплава в качестве базового компонента — 60 — 80%. Использование реагента с содержанием указанного эвтектического сплава в количестве более, чем 80% исключает возмож ность применения в эффективных количествах 20 других компонентов, улучшающих действие реагента, а использование эвтектического сплава в количестве менее 60% по опгошению к общей массе реагента приводит к его большему. общему расходу, что является неэффективным Б с точки зрения экономики и увеличения энергозатрат процесса.

Количество порошка алюминия в составе реагента равное 2 — 15% определено экспериментально, применительнл к широкому сортаменту щ обрабатываемых сталей с точки зрения требований и составу сталей по содержанию кислорода и алюминия.

Диапазон концентрации в реагенте кальцинированной хлористой соли по крайней мере одного щелочного ипи щелочноземельного элемента также определен экспериментально.

Варьирование этих концентраций в пределах

10 — 20%„учитывает влияние, например, раскисляющего воздействия на расплав алюминия, также входящего в состав реагента. Увеличение концентрации кальцинираваиной хлористой соли щелочных и щелочноземельных металлов в составе реагента более 20% малоэффективно, учитывая комплекс задач (десульфурация, раскисление, модифицирование), решаемых и друтими его составляющими. Также не эффи;. тивно и уменьшение концентрации этого компонента в составе реагента, так как ожидаемый эффект достигается при очень больших общих

56 расходах реагента

Пример 1. Реагент для рафинирования стали следующего состава, вес.%:

Эвтектический сплав иа основе извести и глинозема 80

1 55

Алюминий 2

Кальцинированный хло рид кальция 10

Известь Остальное

29 6 ,Приготавливают в виде порошка фракции

0,01 — 1,0 мм и с помощью пневмокамерного насоса и погружной фурмы вводят в металл, находящийся в сталеразливочноь ковше и покрытый неокислительным восстановительным (сийтетическим) шлаком на глубину равную 0,8 высоты металла. Расход реагента составляет 1,0 кг/т стали. Содержание серы в атали до продувки реагентом было равным

0 010%, кислорода — 0,009%. После продувки металл содержит Ц,003% алюминия.

Неметаллические включения в готовом прокате имеют небольшую протяженность.

Сульфиды представляют собой округлой фор мы сульфиды кальция не более 1,5 — 2 балла равно: мерно распределенные в поле зрения шлифа..

Вытянутые сульфиды марганца практически отсутствуют. Степень глобуляризации окисных включений 6bma несколько меньшей, однако строчечные включения большой, более 2 балла, протяженности практически отсутствуют

Крупных скоплений включений не было обнаружено.

Пример 2.,Реагент для рафинирования стали следующего состава, вес.%;

Эвтектический сплав на основе извести и глинозема

Алюминий

Кальцинированный хлорид натрия 20

Известь Остальное

Приготавливают и используют как и в примере 1, но расход реагента составляет

15 кг на 1 т стали. До продувки в стали содержит 0,025% серы, 0020% кислорода. После продувки реагентом 160 т металла в течении

15 мин с интенсивностью подачи реагента

150 кг/мин в металле стало 0,004% серы, 0,004% кислорода, и 0,04% алюминия. Неметяллические включения в катаном металле, как и в примере 1, имеют не большую, не более

30 мк, протяженность. ; Вместе с тем было отмечено, что литой металл обладает более плотной макроструктурой со значительно меньшей, примерно на 40 — 50%, протяженностью зоны столбчатых кристаллов. Кроме того, несмотря на более низкую температуру . (1545 С) к моменту окончания продувки металл (в конкретном случае ст. 09Г2ФБ) обладает хорошей разливаемостъю.

Пример 3. Порошкообразный реагент для рафинирования стали следующего состава,вес.%

Эвтектический сплав на основе извести и глинозема 70

Алюминий 8

Кальцинированные хлориды кальция и хлорид натрия в оотношении 1:1 по массе 15

Известь Остальное 8 ет получать наилучшие результаты по рафинированию металла.

Использование изобретения на стадии сталеплавильного передела позволяет получать значительный экономический эффект от 2,0 руб. на 1 т стали. При годовом объеме производства сталей типа 09Г2ФБ, 10Г2Ф, 10Г2ФБ — У и т. п. в 500 тыс. т годовая экономия составит около 1,0 млн. руб.

Фо рмула изобретения

Порошкообразный реагент для рафинирования стали, содержаший эвтектический сплав на основе извести и глинозема, алюминий и известь, отличающийся тем, что, с целью повышения его десульфурирующей, раскисляющей и модифицирующей способности и повышения качества стали, он дополнительно содер. жит кальцинированные хлориды щелочных и щелочноземельных металлов при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Эвтектический сплав на основе

60 — 80

2 — 15 извести и глинозема

Алюминий

Кальцинированные хло риды щелочных и щелочноземельных металлов 10 — 20

Известь Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 582300, кл. С 21 С 7/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР N 227355, кл. С 21 С 7/00, 1965.

Составитель В. Сарамутин

Техред А,Бабинец

Редактор Г. Волкова

Заказ 59/37

Тираж 566

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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

7 990829

Приготавливают и используют как в примерах 1 и 2. Расход реагента составляет 8 кг/т стали. Были получены следующие результаты,%:

Сера Кисло- Алюмиро ний 5 до продувки . 0,015 0,013 после продувки 0,004 0,007 0,05

Микроструктура как литого, так и готового (катаного) металла была равнозначной примерам 1 и 2.

Отмечено, что при расходе реагента 0,5 кг на 1 т стали низкое содержание серы в готовом металле (0,004%) достигается в случае ее низкого содержания в исходном (до продувки) металле., Этот уровень оценивается примерно 0,006—

0 007%. Кроме того, металл перед продувкой должен быть достаточно глубоко раскислен (содержание кислорода не должно превышать 0,008%) .

Повышение расхода реагента до 18 кг/т стали и выше требует значительного перегрева металла перед его выпуском, что обусловлено затратами тепла на расплавление компонентов реагента, что не выгодно как с точки зрения повышенного угара железа и расхода кисло» рода, так и с точки зрения износа футеровки сталеплавильного агрегата. Кроме того, повышение температуры металла на выпуске из

30 сталеплавильного агрегата ведет к повышению окислщности металла, что отрицательно сказывается на процессах рафинирования, раскисления и легирования стали.

Таким образом, предлагаемое изобретение в диапазонах заявляемых соотношений позволяКорректор У. Пономаренко