Способ рафинирования металла

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК я)5 С 21 С 7/ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ПИСА АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТ 2(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 не- металлическими 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. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(56) Авторское свидетельство СССР М 433220, кл. С 21 С 7/00, 1977.Авторское свидетельство СССР М 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, всоответствии с которым сталь перед вакуумированием с одновременной обработкой встолбе шлака обрабатывают кислым шлаком,Известный способ позволяет получитьвысокую чистоту металла по включениям,Первоначальная обработка металла кислымшлаком способствует формированию в металле включений на основе кремнезема.При дальнейшей обработке в столбе синтетического шлака эти включения полностьюассимилируются этим шлаком вследствиевысокой взаимной смачиваемости и большой поглотительной способности столба рафинировочного шлака. 1765192 А10 20 25 30 35 45 50 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 основного 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 М 90. Эти включения в процессе выпуска ассимилируются шлаком и этому способствует интенсивное перемешивание металла со шлаком за счет энергии падающей струи.После выпуска 60-80 фб 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 возрастаетпостепенно. Более ранняя присадка основных шлакообразующих приводит к снижению рафинирующего эффекта шлака по отношению к неметаллическим включениям на основе СаО и М 90 и увеличивает их содержание в металле,Присадка основных шлакообразующих материалов после выпуска 80 металла в ковш не обеспечивает расплавление и усвоение этих материалов, При этом шлак отличается высокой гетерогенностью и соответственно снижается его сульфидная емкость.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 на 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 шлакообразуащих 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 ассимиляциявключений кремнезема основным шлаком. Многократное прохождение металла черезвакуум-камеру, которое могут обеспечитьциркуляционный и порционный вакууматоры, обеспечивают практически полное удаление включений. Таким образом, 5обеспечивается высокая частота металла понеметаллическим включениям, Одновременно с этим происходит глубокая десульфурация металла, так как происходит егообработка основным шлаком в условиях вакуума и снижается массовая доля кислородаза счет перехода его в виде кислородсодержащих включений в шлак.Процесс рафинирования металла от серы в вакуум-камере и состав формируемого 15на поверхности металла в ковше шлака огранично взаимосвязаны, Часть шлака в процессе обработки выносится потокамиметалла из вакуум-камеры в ковш, Такойшлак в результате взаимодействия с металлом насыщен соединениями серы, В случае,если в ковше сохранить кислый шлак, безего трансформации в конечный период выпуска в основной, то шлак из вакуум-камерыпосле его ассимиляции ковшевым шлаком 25будет ресульфуцироваться, т,е, будет нивелироваться эффект отдесульфурации металла в вакуум-камере,В предлагаемом способе перед ковшевого шлака в основной по ходу выпуска 30обеспечивает условия для достижения глубокой десульфурации металла обработкойего основными шлакообразующими в вакууме. Основной потенциал ковшевого шлакаобеспечивает устранение эффекта десульфурации,Таким образом, предлагаемый способобеспечивает комплексное снижение загрязненности металла включениями, т.е, нетолько кислородсодержащими (оксидами и 40глобулями), но и сульфидными:Использование при обработке металлав вакуум-камере основных шлакообразующих в количестве менее 5 кг/т приводит кснижению эффективности десульфурации 45расплава из-за малой сульфидной емкостишлака и ограничивает степень удалениякислородсодержащих включений вследствие быстрого выноса такого количествашлака из вакуум-камеры в ковш. 50Увеличение количества шлакообразующих, присаживаемых в вакуум-камеру более12 кг/т, нецелесообразно, т,к. это ухудшаетусловия вакуумной обработки, повышаеттепловые потери и приводит к ухудшению 55стойкости 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 ф 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 соотношении 4:1, За счет такой присадки основность шлака ( - изменяСзО3102лась 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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,