Синтетический шлак для внепечной обработки хромсодержащих сталей

(19) 01)М 5 В С 21 С 5 54 ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ОМИТЕТ СССР ИЙ И ОТНРЫТ РЕТЕН ИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНотлич аюо, с целью снижеа в металле и уменьнтетического шпака, ка глинозема и отработанный катан следующем соотв, мас.Ъ:40-70 стали 30-60 2. Шлак по п. 1,щийся тем, чтокатализатор ИМ, Двуокись хрома Двуокись кремния Окись кальция Окись магния Двуокись алюмини тличаютработанный одержит, мас.:10-15 10-15 щ0,5-1,0 0,2-0,4ОстальноеС: АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Днепропетровский металлургиче кий институт(56) 1. Сборник технологических инструкций по выплавке стали в основных дуговых электропечах. ТИ СТ-77. Завод "Днепроспецсталь, Запорожье, 1977, с. 3912, Авторское свидетельство СССР 9 417485, кл. С 21 С 5/54, 1974(54)(57) 1. СИНТЕНТИЧЕСКИЙ ШЛАК ДЛЯ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ ХРОМСОДЕРЖАШИХ СТАЛЕЙ, включакщий известь, глинозем и кремнезем щ и й с я тем, ч ния окисления хро щения стоимости с в качестве источи кремнезема вводят лизатор ИМп ношении компонентИзвесть Отработанный к ,затор ИМИзобретение относится к черной металлургии и может быть использова- но при внепечной обработке хромсодержащих сталей.Обработка высококачественных спе 5 циальных сталей синтетическими шлаками обеспечивает снижение содержаниявредных примесей (серы, кислорода) и неметаллических включений.Известна шлаковая система для производства синтетических шлаков 10 для внепечной обработки стали, которая с целью обеспечения высокой раскислительной и десульфурирующей способности, малой вязкости и низкой температуры плавления, содержит, 15 мас.%: А 1 ОЗ 38,44; СаО 48,55;8103; РеО 1 МдО .3; Т 102 1,5 (1)Однако укаэанный базовый состав синтетического шлака ограничивает возможности микролегирования качест О венных сталей, например.хромистых. Напротив, в процессе обработки сталей синтетическими шлаками окисляется ряд иегирующих компонентов стали (кремний, хром, титан и др) и, кроме того, происходит восстановление иэ шлаковогоасплава кальция и алюминия - элемен. тов, способствующих образованию вредных глобулярных включений.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эФФекту является синтетический шпак (2, включающий известь, кремнезем, окислы сопутствующих металлов и глиноэемсодержащий компонент при следующем соотношении ингредиентов, 35 мас.%:Известь 11-25Кремнезем 3-18Окислы сопутствующих металлов 1-7 4 ОГлинозем ОсноваПри решении задач рациональногоиспользования сырьевых ресурсов черной металлургии становится актуальной проблема использсвания отходов 45 отраслей промышленности с заменой глиноэемсодержащих компонентов в процессе производства синтетическогоизвестково-глиноземистого шлака,Для получения шпаков системы СаО О 103 наряду с не дефицитным сырьемаэвестью, применяются дорогие глино"земсодержащие компоненты: глиноземпо ГОСТ 6912-74 марок Г- Г стоимостью 145-168 руб/т, электрокорунд ЭН по ТУ 2-036-255-75 марки14 А стоимостью 200 руб/т. Высокаястоимость глиноэемистых продуктовзначительно снижает зкономические .показатели процесса рафинированиястали. Пелью изобретения является снижение окисления хрома в металле и уменьшение стоимости синтетического шлака. Поставленная цель достигается тем,что в синтетическом шлаке, включающем известь, глинозем и кремнезем,в качестве глинозема и кремнеземавводят отработанный катализаторИМпри следующем соотношениикомпонентов, мас.%:Известь 40-70Отработанный катализатор ИМ30-60При этом, отработанный катализа-фтор КМ-содержит, мас.В:Двуокись хрома 10-15Двуокись кремния 10-15Окись кальция 0,5-1,0Окись магния 0,2-0,4Двуокись алюминия ОстальноеСодержание компонентов, шихты,взятых в укаэанном соотношении обеспечивает получение синтетическогошлака следующего состава, мас.Ф:Са 40-60; А 103 30-45; 810 7-14;Се 03 4-6 мдо 0,15-0,25,Укаэанный интервал концентрацийСаО и А 103 в синтетическом шлакеобеспечивает необходимые технологические характеристики расплава. Пределы содержания 8102 в указанном составе шлака не снижают рафинировочной способности состава.Отличительной особенностью предлагаемого шлака является наличие внем содержаний Сг 0 в количестве 46, введенного отработанным катализатором, ИМ. При обработке металлашлаком, содержащих Сг 03 в укаэанныхколичествах, хром из окисной фазышлакового расплава может восстанавливаться как углеродом металлическогорасплава 2/3 Сг 03 +2(С)мз: 4/3 Сг + 2 СО, так и при раскисле. нии металла сильнодействующими раскислителями, .например алюминием2/3 Сг О + 4/3 (А 1) - 2/3 А 1 0++ 4/3 Сг.При содержании хрома менее 4исчезает эффект заметного восстановления хрома в расплав металла, а присодержании хрома более"6% - существенно возрастает вязкость шлака,, что снижает эффект рафинированияметалла.В идентичных лабораторных условиях проведен сопоставительный анализ,свойств синтетического шлака, полученного иэ шихты предлагаемого состава и известной. При проведенииисследований и отработке технологиивнепечной обработки стали опробовался отработанный катализатор ИМ предлагаемого химического состава,представляющий собой пылевидную фракцию серо-зеленого цвета. Указанныйкатализатор применяется, например, наСтерлитамакском заводе нефтехимического синтеза в количествах до10,0 тыс.т. в год.Абсолютные обьемы65 его использования в нефтехимическомсинтезе,в настоящее время составляютоколо 60 тыс.т в год с перспектйвойего дальнейшего увеличения,Проведена выплавка синтетического,шлака с использованием извести иотработанного катализатора ИМ путем сплавления компонентов в печкТаммана, Составы исходных композиций приведены в таблице. Металл, соответствующий по химическому составу нормативным требованиям ГОСТ 801-60 составу стали ШХ 15, выплавляли в 30 кг дуговой печи с основной футеровкой. Перед выпуском металла в чайниковый ковш сливали синтетический шлак в количестве 3-5 от веса металла. Выпуск металла производили прк 1650 фС и затем разливали металл в слитки развесом 15 кг. Слитки проковывали на заготовку 40 х 40 мм, вырезали образцы металла для количественной металлографиис целью определения степени загрязненности металла включениями и для химического анализа на содержание легирующих элементов. Результаты иссле" дования качества металла и составов рафкнировочных шлаков приведены в таблице.Анализ полученных данных позволил определить оптимапьное соотношение компонентов шихты для рафинировочного шлака. Введение в юихту для выплавки синтетического шлака отработанного катализатора ИМв количестве менее 30 приводит к увеличению вязкости шлака из-за высокого содержания в сиктетическом шлаке Са 0, а при введении его в количестве более 60, вследствие повышения содержания А 1 03, также происходит загущению шлака, что не обеспечивает рафинирование металла от неметаллических включений, На плавках с содержанием Отработанного катализатора ИИменьшим 30 к большим 60 иэ-эа высо" кой вязкости шлака не развиваются процессы восстановления хрома из шлаковой Фазы в металл.Таким образом, проведенные исследования определили оптимальный состав шлакообразующей смеси, мас.: известь 55 отработанный катализатор ии45.Использование для обработки метал. ла синтетического шлака, выплавленного нэ шнхты указанных составов,позволяет повысить содержание хромав подшипниковой стали в среднем на0,14.Использование синтетического шлака, выплавленного с глиноземсодержа щим отработанным катализаторомИМ, позволяет не только повыситьтехнико-зкономические показатели процесса производства синтетическогомлака, но и снизить на 0,2 расход О хромистых Ферросплавов.Экономический эффект от примененияизобретения достигается путем заменыглиноземистых продуктов при производстве синтетического известково-глино земкстого шлака на отработанный катализатор ИМи путем сниженияудельного расхода хромистых ферросплавов прк выплавке хромсодержащихмарок сталей.При поставках отработанного катаф лизатора ИМдля использованияв качестве шихты для выплавки синтетического известково-глиноземистогошлака ориентировочная стоимость составляет 25 руб/т (при поставках в 25 затаренном виде) .Пересчет стоимости отработанногокатализатора ИМна модуль 100%120 приводкт к цене 100 А 10 з 33,3 ЗВ, 5 руб/т при содержаниях А 10 в 30 катализаторе 75-65 соответственно. Для оценки эффективности заменыэлектрокорунда марки ЭН по ТУ2-036-255-75 стоимостью 200 руб/тОтработанным катализатором ИМ с модулем 100 .А 120 стОимОстью Всреднем 35 руб/т необходимо учитывать,что шихта для производства известково-глкноземистого шлака состоит из400 кг электрокорунда ЭН 400 кг 40 извести и 200 кг отработанного синтетического шлака, причем экономияпрк производстве 1 т известковоглиноэемистого шпака с заменойэлектрокорунда ЭН отработанным ката лкэатором ИМсоставляетбб руб/т шлака.Так как расход синтетического известково-глиноземистого шпакапри впеченной обработке сталей составляет 40-60 кг/т стали, то экономический эффект при обработке стали;заменойглиноземсодержащего компонен:та отработанньи катализатором ИМ 2201 составляет 2,5-4,0 руб/т стали..О, 341 70 1100 30 1400 0,183 0,18 40 60 55 45 1300 0,197 0,19 30 70 1400 О, 211 0,06 900 75 25 О, 228 0,02 1 Известной 1300 0,201 0,00 Продолжение таблицы Состав шлака1 1 Примечание А 1 О 810 Сг О Мдо СаО Предлагаемой 29,1 15,) 6,9 0,31 Шлакгустой 41,5 12,9 5,8 0,23 34,2 9,7 0,21 57, 1 31,4 7,8 4,7 0,17 6,4 3,8 0,11 67,4 1Известной 19,8 12,8 2,14 0,24 фТ)О 0,8 22,1 58,3Состав известной шихты, мас.Ф: известь 20; глинозем 65 кремнезем 15,ЭНИИПИ Заказ 4724/14 Тираж 540 Подписное филиал ППП фПатентф, г. ужгород, ул. Проектная,4 Количество плавокщихты Количествоплавокшихты Отходынефтекимического производства Количество синтетичес кого шлака,г Содержание неметаллиеских включений в металле, об.В