Способ рафинирования расплавленного металла

е АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Металлургический ордена Трудового Красного Знамени заводим.А.К.Серова(56) 1. Типовая инструкция по выплавке стали в основных мартеновских печах. Днепропетровск, Минчермет СССР,1978, с. 8-10.2. Сельский В.И. и др. Черная мталлургия. Бюллетень научно-технической информации, 1977, В 9, с35;36.(54)(57) 1., СПОСОБ РАФРАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛАшлака в мартеновской п ающий введение в ван т -ля и углеродистого материалотличающийся тем,с целью снижения температурыдефосфорации, повышения эффективности дефосфорирующего действия шлака и снижения расхода низкофосфористых материалов для выплавки стали,углеродистый материал фракцией 1070 мм вводят на участок поверхностишлака, расположенный со стороны подачи факела на 1/6-1/3 длины ванны иудаленный от задней стенки печи на1/3-1/2 ширины ванны, через 2-5 мипосле введения окислителя в количеве 0,02-0,06 от массы введенногоокислителя.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем что цикл чвведениеокислителя - введение углеродистогоматериала" повторяют 2.-3 раза с интервалом 15-30 мин,11425Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам рафинирования стали в мартеновских печах.Типовая технология рафинирования мартеновской плавки без применения кислорода состоит в том, что расплавленный и нагретый до 1550-1570 С металл подвергают окислительному рафи-. нированию, вводят в ванну окислитель 10 (железную руду, агломерат, окалину и т.п.). При этом окисляются кремний, марганец, фосфор, углерод и др. легкоокисляемые примеси. После окисле пя примесей и перевода их в шлако вую фазу скачивают большую часть шлака и наводят новый присадками извести, боксита и прочих флюсов 1 .Однако в этом способе недостаточно полно используются дефосфорирую ,Щие свойства печных шпаков, поскольку начало присадки окислителей возможно без удлинения плавки только при относительно высокой температуре (более 1550-1570 С), когда тер модинамические условия окисления фосфора неблагоприятные.Ранняя присадка окислителя в конце периода плавления или в расплавленный металл при температуре ЗО ниже 1550 С, когда термодинамические условия для удаления Фосфора наиболее благоприятны, приводит к значительному охлаждению ванны, увеличению продолжительности плавки и затрудне 35 нию скачивания шлака, что в итоге не способствует дефосфорации металла.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ рафинирования расплавленного металла под слоем шлака в мартеновской печи, включающий введение в ванну окислителя и углеродистого материала 2 .Однако данный способ не обеспечи вает повышение дефосфорирующих свойств шлака и не позволяет снизить расход низкофосфористых материалов для выплавки стали.Цель изобретения - снижение температуры дефосфорации, повышение эффективности дефосфорирующего действия шлака и снижение расхода низкоФосфористых материалов для выплавки стали, 55Поставленная цель достигается тем, что согласно способу рафинирования расплавленного металла под 14 Ъслоем шпака в мартеновской печи,включающему введение в ванну окислителя и углеродистого материала, углеродистый материал фракцией 10-70 ммвводят на участок поверхности шпака,расположенный со стороны подачи факела на 1/6-1/3 длины ванны и удаленный от задней стенки печи на 1/3-1/2ширины ванны, через 2-5 мин послевведения окислителя в количестве0,02-0,06 от массы введенного окислителя,Цикл "введение окислителя-введениеуглеродистого материала" повторяют2-3 раза с интервалом 15-30 мин,Предлагаемый способ основан наповышении дефосфорирующего действияшлака при относительно низких температурах в период наибольшей термодинамической активности фосфора.В этот период плавки окислителя,согласно типовой технологии, не вводят, поскольку они вызывают охлаждение ванны как за счет физическогоохлаждения, так.и за счет окисленияуглерода и уменьшения величины перегрева металла над температурой ликвидуса. Введение окислителя в ваннупри низкой температуре приводит кзамедлению процесса и увеличению продолжительности плавки, содержаниепримесей, в том числе и фосфора, неуменьшается.Введением в этот период углеродистого материала достигаются несколько целей: вводимый углерод является дополнительным источником тепла, вводимый углерод взаимодействуетс находящимися в шпаке окислами железа с образованием газообразных продуктов - окислов углерода, выделениекоторых вызывает энергичное перемешивание металла со шлаком и способствует более полному протеканию обменных реакций между металлом и шлаком-, важнейшей из которых в этот период плавки является реакция окисления фосфора,Для достижения положительных,результатов большое значение имеют режимные параметры осуществления процесса, важнейшими из которых являются место введения углеродистого материала на поверхности ванны в мартеновской печи, размер кусков вводимого углеродистого материала, интервал между введением окислителя и углеродистого материала, соотношение междуколичествами введенных окислителя иуглеродистого материала.Место введения углеродистого материала обусловлено конфигурациеймартеновской ванны и особенностью перемешения шлака по поверхности металла в конце плавления - начале доводки. Экспериментально установлено,что доминирующим является поток, который перемещает шлак по поверхнос Оти металла от отапливающей головкивдоль задней стенки к противоположному откосу, а затем вдоль переднейстенки к отапливающей головке.Изменение направления шлаковогопотока (или зарождение его) происходит на участке поверхности, расположенном со стороны подающей головкина расстоянии 1/6-1/3 длины ванны ина 1/3-1/2 ширины ванны от заднейстенки печи. Введение углеродистогоматериала в этот участок обеспечивает достаточно быстрое и равномерноераспределение его по большей частиповерхности ванны и интенсивное перемешивание шлака по всей поверхностиванны. В том случае, если координаты введения углеродистого материалаотличаются от указанных, углеродистый материал по поверхности ванныраспределяется медленнее, часть егопопадает в застойные зоны. эффективность дефосфорации металла снижается.Использование углеродистого материала фракцией 10-70 мм связано с35распространением материала по поверхности ванны и его взаимодействием сокислами железа,При использовании углеродистого40материала мельче 10 мм часть его выносится отходящими газами, а частьматериала реагирует настолько быстро, что не успевает распространитьсяпо всей поверхности.В результате чрезмерно активного45,взаимодействия в локальном участкеокислительный потенциал шпака нейтрализуется и за счет снижения окисленности шпака ухудшается дефосфо-.50рация, а в другие участки шлака ма.териал не попадает и не создаютсяусловия, вызывающие увеличение дефосфорирующих свойств шлака,При использовании углеродистого материала крупнее 70 мм интенсивность взаимодействия его с окислами железа значительно ослабевает, куски углеродистого материала длительное время плавают в шлаке и мешают нормальному ведению процесса доводки плавки, эффективность дефосфорации снижается.Введение углеродистого материала через 2-5 мин после присадки окислителя обусловлено необходимостью распределения окислителя в объеме шлака и частичным взаимодействием его с металлом. Обычно это взаимодействие активно протекает в течение первых 2-5 мин. Затем реакция замедляется и ванна успокаивается. Введение в этот момент углеродистого материала приводит к дополнительному перемешиванию металла и шпака и ускорению массообменных реакций, в частности переходу фосфора из металла в шлаковую фазу.Интервал между присадкой окислителя и углеродистого материала менее 2 мин приводит к чрезмерному взаимодействию его с окислителем и снижению эффективности дефосфорации, Интервал более 5 мин также приводит к недостаточному повышению эффективности дефосфорации, возможно, из-за того, что к этому моменту реакция окисления фосфора значительно замедляется и для ее ускорения в этот момент импульс, сообщаемый присадкой углеродистого материала, становится по-видимому недостаточным.Соотношение-между вводимыми углеродистым материалом и окислителем 0,02-0,06 выбрано на основании опытных данных. При таких соотношениях эффект дефосфорации от реализации предлагаемого способа получается наибольшим. При соотношении меньше 0,02 количество углеродистого материала недостаточно для эффективного улучшения дефосфорирующего действия шлака из-за скоротечности взаимодействия его с окислами железа.При соотношении более 0,06 эффективность процесса снижается из-за того, что проявляется раскисляющеедействие углерода и происходит обратный процесс перехода фосфора из шлака в металл. При недостаточном удалении фосфора или при выплавке стали с особо низким содержанием фосфора цикл 1введение окислителя - введение углеродистого материала целесообразно осуществить 2-3 раза.1142аСоставитель А.КахановРедактор Н,Киштулинец Техред А.Бабинец Корректор Л.Пилипенко Заказ 659/26 . Тираж 553ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж"35, Раушская наб д,4/5 Подписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 П р и м е р. При выплавке ниэкоФосфористой стали в основнуюмартеновскую печь загружают металлолом и заливают передельный чугун с обычным содержанием фосфора (в металлоломе 5 в среднем 0,040%, в чугуне О, 10- О, 15%) и шлакообразующие. В конце периода плавления шихты или в непосредственно после ее расплавления при 1520-1530 оС (при содержании углеро да 0,6-1%) начинают окислительное рафинирование мартеновской ванны присадкой окислителя, расход которого определяют, исходя из температуры металла, содержания углерода и типа 15 окислителя. Прокатную окалину или сварочно шлак можно вводить в ванну при температурах порядка 1500 С,О железную руду и агломерат при более высоких температурах 1520- 20 1530 ф С. Обычно расход окислителя принима:ют до 1,5% от массы стали. Через 2- 5 мин после введения раскислителя, 25 когда интенсивность окислительной реакции начинает несколько ослабевать, в ванну вводят углеродистый материал с размером кусков в поперечнике 10-70 мм. Расход углеродис- З 0 того материала принимают в количестве 0,02-0,06 от массы введенного окислителя. При более низкой температуре расход углеродистого материа 514 6ла принимают 0,04-0,06, при болеевысокой - 0,02-0,03.,Углеродистый материал вводят наповерхность шлака со стороны головки,подающей топливо, на участок, огра- .ниченный координатами 1/6-, 1/3 длиныванны и удаленный от задней стенки на1/3-1/2 ширины ванны,В качестве углеродистого материала используют коксик, антрацит, электродный бой и т и.Затем плавку ведут по обычной технологии. При необходимости получениястали с особо низким содержаниемФосфора цикл "введение окислителя -1 Евведение углеродистого материалапроводят 2-3 раза.Осуществление окислитепьного рафинирования расплавленного металлапо предлагаемому способу позволяетснизить температуру начала окислительного рафинирования на 20-40 С,ополучить в готовом металле содержание фосфора 0,013-0,015% за счетповышения эффективности дефосфорирующего действия шлака, сократить продолжительность плавки и снизить расход низкофосфористых материалов.Общий зкономический эффект посравнению с,баэовым вариантом составляет 24 р /т, что соответствуетгодовому экономическому эффекту припроизводстве 1 О тыс.т. стали -240 тыс.руб.