Порошкообразный реагент для рафинирования стали

ОП ИСАКИИИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз советскихСоциалистическихРеснубвик 1 ц 990829Опубликовано 23.01.83. Бюллетень3Дата опубликования описания 23.01.83 вв делан кзабретений и еткрнтий.,Ю,Ф. Вяткин, А.Я, Бунеев,Г, П. Трухмантт В,И. ХохловЦентральный ордена Трудового Красноро Знаменинаучно - исследовательский институт черщщ металлургии,им. И. П. Бардина и Новолипецкий ордена Ленийаметаллургический завод(54) ПОРОШКООБРАЗН 51 И РЕАГЕНТ ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ1Изобретение относится к металлургии, аименно к внепечной обработке металлов, иможет быть использовано, преимущественно,для внепечной обработки. стали в ковшеИзвестна десульфурирующая смесь, применяемая для внепечной обработки металла,содержащая 40 - 50% извести, 10 - 30% соды,10 - 20% алюминия и 15 - 30% ферросиликокальция 111.Недостатком этой десульфурирующей смесиявляется то, что основная составляющая смеси,обеспечивающая десульфурацию стали, введенав ее состав в виде чистой извести. Из - завысокой температуры плавления извести(2500 С) процесс десульфурации происходиттолько по получении высокоактивного шлакас высоким содержанием в нем СаО. Процессполучения такого шлака происходит во времени как за счет растворения извести в шлаке, являющемся продуктом раскисления ме.телла, так и в шлаке, попавшем в ковш изсталеплавильного агрегата,Иэ - за кратковременности выпуска металлаиз сталеплавильного агрегата серопоглотитель 2ная способность образующегося в результатерасплавления смеси шлака используется не полностью как вследствие кратковременности еговзаимодействия с металлом, так и по причиненеполного растворения извести в шлаке.Известна также шлаковая смесь для об.работки 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, оказьЬающие решающее влияние , на формирование в ковше высокоактивного , рафинирующего шлака, взяты в ней в чистом виде, Это затрудняет их расплавление, форми.рование 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 дейст. го.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, в40 60-80 2 - 15 10-20Остальное 3 990829частности 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. приприменении мелкой фракции составляющихсмеси) из - за конвективных потоков газов,образующихся в объеме ковша в процессевыпуска из агрегата, происходит интенсивныйунос пылевидных составляющих,;смеси, и, еледовательно, смесь используется неэффективно.Наиболее близкой по достигаемому эффекту к предлагаемой является рафинировочнаясмесь, содержащая в своем составе, в качестве основы, эвтектический сплав на основе 15извести и глинозема (известково - глнноземистый синтетический шлак) 70 - 90%, алюминий5 - 25% и известь остальное 3.Известная рафинировочная смесь в качествеосновы содержит эвтектическнй сплав на основе извести и глинозема (известково - глинозе.мистый синтетический шлак), который, являясь высокоактивным десульфуратором и расдкислителем, обладает низкой порядка 13001400 С. температурой плавления, Это способ- э 5ствует быстрому расплавлению мелкодпсперсныхчастичек эвтектического сплава при его введении в металл и протеканию реакций десульфурации и раскигисления по ходу всплываниярасплавившихся частичек. Именно наличие визвестной смеси звтектического сплава (наоснове извести и глинозема) приводит к достижению наибольшего технического эффекта.Недостатком известной рафинировочнойсмеси является то, что как показало ее опро 35бование непосредственно в производственныхусловиях, модифицирующее воздействие еена неметаллические включения проявляется недостаточно. Целью изобретения является повышение десульфурирующей, раскисляющей и модифицирующей способности и повышение качества стали.Поставленная цель достигается тем, что по 45 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 компо 50 нентов, вес,%:Эвтектический сплав на основе извести и глиноземаАлюминий Капьцинированные хлоридыщелочных и щелочноземельных металловИзвесть 4Введение в состав порошкообразного реагента кальцинированной хлористой соли покрайней мере одного щелочного или щелочно.земельного элемента обусловлено тем, что притемпературах 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, глав.ным образом, в глобуляризации окисных и,особенно, сульфидных включений, Экспериментально было также установлено, что введениев металл элементов щелочной группы способствует увеличению формирования структурынепрерывнолитого слитка, снижая общую про.тяженность столбчатых кристаллов, Это, вконечном итоге, приводит к получению мелкозернистой структуры металла и повышению его механических свойств. Дополнительныйэффект проявляется в том, что диссоциируякальцинировацные соли гцелочных и щелочноземельных элементов создают условия дополнительного перемешивания металла, улучшающего рафинировочные процессы и обеспечиваютэкранизацию шлакометалличсского расшаваот окружающей окислительиой атмосферы засчет выделяющихся при разложении солей газов,Кроме того, перечисленные соли значительно более дешевы, чем традиционные модификг;торы, например силикокальций,Введение в состав реагента эвтектическогосплава на основе извести и глинозема подчиняется цели скорейшего получения высокоактивного рафинировочного шлака с высокойсеропоглотительной и ассимилирующей неметаллические включения способностью. В связи с тем, что используется сплав извести и глино. зема эвтектического состава, температура плавления которого со:тавляет 1300 - 1400 С, значительно снижаются энсргозатраты (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 высокоактивиым покрывным шлаком, который в свою очерець, обладая наибольшей ассимилу. ющей способностью к продуктам раскисления стали алюминием, способствует очищению металла от неметаллических включений.Введение в состав реагецта для рафинирования стали извести обусловлено тем, что, растворяясь в образующемся покрывном шлаке, она повьшает его сновность, нейтрализуя отрицательное влияние таких, например, продуктов раскисления и попадающего в ковшпечного шлака, как двуокиси кремния и окислов переходных металлов.Проводимые соотношения ингредиентов,реагента, обусловлены тем, что его воздействиена обрабатываемьй металл многопланово, акаждая составляющая реа ента выполняетосновную и подчиненную роль. Так, эвтектичесцкий сплав на основе извести и глинозема является в реагенте основным компонентом - десульфуратом.В то же время этот сплав улучшает усповияформирования покрывного шлака и ассимиля,ции неметаллических (в частности, сульфидных)включений. Этим и объясйяется применение 5этого сплава в качестве базового компонента - 60 - 80%. Использование реагента с содержанием указанного эвтектического сгшава вколичестве более, чем 80% исключает возмож-ность применения в эффективных количествах 20других компонентов, улучшающих действиереагента, а использование эвтектического сплава в количестве менее 60% по опюшению кобщей массе реагента приводит к его большему.общему расходу, что является неэффективным 15с точки зрения экономики и увеличенияэнергозатрат процесса,Количество порошка алюминия в составереагента равное 2-15% определено экспериментально, применительнл к широкому сортаменту Э 0обрабатываемых сталей с точки зрения требований и составу сталей по содержанию кислорода и алюминия.Диапазон концентрации в реагенте кальцинированной хлористой соли по крайней мереодного щелочного ипи щелочноземельногоэлемента также определен экспериментально.Варьирование этих концентраций в пределах10 - 20%учитывает влияние, например, раскисляющего воздействия на расплав алюминиятакже входящего в состав реагента, Увеличениеконцентрации кальцинироваиной хлористой соли щелочных и щелочноземельных металловв составе реагента более 20% малоэффективно,учитывая комплекс задач (десульфурация, раскисление, модифицирование), решаемых идрутими его составляющими. Также не зффективно и уменьшение концентрации этого компонента в составе реагента, так как ожидаемыйэффект достигаетсяпри очень больших общих56расходах реагентаП р и м е р 1. Реагент для рафинирования стали следующего состава, вес.%:Эвтектический сплав иа основеизвести и глинозема 8055Алюминий 2Кальцинированный хлоридкальция 10Известь Остальное60 15 извести и глиноземаАлю евшийКальцинированный хлориднатрия 20Известь ОстальноеПриготавливают 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, 0,020% 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. Неметял. лические 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, 09 Г 2 ФБ) обладает хорошей разливаемостъю.П р и м е р 3. Порошкообразный реагент для рафинирования стали следующего состава,вес.%Эвтектический сплав на основеизвести и глинозема 70Алюминий 8Кальцинированные хлоридыкальция и хлорид натрия воотношении 1:1 по массе 15Известь 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 сталеразливочноЬт ковше и покрытый неокислительным восстановительным (сийтетическим) шлаком на глубину равную 0,8 высоты металла. Расход реагента составляет 1,0 кгт стали. Содержание серыв стали до продувки реагентом было равным 0,0109, кислорода - 0,009%, После продувки металл содержит Ц,003% алюминия.Неметаллические включения в готовом прокате имеют небольшую протяженность. Сульфиды представляют собой округлой формы сульфиды кальция не более 1,5 - 2 балла равномерно распределенные в поле зрения шлифа Вытянутые сульфиды марганца практически отсутствуют. Степень глобуляризации окисных включений бьша несколько меньшей, однако строчечные включения большой, более 2 балла, протяженности практически отсутствуют Крупных скоплений включений не было обнаружено.П р и м е р 2, Реагент для рафинирования стали следующего состава, вес.%;Эвтектический сплав на основе990829 ет получать наилучшие результаты по рафинированию металла.Использование изобретения на стадии сталеплавильного передела позволяет получатьзначительный экономический эффект от 2,0 руб,на 1 т стали. При годовом объеме производства сталей типа 09 Г 2 ФБ, 10 Г 2 Ф, 10 Г 2 ФБ - Уи т.п. в 500 тыс, т годовая экономия составит около 1,0 млн. руб,Фо рмула изобретения Порошкообразный реагент для рафинирования стали, содержащий эвтектический сплав на основе извести и глинозема, алюминий и известь, о т л и ч а ю щ и й с я 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 глиноземаАлюминийКальцинированные хло ридыщелочных и щелочноземельныхметаллов 10 - 20Известь ОстальноеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 582300,кл. С 21 С 7/02, 1976.2. Авторское свидетельство СССР Р 227355,кл. С 21 С 7/00, 1965. Составитель В. СарамутинТехред А,Бабинец Редактор Г. Волкова Заказ 59/37 Тираж 566ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5/ Подписное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Приготавливают и используют как в примерах 1 и 2. Расход реагента составляет 8 кг/тстали. Были получены следующие результаты,%;Сера Кисло. Алюмирод нийдо продувки . 0,015 0,013 после продувки 0,004 0,007 0,05Микроструктура как литого, так и готового (катаного) металла была равнозначнойпримерам 1 и 2,Отмечено, что при расходе реагента 0,5 кгвна 1 т стали низкое содержание серы в готовом металле (0,004%) достигается в случаеее низкого содержания в исходном (до про.дувки) металле.,Этот уровень оценивается примерно 0,006 -0,007%. Кроме того, металл перед продувкой должен быть достаточно глубоко раскис.лен (содержание кислорода не должно превышать 0,008%),Повышение расхода реагента до 18 кг/т стали и выше требует значительного перегреваметалла перед его выпуском, что обусловленозатратами тепла на расплавление компонентовреагента, что не выгодно как с точки зренияповышенногоугара железа и расхода кислорода, так и с точки зрения износа футеровкисталеплавильного агрегата. Кроме того, повышение температуры металла на выпуске из30сталеплавильного агрегата ведет к повышениюокислщности металла, что отрицательносказывается на процессах рафинирования,раскисления и легирования стали,Таким образом, предлагаемое изобретение вдиапазонах заявляемых соотношений позволяКорректор У. Пономаренко