Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса

3 146ной ванны, что увеличивает поверхность контакта шлаковой и металлической фаз, а следовательно, благопри"ятствует протеканию процессов десульфурации, дегазации металла и удаления неметаллических включений, способствует развитию обменных процессов перехода ниобия из шлака в ме"талл, Наряду с этим магнезитовыйпорошок, являясь источником оксидамагния и, соответственно, анионовкислорода препятствует развитиюпроцесса формирования сложных кислородных анионов алюминия, существенно повышающих вязкость известково-глиноземистого шлака в печи, атакже обеднения концентрации ионовкислорода в поверхностном слое набивной части пода печи, Таким образом магнезитовый порошок, способствуя Формированию печного шлака соптимальными значениями физико-химических свойств, положительно влияет на скорость обменных процессов,увеличивает при этом значения качества и степени усвоения ниобия, а также., препятствует разрушению набивного слоя подины, увеличивает стойкость огнеупорной Футеровки печи,а также дополнительно предотвращаетзагрязнение металла экзогенными неметаллическими включениями (продуктами разрушения футеровки),В качестве углеродсодержащего материала могут применяться кокс(ГОСТ 17497-72, ГОСТ 9093-74), графит аморфный литейный (ГОСТ 542074), графит кристаллический (сереб"ристый) литейный (ГОСТ 5279-74). Использованйе углеродсодержащего материала в количестве менее 0,2 мас.Еснижает значение восстановительногопотенциала шлаковой фазы, поверхности контакта металла и шлака, аследовательно, ухудшает качество металла, уменьшает степень усвоенияниобия. Расход углеродсодержащегоматериала свыше 1 мас.7. нецелесообразен, так как связан с его перерасходом и удорожанием стали без повышения степени усвоения ниобия и качества стали.Химический состав и технологические характеристики магнезитового порошка соответствовали требованиям ГОСТ 10360-63. Применение магнезитового порошка в количестве менее1,8 мас,7. не предохраняет Футеровку 1769от разрушения, растет концентрацйясложных кислородных анионов алюминия,а при расходе этого компонента свыше 3 мас.7 происходит гетерогенезация шлаковой фазы, ухудшаются ее рафинировочные свойства, снижаетсястепень усвоения ниобия металлом.Ниобийсодержащий шлак, как и визвестной шлакообразующей смеси, содержит, мас.7.; оксид ниобия (Ч) 0,87,5; оксид алюминия 60-О и оксидкальция - остальное.Известь используют по ГОСТ 9179- 15 70, Количество ниобийсодержащего шлака менее 58 мас.Е не обеспечиваетдостижение заданной концентрации ниобия в металле, В случае его расходасвьше 74 мас.Е формируется печнойшлак с низкой концентрацией оксидакальция и, соответственно, ухудшаются рафинировочные свойства такогошлака по отношению к сере. Применение извести в количестве менее 25 24 мас,Е также связано с получениемпечного шлака с недостаточным дляразвития рафинировочных процессов количеством оксида кальция. В случаесодержания извести в смеси выше38 мас.Е шлаковая фаза в печи гетерогенная с высоким значением температуры плавления, вязкости, что негативно влияет на качество металлаи степень усвоения ниобия.П р и м е р. Смесь для шлакообразования и легирования стали вводили в дуговую электропечь садкой 5 тс основной футеровкой в восстановительный период плавки сразу после 40 полного скачивания окислительного .шлака. Расход смеси составлял 21 кг/тстали при концентрации оксида ниобия (7) в ниобийсодержащем шлаке7,57 и 146 кг/т при 0,82 оксида нио бия (Ч), Выплавляли сталь марки25 ФБЛ с содержанием ниобия 0,030,.063.В табл.1 представлены составыизвестной смеси и предложенной смесиф в табл,2 - свойства стали;варианты 1 и 2 соответствуют граничнымсодержаниям компонентов, вариант 3 -среднему содержанию, варианты 4,5 -отличным от предлагаемых содержаний, 55а варианты 6-9 - в составе смеси отсутствует один из ее компонентов.Применение предложенного составасмеси (варианты 1-3, табл,1) в отличии от известной смеси, повышает ка0,2-1 1,8-3 5 1 чество выплавляемого металла (табл,2 за счет снижения концентрации серы на 25-357, неметаллических включений на 26-287. и водорода на 32-357., а также увеличивает степень усвоения ниобия на 5-77 При этом происходит более интенсивное измельчение структуры стали (активизируется процесс выделения дисперсных карбонидов ниобия);,площадь зерна уменьшается на 30-40 мкм ; Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить значения механических характеристик стали: предела прочности на 26-32 МПа, предела текучести на 23-28 МПа, относительного удлинения на 4-67. относительного сужения на 7-97 и ударной вязкости на 5 -10 кДж/м (табл.2). На степень усвоения ниобия и качество стали влияет увеличение восстановительного потенциала шлаковой фазы и ее контактной поверхности с металлом. Увеличение восстановительного потенциала шлаковой фазы подтверждается данными о концентрации оксида ниобия (Ч) в печном шлаке; для условий выплавки стали с предложенным составом смеси она существенно (в 6-8 раз) ниже, чем вплавках с известной смесью. На увеличение контактной поверхности шлакометаллической фазы при использовании предложенного состава смеси ,указывают данные о количеству оксида углерода - 2,25-3,00 кг на 100 кг металлической шихты (перемешивание осуществлялось за счет выделения оксида углерода), что значительно выше, чем на плавках с известной смесью - 1,32 кг. О повышении стойкости огнеупорной футеровки при использовании вариантов 1-3 предложенного состава смеси по сравнению с известным составом смеси судят по длительности растворения огнеупор 461769 6) ного образца в печном шлаке. Предложенный состав смеси повышает стойкость футеровки (время растворения образца на 4-6 мин больше, табл.2), 1 Отклонение от предлагаемых содер"жаний в смеси ингредиентов (варианты 4,5) либо от компонентного сос 10 тава смеси (варианты 6-9) негативновлияет на качество металла, степеньусвоения ниобия, стойкость огнеупорной футеровки. Варианты 4-9 составов не обеспечивают увеличение вос"становительного потенциала шлаковойфазы, поверхности ее контакта с металлом, ухудшают условия выделениядисперсных карбонитридов ниобия,что обуславливает снижение механических свойств стали (табл.2)Использование предложенного технического решения позволяет по сравнению с известным увеличить значения механических свойств стали и по 25 высить стойкость огнеупорной футеровки печи,Формула изобретенияоШлакообразующая смесьдля сталеплавильного процесса, включающая ниобийсодержащий шлак с содержанием.0,8-7,57 оксида ниобия и 60-707 оксида алюминия и известь, о т л ивч а ю щ а я с я тем что с цельюувеличения степени усвоения ниобияи качества выплавляемой ниобийсодержащей стали, она дополнительносодержит углеродсодержащий материал ,10 и магнезитовый порошок при следующем . соотношении компонентов, мас.7.:Ниобийсодержащий шлак 58-74Известь 24-38Углеродсодержащий45Магнезитовый порошок1461769 Таблица 1 Состав смеси, мас. . Вариантысостава НиобийУглеродсодержащий материал Известь Магнезитовыйпюошок смеси содержащий шлак Прототип1 2 3 4 5 6 7 8 9 Таблица 2 Вариантсоставасмеси Содержание вметалле Степень Содержание окПлощадьзерна,амкм усвоения ниобия,. сида ни" обия (7) в печном шлаке, % Сера,Извест 87 92 94 наясмесь12 0,0076 1,0055 0,0056 0,020 0,015 0,013 6,2 4,0 4,2 2,3 0,3 0,4 180 150 140 3 4 5 6 7 8 9 0,014 0,019 0,019 01018 0,022 0,018 0,01710Продолжение табл.2 1461769 Механические свойства стали Количество окси Вариантсоставасмеси Относи- Относи Ударнаявязкость,кДж/м Предел Предел проч- теку- ности, чести, МПа МПа да углерода на100 г тельтельное удлинениеХ ное сужение,у огнеметаллической шихты,кг Иэве1 наяснес 12 18 16 8 8 8 760. 520 786 543 792 548 2 2 2 1,32 3,00 2,25 17 25 20 21 4,6 7 15 18 20 525 528 еевеэе Фоставитель К.Сорок Редактор Т,Лазоренко Техред Л.ОлийныкКорректор И.Муска 8/20 Тираж 530 Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ЗаказВНИИПИ П-оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород 10 ага Времярастворения упорногообразца вшлаке,мин 2,60 788 2,20 765 1 ь 40 762 2,23 751 2,22 760 1,33 761 2,20 765 546 539 538 518 522 49 46 42 46 46 47 817 810 762 770 782 790