Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса

(71) Центральнь Бюл. Рй научи о-н с сл едов алургии и маевиое объецинемашиностроиВ,Кривоносоренко ов, В Зе СР 6,ьство С /54, 19 тво ССС /076, 1 ЕСЬ ДЛЯ ковой елью изобкачества акообраэуюшая сме едпоженна ал епл известь (известия переработки алюми к), шпак вторич ния, углеродсоалли ч е ски е ни при сиеду в, мас.Е: 56-68 23-34 ГОСУДАРСТаЕННЫй НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ПН 1 СССР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ельскии институт меть териалов и Производствние пНовокраматорскийтельный завод(54) ШЛАКООБРАЗУЛЦАЯ СМПЛАВИЛЬНОГО ПРОЦЕССА Изобретение относится к черной метаплургни и может быть использовано при производстве стали в агрегат сновной футеровкой. тения является повышеталла,ильного процесса содердержащии материал и м кельсодержащие отходы соотношении компонентИзвестнякШпак вторичной переработки алюминия Углеродсодержащийматериал(57) Изобретение относится к областичерной металлургии и может быть использовано при производстве стали вагрегатах с основной футеровкой.Целью изобретения является повышениекачества металла, Шиакообразукицаясмесь для сталеплавильного процессасодержит. мас.3: известь (известняк)56-68, шлак вторичной переработкиалюминия 23-34; углеродсодержащий материап 5-8; отходы никельсодержащихст;в сй 2 - 4, Применение шлакообразуюшей смеси позволяет повысить качествметалла эа счет снижения концентрациивредных примесей (серы на 4-ЗОХ ифосфора на 18-28), газов и неметаллических включений путем активного мирования легкоппавкы 3 табл Отходы никельсодержащих сталей 2-4Известь (иэвестняк) предназначена дия формирования активного основного шлака, обеспечивающего развитие процессов дефосфорации и десульфурации, Снижение содержания извести в смеси менее 56 мас,7. приводит к уменьшению основности шлама и, следовательно, его рафинирующей способности по отношению к сере и фосфору. При содержании извести в смеси свьппе 68 мас,й снижается скорость формирования шлаковой фазы, Шпаковая фаза при этом обладает высокой степенью гетерогЕнности, твердая фаза представлена тугоплавкими кристаллами силикатов кальция, Все это негативно влияет на раз 527282витие процессов дефосфорации и десульфурации металла.Шлак вторичной переработки алюми ния интенсифицирует процесс ассимиля 5 ции извести, а также быстро повышает температуру печного шлака при экзотермическом окислении корольков алюминия , что особенно важно в условиях передела хромсодержащих шихт, так как это препятствует развитию процесса окисления хрома и формированию тугоплавкого малоактивного шлака, Содержание этого материала в смеси менее 23 мас.Х не обеспечивает высокой 15скорости формирования шлаковой фазы,и последняя обладает низкой рафинировочной способностью. Увеличениесодержания шлака вторичной переработки алюминия свыше 34 мас.Х увеличи Овает концентрацию в печной шлаковой,фазе диоксида кремния, снижая приЯэтом ее основность и, соответственно, рафинировочные свойства,Углеродсодержащий материал предназначен для увеличения поверхностиконтакта металла и шлака, а такжеповышения восстановительного потенциала последнего, Это обеспечиваетинтенсификацию процесса десульфу Орации и дефосфорации, удаления газов и неметаллических включений,Увеличение поверхности шлакометаллической фазы происходит за счет выделения газообразного оксида углерода,Повышение восстановительного потенциала, шлаковой фазы в сталеплавильном агрегате препятствует образованию тугоплавких хромистых шпинелей,снижающих жидкоподвижность шпака и, 4 Осоответственно, значения его рафинировочных свойств. Материал, содержащий металлический никель, по"вышает активность углерода, а следовательно, интенсифицирует действие 45рассмотренных процессов. В качестве углеродсодержащего материала могут применяться кокс, графит аморфный литейный, графит кристаллический (серебристый) ли,тейный. Использование углеродсодержащего материала в количестве менее 5 мас.Х снижает значения восстановительного потенциала шлаковой фазы, поверхности контакта металла и55 шлака, а следовательно, ухудшается качество металла, Расход углеродсодержащего материала свыше 8 мас.7 связан с резким снижением концентрации оксидов железа в шлаке и, соответственно, уменьшением скорости ассимиляции извести, увеличением степени гетерогенности шлака.В качестве материала, содержащего металлический никель, используется мелкая стружка, получаемая при механической обработке сталей, легиройнных никелем, Применение материала, содержащего металлический никель в количестве менее 2 мас.7 снижает значения восстановительного потенциала шлака, поверхности контакта шлакометаллической фазы и, соответственно, качества металла, Количество этогоматериала в составе смеси свыше4 мас.Х связано с формированием малоактивного тугоплавкого шлака.Использование шлака вторичной переработки алюминия в совокупности сматериалом (лом и отходы сталей, содержащих никель) создает в сталеплавильном агрегате условия, приближенные к условиям процесса восстановительной дефосфорации, Металлический алюминий шлака вторичной переработки алюминия раскисляет печной шлаки восстанавливает кальций из оксидакальция шлакового расплава. Металлический кальций в условиях раскисленного шлака взаимодействует с фосфоромметалла по схемеЗСа + 2 РСаР,связывая фосфор в фосфидную формуОднако этот процесс возможен при концентрации углеродсодержащего материала в смеси не более 8 мас.Х. В противном случае, как это имеет место визвестной схеме, металлический кальций связывается углеродом с образованием карбида кальция вместо СаР . Вслучае использования известной смесипроцесс восстановительной дефосфорации подавлен процессом образованиякарбида кальция, Вместе с тем углеродсодержащий материал должен интенсифицировать массообменные процессы шлакометаллической фазы с целью сниженияконцентрации неметаллических включе/ний и газов в металле. Углеродсодержащий материал в количестве 5-8 масЛобеспечивает высокую скорость массообменных процессов только при наличииматериала, повышающего активность углерода, Наиболее эффективным материалом, повышающим активность углерода,является никельсодержащий. Однакоповышение активности углерода возможно только при использовании металлического никельсодержащего материала, Применение никельсодержащего5 материала с оксидными компонентами (каковым является, в частности, отвальный конечный шлак производства ферроникеля) недопустимо, так как при этом" происходит обратный процесс 10 снижения активности углерода, а также его расходование на восстановление оксидов,Произведена сравнительная оценка 5аналогичных параметров выплавки стали с использованием предложенной иизвестной шлакообразующих сталейПредложенную шлакообразующуюсмесь загружали в периоды завапкиплавления (мартеновская печь), дополнительно - в окислительный (электродуговая печь). Расход смеси длямартеновской плавки 6-10 кг/т стали,электродуговой - 5-8 кг/т. 25В табл.1 представлены варианты количественных составов смесей, которые были использованы при выплавкестали; в табл.2 и 3 - данные влияниясостава шлакообразующей смеси на физи-ЗСческие свойства шлака и качество металла при мартеновской и электродуговой плавке соответственно,Выплавка стали с использованиемпредложенной смеси по сравнению сизвестной (табл.2 и 3) повышает качество металла за счет снижения концентрации серы на 13,64-27,37 (мартеновский процесс) и 15-307 (электродуговой процесс), фосфора - на 18,2- 4027,3 Х (мартеновский процесс) и 21,428,6 Х (электродуговой процесс), кислорода - на 18-26,2 Е (мартеновскийпроцесс) и 8-127 (электродуговой процесс), водорода - на 11,1 - 16,77 (мартеновский процесс) и 11,1 - 18,5 Е(электродуговой процесс),Определяющая роль в достижении положительного эффекта от использования предложенной смеси отводитсяшлаковой фазе, значения температурысолидуса которой, по сравнению с известной смесью, ниже на 20-40 фС (мартеновский и электродуговой процессы),а вязкости - на 0,1-0,2 Нс/м (маратеновский процесс) и 0,15-0,25 Н с/м(электродуговой процесс). Кроме того,время плавления натурных шлаковыхобразцов сокращается на 1-2 мин (мартеновский процесс) и 1-3 мин (электродуговой процесс).Применение предложенной шлакообразующей смеси для сталеплавильногопроцесса, по сравнению с известной,позволяет повысить качество металла за счет снижения концентрации вредных примесей (серы, форсфора),газови неметаллических включений путемактивного формирования легкоплавкойшлаковой фазы,Формула изобретения 2-4 Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса, содержащая известняк, шлак вторичной переработки алюминия и углеродсодержащий материал, отличающаяся тем, что, что, с целью повышения качества металла, она дополнительно содержит отходы никельсодержащих сталей при следующем соотношении компонентов, мас,7.:Известняк 56-68Шлак вторичной переработки алюминия 23-34Углеродсодержащииматериал 5-8Отходы никельсодержащих сталейТаблица 1 Компоненты смеси, мас.7 Составсмеси Углеродсодераащий материал Известь(известняк) Материал,содержащий металлический иик ель 123456789Известный 72 е 5 15 12 5 ВВ качестве материала, содержащего металлический никель, использовали лом и отходы сталей, содержащих никель (группы Б 13). Таблица 2 Температура солидуса шлао ка, С Составсмеси Вязкость Время плавСодержание в металле оличест"о немеалличесшлака,Н с/м Фосфор, КислоХ род,йСера, Е Водородсм /100металла ления натурного их вклю ений, Х шлакового обраэца,мин0,022 0,033 0,061 3,6 0,022 1260 0,6 2 3 4 5 6 7 8 9 Извест- ный 1220 0,4 1240 0,5 1230 0,45 3250 0,7 1270 0,65 32200,25 1310 0,9 1260 0,6 1250 0,55 56 68 62 54 71 73 68 67 66,59,594,51398,5 1527282 Шлак вторичной переработки алю- миния 34 23 28,5 36 20 75 28 26 0,039 0,036 0,037 0,024 0,025 0,030 0,028 0,022 0,021 856,59Э15167 0,027 0,024 0,025 0,030 0,032 0,038 0,034 0,030 0,029 2 4 Э 6 10 11 4 0 045 0,050 0,046 0,05 0,070 0,048 0,055 0,080 0,076 3,0 3,23,1 3,5 3,9 3,4 3,6 4,2 4,0 0,015 0,017 0,016 0,020 0,022 0,09 0,020 0,022 0,0211527282 1 О Таблица 3 Содержание в металле Температура Составсмеси Время плавВязкостьшлака,Н с/м олнчесто неме- талличесСера,М2,7 0,019 0,45 6 0,020 0,028 0,05 Составитель К.СорокинТехред М.Дидык Корректор С,Черни Редактор О.Юрковецкая заказ 7483/35 Тирам 530 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101160 2 1180 3 1170 4 1185 5 1230 6 1160 7 240 8 1200 9 1195 Известный 1200 0,2 3 0,3 5 0,25 4 0,35 7 0,6 6,5 0,15 3 0,65 10 0,35 7 0,35 7 0,017 0,014 0,015 0,020 0,021 0,024 0,022 0,020 0,021 0,022 0,020 0,021 0,025 0,026 0,029 0,026 0,025 0,026 0,044 0,046 0,045 0,049 0,055 0,049 0,049 0,069 0,064 2,2 2,4 2,3 2,7 3,0 2,6 2,6 3,3 3,2 0,014 0,016 0,015 0,019 0,021 0,019 0,019 0,020 0,019