Способ рафинирования металла

.О П И С А Н И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 281080 (21) 2997250/22-02с присоединением заявки М С 21 С 7//00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторыизобретения Днепродзержинский ордена Трудового Красн индустриальный институт им. М,И. Арсен(54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА Изобретение относится к чернометаллургии и может быть применено всталеплавильном производстве,Известен способ рафинирования металла сталеплавильными шлаками,включающий ввод на дно сталеразлиночногоковша ферросилиция, слив на него изсталеплавильного агрегата в началеконечного шлака, а затем металла(1 .Недостатком известного способа является необходимость поддержания хорошей жидкотекучести шлака и правильной организации выпуска,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является способрафинирования металла сталеплавильными шлаками, включающий ввод на дносталеразливочного ковша высокозффективного раскислителя, слив на негоиз сталеглавильного агрегата вначалеконечного шлака, а затем металла. Вкачестве раскислителя рекомендуетсяиспользовать алюминий 2 .Известный способ не обеспечиваетдостаточной стойкости футеровки сталеразливочного ковша и степени рафинирования при длительной выдержкешлака в ковше до слива металла. Процесс раскисления шлака высокоэффективным раскислителем сопровождается повышением его температуры. Так,прираскислении шлака алюминием его тем.пература может повышаться до 2000- 52200 оС. Длительное воздействие высокотемпературного шлака на футеровкусталеразливочного ковша, выполняемуюпреимущественно из шамотного кирпичаили глинисто-песчаной массы с пределом огнеупорности не выше 1710 С,вызывает ее оплавление и преждевременный износ. Для повышения стойкостифутеровки сталеразливочных ковшейприменяют и другие, более высокоогне.упорные материалы, Однако вследствиевысокой их стоимости и дефицитностииспользование таких материалов в основном осуществляется при производстве специальных сталей в небольшихмасштабах.По мере разрушения огнеупорныхматериалов ковша в шлаке увеличивается концентрация кремнезема. При использовании основных шлаков снижается их основность и, как следствие,степень рафинирования металла.Металл, выпущенный в ковш из сталеплавильного,агрегата, с температу-.рой, колеблющейся обычно в пределах1580-1630 С, оказывает охлаждающее З 0 воздействие на шлак, уменьшая тем са 954438мым его агрессивное воздействие нафутеровку. Время, через которое необходимо произвести слив металла вковш., должно быть, очевидно, согласо-,вано с температурой раскисляемогошлака, которая для указанных выше материалов футеровки ковша не должнапревышать 1710 С.На практике очень часто условияпроизводства не позволяют произвестивыпуск металла иэ сталеплавильного 10 агрегата в короткий промежуток времени после слива шлака в ковш. Например, слив шлака иэ кислородного конвертера необходимо производить вовремя его первой повалки, Это обусловлено тем, что даже после кратковременной выдержки в конвертере шлака (без продувки) вязкость последнего повышается до пределов, не позволяющих произвести его слив в сталераэливочный ковш раздельно от металла. Для достижения необходимогосодержания углерода в большинствеслучаев осуществляют одну"две, ав некоторых случаях и три додувкиметалла кислородом, на что затрачивается дополнительно (с учетом времениожидания результатов химического анализа) от 10 до 30 мин. Такая выдержка высокотемпературного шлака в сталеразливочном ковше приводит к эначительному износу футеровки в нижнейего части и может вызвать ее прогар. Задержки в сливе металла могут происходить также из мартеновских, двух- ванных, электросталеплавильных и 35 других. сталеплавильных агрегатах по ряду различных причин, связанных в основном с производственными и технологическими факторами.Цель изобретения - повышение 40 стойкости футеровки сталераэливочного ковша и степени рафинирования металла.Указанная цель достигается тем,что в известном способе рафинирова ния металла, включающем ввод на дно сталеразливочного ковша высокоэффективного раскислителя, слив на него иэ сталеплавильного агрегата вначале шлака, а затем металла, слив металла осуществляют через 4-6 мин пребывания шлака э ковше, при этом отношение минимальной массы металла, необходимой для охлаждения шлака, к массе шлака, заливаемого в ковш находится в пределах 2-8.55Экспериментально установлено, что через 4-6 мин после слива шлака на раскислитель (алюминий), находящийся в сталеразливочном ковше, начинает разрушаться (оплавляться) его футе ровка.Назначение сливаемого металла состоит в снижении температуры шлака до предела, не превышающего огнеупорность футеровки сталеразливочного ковша. Минимальная масса металла установлена экспериментальным путем.Ее величина зависит от расхода шлака, идущего на рафинирование, и температуры металла при выпуске из сталеплавильного агрегата. С увеличением количества шлака по отношению кмассе всего металла отношение минимально необходимой массы металла кмассе шлака уменьшается (при постоянной температуре металла на выпуске),Повышение температуры металла на выпуске при прочих равных условиях вы"зывает увеличение отношения минимально необходимой массы металла к массешлака, В диапазоне всех возможныхтемператур металла на выпуске иэ сталеплавильного агрегата (1560-1700 С)и расходах шлака, применяемых для рафинирования металла (1-10), отношение минимально необходимой массы металла для охлаждения шлака к массесливаемого в ковш шлака находится впределах 2"8.В лабораторных условиях были осуществлены предлагаемый и известныйспособы рафинирования металла. В130 кг кислородном конвертере выплавляли углеродистую сталь маркист. 35. Футеровка сталеразливочногоковша выполнялась ковшевым шамотнымкирпичом и имела толщину, равную70 мм, После окончания продувки металла из конвертера сливали конечныйшлак, кОторый раскисляли в ковшекусковым алюминием в количестве 9от массы шлака. Расход шлака на рафинирование изменяли в пределах 1-10от массы металла,Для.определения времени началаразрушения футеровки сталеразливочного ковша шлак выдерживали в нем в течение от 1 до 20 мин. После этогошлак сливали и определяли типографиюизноса футеровки ковша.На фиг. 1 графически отображеновлияние продолжительности выдержкишлака в ковше на разгар футеровки ковша, где кривая 1 - 1 расхода шлакаот массы металла; кривая 2 - 10 расхода шлака от массы металла. Нафиг. 2 - изменение основности шлакаи содержания в нем кремнезема за время выдержки шлака в ковше.Как видно из фиг. 1, в начальныймомент после слива шлака вследствиеобразования на стенках ковша гарнисажного слоя толщина футеровки несколько возрастает. После одноминутной выдержки шлака в ковше толщинафутеровки превышает начальную на6-8 мм. В дальнейшем, по мере подъема температуры шлака происходит распределение гарнисажного слоя и, начиная с 4-6 мин в зависимости от расхода шлака на рафинирование, толщинафутеровки ковша начинает уменьшаться.С увеличением расхода шлака износ футеровки возрастает. К концу 20 минутной выдержки шлака в ковше толщина его футеровки уменьшается на 20-40 мм, т.е. на 29-57, что не позволяет повторно использовать ковш. Таким образом, интервал временив который необходимо произвести слив в ковш первой порции металла с целью охлаждения шлака, составляет 4-6 мин.За время выдержки шлака в ковше его рафинирующие свойства изменяются. 1 О В результате раскисления шлака алюминием (фиг. 2) содержание 510 в нем до 4-6 мин выдержки в ковше уменьшается на 7,0-8,0 при расходе шлака на рафинирование соответственно 1-10.15 Как уже было показано выше, начиная с 4-6 минуты, происходит разрушение футеровки сталеразливочного ковша,основной составляющей которой является оксид кремния (510), вследствие чего содержание этого компонента в шлаке в дальнейшем начинает возрастать. К окончанию 20 минуты содержание кремнезема в шлаке превышает исходное и находится в пределах 15,5- 19,6.Основность шлака изменяется пропорциснальносодержанию в нем кремнезема, вначале (до 4-6 минуты) возрастает с 3,5 до 4,5-5,0, в дальнейшем с увеличением времени выдержки шлака в ковше уменьшается и к исходу 20 минуты составляет 1,5-2,5. Ниэкоосновной шлак имеет невысокие рафинирующие свойства.При проведении плавок по предлагаемому способу шлак выдерживали в ковше до слива металла в течение 4 и 6 мин. Отношение минимально необходимой массы металла для охлаждения Шлака к массе залитого в ковш шлака 40 в зависимости от температуры металла на выпуске иэ конвертера изменяли в пределах 2-8. Как видно иэ таблицы,температура шлака после слива первой порции металла не превышала предел огнеупорности футеровки сталеразливочного ковша и находилась в пределах 1680-1695 С.В результате проведения плавок по предлагаемому способу удается снизить температуру шлака на 305- 320 С, уменьшая тем самым его агрессивное воздействие на футеровку ковша. Кроме того, масса слитой первой порции металла позволяет вытеснить вверх всю массу шлака из зоны его нахождения в нижней части ковша.Это полностью устраняет оплавление футеровки данной части ковша, находившейся под воздействием высокотемпературного шлака. Толщина футеровки сталеразливочного ковша после каждой плавки уменьшалась на 2-3 мм. При этом футеровка ковша выдерживала в среднем 26 плавок.На плавках, проводимых по известному способу рафинирования шлак выдерживали в ковше до 7-20 мин, Температура металла на выпуске из конвертера была постоянной и составляла 1610 вС. Металл в ковш сливали в один прием. По окончании разливки металла толщина футеровки сталераэливочното ковша уменьшилась на 20- 40 мм. При этом стойкость футеровки ковша.не превышала в среднем 2 плавок.Степень десульфурации металла, произведенного по известному способу, оказалась в среднем в 6,7 раза меньше, чем у металла, полученного по предлагаемому способу рафинирования, а содержание кислорода и неметаллических включений было выше соответственно в 1,9 и 2,2 раза (см. таблицу)Стойкость футеровки по предлагаемому способу увеличивается в 13 раэ,954438 11д х 1 1-с Соди оохап 3ВЭДондероооехд х х. х ы 62 Д яхо дХасб 6 1 Ес Д Зобос ЧЗ Х 1 1 1 1 .11 1 Сб о х в х В Х 6 с 1 ХХФ 6 1 Х 1:Я 1;1 п 1 ЦЦЦ 1 Мсб Хсбсю сч 01 С 1 Ю Ю Г СЧ О с О"Ф Ю О Ю сч щк Ю С 1 4 Ю Ю с-с Ю О СО сР СЧ О Ю Ф Р % Ю Ю О Ю сч Ю О сЛ с- сч Ю с Ю СО СЧ с О % Ю ан д нСЕХЕовхоххд в с Хсбв х Ц вой И асб аонпп 66 цо И ох обад 1 сч 1 мО 1 Ю 1Ю 1 1 с-С О СЛ О Ю с Ю сЛ сО Ю Ю Ю Р СЧ СЧ О О с О О Оъ сР Ю Ю с О О сч сЛ О Ю с О Г сЛ Ю Ю с О сОмМ СО ЮЮ Ю.1 Х 6 хдхц в 1,1 ц И б сбсю 6 оаэи сс 6 ьв о деЕ с х"ппа х 6 И а сб о " п 1 И д сб хжцов од 21Ф6сб Ха сбВ С 6И оЕсбОа и 1 В ох х х Е 1 6о а 1 1 сб сбЕХ а 2 6, 6 Д сб " 2 а; в ъсб Е-с Н с 6 б хха осеХНОао 1 дхд 1 Ю Ю сО м сОЮ ОЮсО Гс-сЮ сО сЛ с х Б хбд Х хкхоя е ам х д ц 3 д 11 1 сб Я ц 1 6 6 1 а сб 11: л 1 1 М10 х х охх О Х сб сед ,и п 1 ооаа 1111111 О О О СО ВСс М СЧ СЧ СЧ 1гбремя Ьбержки аяака д кв 1 ше, минФиг.1 15 Бремя 3 и 0 ержки ииака е койие, мин Фиг.Г НИИПИ Заказ 6369/22 Тираж 587 Подписное дфилиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 Способ рафинирования металла,включающий ввод на дно сталеразливочного ковша высокоэффективного раскислителя, слив на него из сталеплавильного агрегата вначале шлака, а затем металла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стойкости футеровки ковша и степени рафинирования,металла, слив металла осуществляют через 4-6 мин пребывания шлака в ковше, при этом отношение минимальной массы металла, необходимой для охлаждения шлака, к массеУО шлака, заливаемого в ковш, находится в пределах 2-8. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Металлургия и коксохимия. Межведомственный республиканский научно-технический сборник. Вып. 3, 1966, с, 3-12.2. Отчет по НИР, раздел "Разработка технологии обработки стали в ковше конечными шлаками мартеновской и конверторной плавки, типа СИ- -66 Р", ИЧМ, 1966.