Глиноземистый материал для выплавки сталерафинировочного шлака

ОП ИСАНИЕИ ЗОБРВТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСоциапистичесинхреспублик и 1889718(51)М. Кл. С 21 С 5/54 зоеударствеииый комитет СССР ао делам изобретений и етирытий(53) УДК 669.18. .046.54(088.8) Дата опубликования описания 1 8 . 1 2 . 8 1 ф. Косой, Аф Ко Г.Н. Камышев, Л О.А. Кузниченко Новиков и Ф.Т; овский ордена Тр еский комбинат и амени научно-исс металлургии имажар ово Орско-Хали металлурги Красного 3 Кр льн вогоерной Цент едов И.П аявител рдина 54) ГЛИНОЗЕМИСТЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ВЫПЛАВ СТАЛЕРАФИНИРОВОЧНОГО ШЛАКАИзобретениеталлургии,. в чтериалам для ввочных шлаков.Раскисление низколегирован конструкционной стали различн значения алюминием для придан стареющих свойств связано с и мой сохранения пластичности и при температурах горячей плас кристаллизации. В цы зерен очищаются ючений, пластичност й деформации повыша служат центр результате г от нитридных стали при го оиго на Однако при эт наряду с формироазы нитридов тита и крупные нитри чительно снижаютя не- облеталла ическо нои раскисленном алюминием, деление нитридов алюмиам зерен, вызывающее стали в области высоких еформированный металл трещины, рванины и, т.п. ичное подавление прорования нитридов алюми" ам зерен достигается вве" ь титана, который обрана стадиях кристаллизачасть азота связывается триды которого частицдеформации.В металлепроисходит выния по граниохрупчиваниетемператур. Димеет плены,дефекты. Часцесса деформния по гранидением в сталзует нитридыции, Большаяс титаном, н относится к черной ме астности к шихтовым ма ыплавки сталерафинироо удаляются из стали, а частично ванием дисперс фна образуются также д титана, которые знасвойства стали.При рафинировании стали синтетическим шлаком с добавкой в металл титана и его сплавов происходит формирование крупных нитридов титана в основном за счет связывания с титаном азота, присутствующего в шлаке,Более того, при обработке стали синтетическим шлаком, содержащим незначительное количество окислов титана (1-2 Ф), даже без присадки в металл титана и его сплавов в стали обнаруживают крупные нитриды титана, По-видимому, это объясняется формированием нитридов титана еще в жид ком сталерафинировочном шлаке и загрязнением стали готовыми крупными нитридами титана.В связи с этим содержание окислов титана в синтетическом известково 88 9,2 6,5 7 6,5 2,5 глиноземистом шлаке ограничивается 23, а в полупродукте, предназначенном для выплавки таких шлаков, - не более 31Кроме того, окислы титана снижают рафинирующую способность синтетичес кого шлака. С одной стороны, это происходит вследствие снижения активностиокиси кальция, а с другой - из-за вспейивания шлака при выплавке его в печи с углеродистой футеровкой частичное восстановление окислов титана углеродом).Известен шихтовый материал для вы( плавки синтетического шлака - шлак производства Ферротитана, содержащий, вес.3:Глинозем . 68-72Окислы кальцияи магния 8-12Окислы титана 12-16Случайные компоненты.и примеси 2-5В качестве примесей в шлаке содержатся, 3: окислы железа до 3,5 и кремния до 2, а также незначительное количество соединений Фосфора, серы, ванадия, хрома, марганца и др. 1 Ц .Недостаток этого материала состоит в том, что он способствует образованию известково-глиноземистого шлака, содержащего повышенное количество соединений титана. При выплавке в печи с углеродистой футеровкой шлак вспенивается, рафинирующая способность шлака снижается. Использование материала в шихте ограничивается 10-153.Наиболее близок к изобретению используемый в шихте для выплавки синтетического шлака отвальный шлак 2 алюмино-термического производства ферротитана, содержащий, вес,:Двуокись титанаОкись магнияГлиноземОкись кальцияДвуокись кремнияСопутствующие компоненты и примесиуНедостаток отвального шлака ферротитана состоит в том, что при его использовании формируются сталерафинировочные шлаки с повышенным содержа 9718нием соедине,-ий титана и металл, обработанный этими шлаками. загрязняется крупными нтридами титана, При выплавке в печи с углеродистой Футеровкой происходит вспенивание шлака. РаФинирующая способность шлака снижается, а темп наплавки шлака (т,е. производительность шлакоплавильной печи)снижается. Технологичность металлапри горячей деформации снижается, качество поверхности ухудшается, выход,одной стали уменьшается.Цель изобретения - снижение тем-.пературы плавления глиноземистого материала, уменьшение расхода электроэнергии при выплавке шлака, повышениепроизводительности шлакоплавильногоагрегата, снижение затрат на выплавкушлака и улучшение технологичности обработанной синтетическим шлаком стали при горячей пластической деформации,Цель достигается тем, что в составглиноземистого материала, содержащегоглинозем, окись кальция, окись магния,окислы титана, дополнительно вводятокислы щелочных металлов при следующем соотношении компонентов, вес.3:Глинозем 60-80Окись кальция 12-22зоОкись магния 1,5-5Окислы титана 6-14Окислы щелочныхметаллов 0,5-3,5В плавленом глиноземистом материале, кроме основных компонентов,допускается наличие случайных элементов, Ф: окислов кремния до 3, хромадо 1, марганца и железа до 1 и другихв количествах не изменяющихся свойствматериала, выплавленного из него шлака и рафинированной стали. Суммарноеколичество случайных элементов и примесей не должно превышать 73,Для получения материала используютрасплавленный недовосстановленный иличастично довосстановленный шлак алюминотермического производства ферротитана, в который добавляют окислыщелочных металлов. Расплав перемеши 50 вают и охлаждают.Допускается добавка окислов щелочных металлов в шихту при довосстановлении Ферротитановых шлаков.Охлажденный материал подвергаюти дроблению до размера кусков не крупнее 150 мм, обеспечивающих загрузкув шлакоплавильную печь бросковой иливибрационной машиной.Содержание окислов алюминия, кальция, магния и титана в материале обусловлено составом используемого дляего изготовления ферротитанового шла- каСодержание компонентов шлака, вособенности окислов титана, связанос неэкономичностью дальнейшего извлечения из него титана.Содержание окислов. щелочных металлов обусловлено при одинаковом составе шлака содержанием в нем окислов титана и нейтрализацией их ухудшающего влияния на свойства сталерафинировочного шлака и стали и экономичностью извлечения титана из шла ка при его довосстановлении,В известково-глиноземистом шлакеокислы титана играют роль кислогокомпонента, связывающего часть окислов кальция в сложные комплексы иуменьшающие количество свободнойокиси кальция. В связи с этим ухуд"шается десульфурирующая способностьсинтетического шлака.С другой стороны, в процессе переплава шихты в восстановительной атмосфере (в шлакоплавильной печй с углеродистой футеровкой подины и откосов) происходит восстановление двуокиси титана до низших окислов Т Ои Т 0, а также до металлического титана.Низшие окислы титана образуют крупные комплексы, ухудшающие жидкотекучесть шлака и снижающие их вязкость,а образующиеся газообразные продуктыреакции углерода с окислами титанавспенивают шлак. В результате ухудшаются показатели работы печи: снижается интенсивность наплавки шлака,увеличивается расход электроэнергии.Восстановление двуокиси титана дометаллического титана сопровождаетсяобразованием крупных тугоплавких соединений карбонитрилов титана, загрязняющих обрабатываемую сталь.Введение в шихтовый материал в процессе его выплавки окислов щелочныхметаллов позволяет в значительной ме"ре устранить эти недостатки, что обусловлено следующим. Введенные в расплавленный ферротитановый шлак окислыщелочных металлов при охлаждении образуют соединения типа гексатитанатов(МеО 6 ТО 2). Затем при выплавке синтетического шлака соединения гексатитанатов щелочных металлов, имеющиеотносительно высокую термодинамичес 889718 . - 6кую устойчивость и ограниченную растворимость в известково-глиноземистомрасплаве, длительное время существуютв расплаве в виде самостоятельныхкомплексов. В результате процессывосстановления двуокиси титана углеродом до низших окислов и металлического титана значительно замедляются,и рафинировочйые свойства шлаков нео ухудшаются. В значительной мере подавляется реакция вспенивания шлакового расплава, производительность печи повышается, энергетические. затратына выплавку рафинировочного шлака сокращаются.Кроме того, при введении окисловщелочных металлов несколько снижаетсятемпература плавления глиноземистогоматериала.При содержании окислов щелочныхметаллов в материале менее 0,53 рафинирующие свойства синтетическихшлаков, полученных из этого материала, ухудшаются, сталь загрязняетсякрупными нитридами титана, технологичность металла при горячей деформации ухудшается.Лри содержании окислов щелочныхметаллов в материале более 3,54 ивведении их в шихту. алюминотермического довосстановления шлака ферротитана извлечение титана ухудшается, а .пои введении в шлак ферротитана последовосстановления наблюдается значйтельный вынос их в атмосферу и ухудЗ 5,шение санитарно-гигиенических усдовийна рабочих местах.Особенность предложенного глиноземистого материала состоит в том, чтоон представляет собою сплавленныйматериал, в котором окислы титанасвязаны в сложные соединения с скис"лами щелочных металлов.При последующем переплаве на известково-глиноземистый шлак эти соеди нения, по"видимому, длительное времяне разрушаются и препятствуют образованию нитрида титана в синтетичес-.ком шлаке. Кроме того, шлак, выплав-пяемый с применением предложенного 50 материала, не пенится и обладает высокой рафинирующей способностью.При выплавке синтетического шлакаснижается расход электроэнергии навыплавку шлака, повышается производиу тельность шлакоплавильной печи. Обра,ботанная синтетическим шлаком, полученным с использованием предложенного материала, сталь практически неимеет крупных нитридов титана, технологичность ее при горячей деформации увеличивается. Необходимость в раскислении металла. титаном отпадает.П р и м е р, Шлак производства ферротитана трех плавок подвергают довосстановлению с целью дополнительного извлечения титана и получения глиноземистого материала для выплавки синтетического сталерафинировоцного шлака. После довосстановления в расплавленный шлак добавляют плавленую соду в количествах 10-50 и 100 кг на плавки 1,2 и 3 соответственно. Шлаковый, расплав охлаждают, раздробляют до кусков размером не крупнее 100 мм, и полученный материал используют в качестве шихты для выплавки синтетического сталерафинировоцного шлака.В табл. 1 приведены составы предлагаемого глиноземистого материала (1-3), а также известный состав глиноземистого материала с повышенным содержанием окислов титана, но без добавки окислов щелочных металлов(1),Глиноземистый материал с добавкой извести переплавляют в шлакоплавильной печи с углеродистой футеровкой . для получения известково-глиноземистого сталерафинировоцного шлака.В табл. 2 приведены условия плавки шлака. Как видно из табл, 2, применение предложенного глиноземистого материала способствует повышению темпа наплавки шлака, т,е. увеличению производительности печи, и снижению расхода электроэнергии.В табл, 3 представлен состав синтетических шлаков, которыми обработана низколегированная трубная сталь, выплавленная в 400-тонных мартеновских печах.При исходном содержании серы 0,029- 0,0321 и расходе шлака 33 в готовом металле содержится 0,009-0,0103 серы. Степень десульфурации шлаками (1-3), выполненными на предложенном глиноземистом материале, и шлаком (4), выплавленном на известном материале практически одинакова и нахоУдится на уровне 68-721. Металл плавки (4) дополнительно раскислен ферротитаном 0,2 кг/т (по титану).Сталь разливают в слитки и прокатывают на лист толщиной 12 мм. Металл плавок (1-3) имеет меньше дефектов на поверхности лис 1 а по сравнению сплавкой (4).Отсортировка металла в пониженныесорта на плавках 1, 2, 3 и 4 составляет 5,8; 6,1; 5,6 и 7,93 соответственно, т.е. на плавках, обработанныхсинтетическим шлаком, полученным изпредложенного материала, выход первосортной продукции выше на 1,8-2,3, 10 Зкономический эффект за счет сокращения расхода титана для раскисления стали составляет 0,2 р на 1 тслитков, а при производстве 500 тыс.т.слитков (что соответствует примерно 15 300 тыс.т. листового проката) 0,2 к500 = 100 тыс, руб.Экономический эффект за счет повышения технологичности стали и увеличения выхода металла первого сортапри разнице в отпускных ценах 30 р/тсоставляет 0,02 х 30 = 0,6 р. на 1 т.проката, а при годовом производствелистового проката 300 тыс. т180 тыс. руб.25 Увеличение пластичности стали припрокатке объясняется тем, что при обработке стали синтетическим шлаком,полученным с использованием предложенного глиноземистого материала, встали формируются включения нитридовтитана более мелких размеров и в меньшем количестве, Размер включений нитридов титана в плавках (1-3) не превышает 5 мкм, в то время как в плавке (4) наблюдаются нитриды титана раз(мером 10-15 мкм, Объемный процент нитридов титана в плавке 1, 2, 3 и 4 составит 0,0013; 0,0008; 0,0005 и0,0024, соответственно.40Кроме того, экономический эффектможет быть получен за счет сокращения расхода электроэнергии, увеличения производительности шлакоплавильной печи и увеличения количества стали, обработанной синтетическим шлаком. Таким образом, предложенный глиноземистый материал позволяет повысить технико-зкономические показатели 5 ф при выплавке синтетического шлака:снизить расход электроэнергии на 10301, увеличить производительность шлакоплавильной печи на 0,1-2,5 т/ч, повысить технологичность металла при 55 горячей пластической деформации,Следует отметить, цто введениеокислов щелочных металлов в синтетический шлак пги его выплавке не обес9 8897 печивает снижения в стали включений нитридов титана.Изобретение просто в осуществлении. Для его внедрения не требуется капитальных затрат. Глиноземистый ма 18 10териал может быть получен на ферросплавных заводах и использован напредприятиях, имеющих оборудованиедля выплавки сталерафинировочных синтетических шлаков. Таблица 1 Содержание в составах Компоненты"Таблица 2 Расход материалов на 1 т выплавленного синтетического шлака мерплавки Глиноземистого материала Извести шлака,кВт ч/т 5,4 1750 6,2 1720 7,5 1620 5 1770 0,50 0,55 0,60 Ь Таблица 3 Состав синтетическогошлака, Ф Номерплавкистали Всего Глинозем Окиськальция Окись Прочиенатрия Окись Окислы магния титана 40 55,5 0,7 3 0,3 0 5 38 53,2 2,3 4,2 1,4 0,9 36 50 1,5 8,4 2,1 2 38,5 55,2 1,2 4 Следы 1,1 100 100 100 100 Окись кальцияОкись алюминияОкислы титана 0,59 0,55 0,48 0,55 15,5698 Расходэлектроэнергиина выплавку1 т синтетического 3050 2694 2288 3307 Темпнаплавки шлака, т/ч Температураплавления,фС, Окислы щелочныхметаллов 0,5-3,5Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Воинов С.Г. Рафинирование стали синтетическими шлаками, М., "Металлургия", 1970, с. 133.2, Там же, с. 177. Глиноземистый материал для выплавки сталерафинировочного шлака, включающий окись кальция, глинозем, окись магния, окислы титана, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения температуры плавления материала, уМеньшения энергетических затрат, повышения производительности шлакоплавильного .агрегата, улучшения технологичности стали при горячей пластической деформации, он дополнительно содержит окислы щелочных металлов при Тираж 621 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Я, Раушская наб д, 4/5 Заказ 10900/45 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель И. Чепикова Редактор И. Митровка Техред О.Легеза Корректор М. Шароши