RU2453610C2 - Slag mixture for treatment of liquid metal - Google Patents

Slag mixture for treatment of liquid metal Download PDF

Info

Publication number
RU2453610C2
RU2453610C2 RU2010136224/02A RU2010136224A RU2453610C2 RU 2453610 C2 RU2453610 C2 RU 2453610C2 RU 2010136224/02 A RU2010136224/02 A RU 2010136224/02A RU 2010136224 A RU2010136224 A RU 2010136224A RU 2453610 C2 RU2453610 C2 RU 2453610C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slag
slag mixture
metal
mixture
phosphorus
Prior art date
Application number
RU2010136224/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010136224A (en
Inventor
Амиран Георгиевич Георгадзе (RU)
Амиран Георгиевич Георгадзе
Владимир Иосифович Гернер (RU)
Владимир Иосифович Гернер
Алексей Павлович Никифоров (RU)
Алексей Павлович Никифоров
Владимир Вениаминович Обрезков (RU)
Владимир Вениаминович Обрезков
Алексей Николаевич Плетнев (RU)
Алексей Николаевич Плетнев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЭКОС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ЭКОС" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЭКОС"
Priority to RU2010136224/02A priority Critical patent/RU2453610C2/en
Publication of RU2010136224A publication Critical patent/RU2010136224A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2453610C2 publication Critical patent/RU2453610C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: slag mixture contains titanium ferrite production slag and chromium ferrite production slag as a material based on calcium oxide, as well as calcium and sodium carbonates, sodium hydroxide, aluminium oxide and ferrous oxides.
EFFECT: set of the above components of the slag mixture ensures removal of phosphorus from molten metal in the ladle when using it in a solid form.
2 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к процессам рафинирующей обработки жидкого металла в ковше шлакообразующими смесями.The invention relates to metallurgy, and more particularly to processes for the refining processing of liquid metal in a ladle by slag-forming mixtures.

В литературе известны способы рафинирующей обработки чугуна и стали и составы шлакообразующих смесей, предназначаемые для удаления из металла неметаллических включений, в том числе фосфора [1] (В.Г.Воскобойников, В.А.Кудрин, А.М.Якушев. Общая металлургия. Учебник для ВУЗов. - 5 изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия. - 2000. - С.292; С.324).In the literature, methods are known for refining cast iron and steel and compositions of slag-forming mixtures intended for removing non-metallic inclusions, including phosphorus, from metal [1] (V. G. Voskoboinikov, V. A. Kudrin, A. M. Yakushev. General metallurgy Textbook for Universities. - 5th ed., Revised and enlarged. - M .: Metallurgy. - 2000. - P.292; P.324).

Основными условиями для эффективного удаления из жидкого металла фосфора являются высокая основность и окисленность шлака, низкая температура его плавления, пониженная температура обработки металла.The main conditions for the effective removal of phosphorus from a liquid metal are the high basicity and oxidation of the slag, its low melting point, and the low metal processing temperature.

Высокую основность рафинирующего шлака достигают обычно при применении в его составе большого количества оксида кальция (СаО). Однако чистый оксид кальция имеет высокую температуру плавления (около 2650°С). Поэтому в составах рафинирующих шлаков совместно с оксидом кальция применяют различные добавки, которые понижают его температуру плавления.The high basicity of refining slag is usually achieved when a large amount of calcium oxide (CaO) is used in its composition. However, pure calcium oxide has a high melting point (about 2650 ° C). Therefore, in the compositions of refining slags, together with calcium oxide, various additives are used that lower its melting point.

Часто в известных способах для удаления из жидкого металла неметаллических включений, в том числе фосфора, используют предварительно расплавленные синтетические шлаки на основе оксида кальция, которые смешивают с жидким металлом, и затем отделяют шлак от металла. Однако указанные операции являются энергозатртными, трудоемкими и длительными в исполнении.Often in known methods for removing non-metallic inclusions, including phosphorus, from molten metal, pre-molten synthetic slags based on calcium oxide are used, which are mixed with the molten metal, and then the slag is separated from the metal. However, these operations are energy-consuming, time-consuming and lengthy to perform.

Известен способ обработки расплавленного металла в ковше для проведения дефосфорации, по которому в качестве дефосфоратора используют предварительно расплавленный синтетический шлак на основе оксида кальция и оксида алюминия, который смешивают в ковше с оксидами железа и с расплавленным в другом плавильном агрегате жидким металлом и затем отделяют шлак от металла [2] (RU 2139942, МПК С21С 7/076, опубл. 28.07.1999).A known method of processing molten metal in a ladle for dephosphorization, according to which a pre-molten synthetic slag based on calcium oxide and aluminum oxide is used as a dephosphor, is mixed in the ladle with iron oxides and molten metal in another melting unit and then the slag is separated from metal [2] (RU 2139942, IPC С21С 7/076, publ. 07.28.1999).

Положительным в известном способе является то, что синтетический шлак применяют совместно с оксидами железа, которые являются источником необходимого для дефосфорации кислорода.Positive in the known method is that synthetic slag is used in conjunction with iron oxides, which are the source of oxygen necessary for dephosphorization.

Однако указанный способ имеет недостаток, который уменьшает эффективность дефосфорации. А именно, рекомендуемый в способе состав синтетического шлака, например по варианту 1, содержащий 49 мас.% СаО и 45 мас.% Аl2О3, даже при смешивании с большим количеством оксида железа имеет высокую температуру плавления и требует больших затрат энергии на расплавление при предварительной подготовке синтетического шлака и при проведении дефосфорации в ковше.However, this method has a disadvantage that reduces the efficiency of dephosphorization. Namely, the composition of synthetic slag recommended in the method, for example, according to option 1, containing 49 wt.% CaO and 45 wt.% Al 2 O 3 , even when mixed with a large amount of iron oxide has a high melting point and requires a large expenditure of energy for melting during the preliminary preparation of synthetic slag and during dephosphorization in the ladle.

Более экономичным и более простым является рафинирование жидкого металла в ковше твердыми шлаковыми смесями с низкой температурой плавления.More economical and simpler is the refining of liquid metal in a ladle with solid slag mixtures with a low melting point.

Наиболее близкой по составу является известная шлаковая смесь для обработки расплавленного металла с целью удаления из металла серы [3] (авторское свидетельство СССР №704200, кл. С21С 7/00, опубл. 15.03.1981 в БИ №10).The closest in composition is the known slag mixture for processing molten metal in order to remove sulfur from the metal [3] (USSR author's certificate No. 704200, class C21C 7/00, published on March 15, 1981 in BI No. 10).

Известная смесь в качестве источника оксида кальция содержит известь и шлак феррохромового производства (феррохромовый шлак в виде соединения 2CaOSiO2), а также компоненты для снижения температуры плавления шлака в виде плавикового шпата (СаF2) и карбоната натрия (Nа2СО3).The known mixture as a source of calcium oxide contains lime and slag of ferrochrome production (ferrochrome slag in the form of compound 2CaOSiO 2 ), as well as components to reduce the melting point of the slag in the form of fluorspar (CaF 2 ) and sodium carbonate (Na 2 CO 3 ).

Положительным в известной шлаковой смеси является то, что используемый в смеси шлак феррохромового производства содержит совместно с оксидом кальция ряд химически связанных с ним компонентов, которые способствуют ускорению шлакообразования в ковше при взаимодействии с расплавленным металлом.Positive in the known slag mixture is that the slag of the ferrochrome production used in the mixture contains, together with calcium oxide, a series of chemically related components that contribute to the acceleration of slag formation in the ladle when interacting with molten metal.

Недостатком известной смеси является то, что указанный состав шлаковой смеси не может быть использован для удаления из расплавленного металла фосфора, так как не удовлетворяет необходимым для дефосфорации условиям. А именно, шлаковая смесь имеет недостаточно высокую основность (около 2,5 ед.), недостаточную легкоплавкость, окисленность и не обеспечивает при смешивании с металлом необходимое для дефосфорации понижение температуры.A disadvantage of the known mixture is that the specified composition of the slag mixture cannot be used to remove phosphorus from the molten metal, since it does not satisfy the conditions necessary for dephosphorization. Namely, the slag mixture does not have a sufficiently high basicity (about 2.5 units), insufficient fusibility, oxidation and does not provide the temperature reduction necessary for dephosphorization when mixed with metal.

Задачей изобретения является разработка такого состава рафинирующей шлаковой смеси на основе шлака феррохромового производства (феррохромового шлака - ФШ), материала, содержащего оксид кальция и карбонат натрия, который обеспечил бы удаление фосфора из расплавленного металла непосредственно в ковше при загрузке смеси в твердом виде.The objective of the invention is to develop such a composition of a refining slag mixture based on ferrochrome slag (ferrochrome slag - FS), a material containing calcium oxide and sodium carbonate, which would ensure the removal of phosphorus from the molten metal directly in the ladle when the mixture is loaded in solid form.

Задача решается тем, что шлаковая смесь для обработки жидкого металла, включающая шлак феррохромового производства (ФШ), материал на основе оксида кальция и карбонат натрия (Nа2СО3), согласно изобретению в качестве материала на основе оксида кальция содержит шлак ферротитанового производства (ШФТ) и дополнительно карбонат кальция (СаСО3), оксид алюминия (Аl2О3), гидроксид натрия (NaOH) и оксиды железа (FexOy) при следующих соотношениях компонентов, мас.%:The problem is solved in that the slag mixture for processing liquid metal, including slag of ferrochrome production (FS), a material based on calcium oxide and sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), according to the invention as a material based on calcium oxide contains slag of ferrotitanium production (SHFT ) and additionally calcium carbonate (CaCO 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), sodium hydroxide (NaOH) and iron oxides (Fe x O y ) in the following ratios of components, wt.%:

Шлак феррохромовогоFerrochrome Slag   производстваproduction 10-2010-20 Шлак ферротитановогоFerrotitanium Slag   производства (ШФТ)production (SHFT) 10-3010-30 Карбонат натрия (Na2CO3)Sodium Carbonate (Na 2 CO 3 ) 3-103-10 Карбонат кальция (СаСО3)Calcium Carbonate (CaCO 3 ) 15-3015-30 Оксид алюминия (Аl2О3)Alumina (Al 2 O 3 ) 1- 313 Гидроксид натрия (NaOH)Sodium Hydroxide (NaOH) 3-153-15 Оксиды железа (FexOy)Iron oxides (Fe x O y ) 10-3010-30

Указанные дополнительные к известным и приведенные соотношения компонентов обеспечивают формирование необходимых для дефосфорации жидкого металла следующих преимущественных свойств: высокой основности, окисленности, легкоплавкости и охлаждающей способности.The indicated additional and well-known ratios of the components provide the formation of the following advantageous properties necessary for dephosphorization of a liquid metal: high basicity, oxidation, fusibility and cooling ability.

Технический эффект при реализации изобретения заключается в обеспечении дефосфорации металла непосредственно в ковше при использовании шлаковой смеси в твердом виде, в которой совместно с шлаком феррохромового производства (ФШ) и карбонатом натрия используют в качестве материала на основе оксида кальция шлак ферротитанового производства (ШФТ) и компоненты в виде карбоната кальция, оксида алюминия, гдроксида натрия и оксидов железа.The technical effect when implementing the invention is to ensure metal dephosphorization directly in the ladle when using solid slag mixture, in which, together with ferrochrome production slag (FS) and sodium carbonate, ferrotitanium production slag (SHFT) and components are used as a material based on calcium oxide in the form of calcium carbonate, alumina, sodium hydroxide and iron oxides.

Указанные компоненты и их соотношения обеспечивают в комплексе сочетание следующих преимущественных свойств шлаковой смеси: достаточно высокую для дефосфорации металла основность, окисленность, легкоплавкость и охлаждающую способность.These components and their ratios provide a combination of the following advantageous properties of the slag mixture in the complex: basicity, oxidation, fusibility, and cooling ability high enough for metal dephosphorization.

Высокую основность шлаковой смеси обеспечивают материалы ШФТ, ФШ и карбонат кальция - СаСО3.The high basicity of the slag mixture is provided by the materials SHF, FS and calcium carbonate - CaCO 3 .

ШФТ (ТУ 0798-060-00186482-2006) содержит оксид кальция (СаО) - в среднем 25 мас.%; MgO - 5 мас.%; оксид алюминия (Аl2О3) - 45 мас.% и примеси - остальное.ShFT (TU 0798-060-00186482-2006) contains calcium oxide (CaO) - an average of 25 wt.%; MgO - 5 wt.%; aluminum oxide (Al 2 About 3 ) - 45 wt.% and impurities - the rest.

ФШ (ТУ 14-11-325-1997) содержит оксид кальция СаО - 55 мас.%, MgO - 10 мac.%, SiO2 - 25 мас.%.FSh (TU 14-11-325-1997) contains calcium oxide CaO - 55 wt.%, MgO - 10 wt.%, SiO 2 - 25 wt.%.

Карбонат кальция после разложения при нагреве образует СаО - 56% от массы карбоната кальция.Calcium carbonate after decomposition when heated forms CaO - 56% by weight of calcium carbonate.

Выбор соотношений компонентов проведен на основании расчетов и результатов лабораторных испытаний.The selection of component ratios is based on calculations and laboratory test results.

Условием минимально необходимой для дефосфорации основности шлаковой смеси (показатель соотношения основных соединений к кислотным (CaO+MgO)/SiO2) является 3 ед. (см. [1] с.364). Расчет проведен исходя из минимального содержания в материалах основных соединений (СаО+MgO) и максимального содержания кислотного соединения - SiO2. Источником основных соединений (CaO+MgO) являются ШФТ, ФШ и карбонат кальция. Источником кислотного соединения (SiO2) является ФШ.The condition for the basicity of the slag mixture minimally necessary for dephosphorization (an indicator of the ratio of basic compounds to acidic (CaO + MgO) / SiO 2 ) is 3 units. (see [1] p. 364). The calculation was carried out on the basis of the minimum content of basic compounds (CaO + MgO) in the materials and the maximum content of the acid compound - SiO 2 . The sources of the main compounds (CaO + MgO) are SHF, FS and calcium carbonate. The source of the acid compound (SiO 2 ) is FS.

Общее минимальное содержание основных оксидов (СаO+MgO) из ФШ, ШФТ и СаСО3 по минимальным значениям содержания материалов в составе шлаковой смеси на 100 кг составляет 17,9 кг (из ФШ 6,5 кг; из ШФТ 3,0; из карбоната кальция 8,4 кг). Источником кислотного соединения SiO2 являются ФШ. Максимальное содержание SiO2 в шлаковой смеси составляет 5 кг. При указанных содержаниях компонентов основность шлаковой смеси составляет 3,6 ед.The total minimum content of basic oxides (CaO + MgO) from FS, SHF and CaCO 3 according to the minimum values of the content of materials in the composition of the slag mixture per 100 kg is 17.9 kg (from FS 6.5 kg; from SHFT 3.0; from carbonate calcium 8.4 kg). The source of the acidic compound SiO 2 are FS. The maximum content of SiO 2 in the slag mixture is 5 kg. At the indicated contents of the components, the basicity of the slag mixture is 3.6 units.

Таким образом, состав шлаковой смеси при минимальных значениях содержания компонентов удовлетворяет условию по основности для удаления фосфора из металла.Thus, the composition of the slag mixture at the minimum values of the content of the components satisfies the basic condition for the removal of phosphorus from the metal.

При этом, учитывая, что остальные компоненты в шлаковой смеси, например карбонат натрия и гидроксид натрия, также способствуют повышению основности, реальные значения ее в шлаковой смеси будут значительно выше расчетного.Moreover, taking into account that other components in the slag mixture, for example sodium carbonate and sodium hydroxide, also contribute to the increase in basicity, its real values in the slag mixture will be significantly higher than the calculated ones.

При максимальных соотношениях компонентов в составах шлаковой смеси может быть достигнута основность 40 и более ед.At maximum ratios of the components in the compositions of the slag mixture, a basicity of 40 or more units can be achieved.

Таким образом, предлагаемый состав шлаковой смеси удовлетворяет условию дефосфорации металла по основности.Thus, the proposed composition of the slag mixture satisfies the condition of dephosphorization of the metal in basicity.

Для кинетики процесса дефосфорации жидкого металла в ковше важным критерием является легкоплавкость шлаковой смеси. Быстрое и легкое расплавление шлаковой смеси при взаимодействии с заливаемым в ковш нагретым металлом обеспечивает более глубокое и быстрое удаление фосфора в шлак. В предлагаемой шлаковой смеси компоненты выбраны в соответствии с этим условием.An important criterion for the kinetics of the liquid metal dephosphorization process in the ladle is the fusibility of the slag mixture. The quick and easy melting of the slag mixture when interacting with heated metal poured into the ladle provides a deeper and faster removal of phosphorus into the slag. In the proposed slag mixture, the components are selected in accordance with this condition.

Наиболее эффективно обеспечивают легкоплавкость шлаковой смеси соединения: карбонат натрия, гидроксид натрия, оксиды железа, а также оксид алюминия при содержаниях его до 8 мас.%. Источником оксида алюминия являются примеси в ШФТ и ФШ, а также при добавлении каолина, корунда или глинозема до 1-3 мас.%Compounds are most efficiently fusible: sodium carbonate, sodium hydroxide, iron oxides, and also aluminum oxide with its contents up to 8 wt.%. The source of alumina is impurities in SHF and FSh, as well as with the addition of kaolin, corundum or alumina to 1-3 wt.%

Согласно результатам испытаниям на высокотемпературном дериватографе системы «Паулик-Эрдеи» начало расплавления шлаковой смеси в пределах приведенных составов происходит уже при температуре 880-890°С с быстрым переходом в активное жидкое состояние при температурах от 1280°С и выше. Это является достаточным для обеспечения дефосфорации металла в ковше даже в диффузионном режиме процесса.According to the results of tests on a Paulik-Erdei system high-temperature derivatograph, the slag mixture begins to melt within the given compositions already at a temperature of 880-890 ° C with a rapid transition to the active liquid state at temperatures from 1280 ° C and above. This is sufficient to ensure dephosphorization of the metal in the ladle even in the diffusion mode of the process.

Таким образом, предлагаемый состав шлаковой смеси удовлетворяет условию для дефосфорации металла по легкоплавкости.Thus, the proposed composition of the slag mixture satisfies the condition for dephosphorization of the metal by fusibility.

Эффективность дефосфорации повышается при проведении перемешивания шлаковой смеси любым известным способом. В некоторой степени перемешивание обеспечивают компоненты шлаковой смеси, используемые в виде карбонатов, в том числе СаСО3, Na2CO3. При нагреве указанные компоненты разлагаются с выделением газа CO2, который обеспечивает «барботаж» в объеме шлака и на границе его с металлом. При этом усиливаются также и диффузионные процессы в шлаке и ускорение дефосфорации металла.The efficiency of dephosphorization is increased by mixing the slag mixture by any known method. To some extent, the mixing is ensured by the components of the slag mixture used in the form of carbonates, including CaCO 3 , Na 2 CO 3 . When heated, these components decompose with the release of CO 2 gas, which provides for "bubbling" in the volume of slag and at its border with the metal. In this case, diffusion processes in the slag and acceleration of metal dephosphorization are also enhanced.

Известно, что реакции разложения карбонатных соединений являются эндотермическими, поэтому в процессе разложения их происходит отбор тепла от шлака и жидкого металла. При этом шлаковая смесь охлаждается, особенно интенсивно за счет разложения карбоната кальция в микрообъемах шлака, в местах расположения частиц этого материала.It is known that the decomposition reactions of carbonate compounds are endothermic, therefore, in the process of their decomposition, heat is removed from slag and liquid metal. In this case, the slag mixture is cooled, especially intensively due to the decomposition of calcium carbonate in the microvolumes of the slag, at the locations of the particles of this material.

Равномерное захолаживание в объеме шлака обеспечивает интенсификацию процесса дефосфорации металла и связывание соединений фосфора в шлаке.A uniform cooling in the slag volume provides an intensification of the metal dephosphorization process and the binding of phosphorus compounds in the slag.

Расчет показал, что при минимальных содержаниях карбонатных соединений в шлаковой смеси и минимальном расходе ее на 1 тонну жидкого металла 0,6-0,8 мас.% захолаживание в объеме шлака происходит на 25-30°С, что способствует удалению фосфора из металла.The calculation showed that with a minimum content of carbonate compounds in the slag mixture and a minimum consumption of 1 ton of liquid metal of 0.6-0.8 wt.% Cooling in the slag volume occurs at 25-30 ° C, which helps to remove phosphorus from the metal.

Испытаниями установлено, что при использовании предлагаемой компонентной шлаковой смеси в процессе обработки в ковше происходит снижение температуры шлака как за счет отбора тепла на нагрев шлаковой смеси, так и за счет разложения карбонатов кальция и натрия. Таким образом, предлагаемый состав шлаковой смеси способствует захолаживанию металла, удалению из него фосфора и устойчивому связыванию его соединений в шлаке.The tests found that when using the proposed component slag mixture during processing in the ladle, the slag temperature decreases both due to heat removal for heating the slag mixture and due to the decomposition of calcium and sodium carbonates. Thus, the proposed composition of the slag mixture contributes to the cooling of the metal, the removal of phosphorus from it and the stable binding of its compounds in the slag.

Условия эффективной дефосфорации жидкого металла - окисленности - достигают использованием в шлаковой смеси достаточного количества оксидов железа, являющихся источником кислорода для окисления фосфора. При этом формула оксидов железа по содержанию в них кислорода может быть разной, поэтому ее обозначают общей формулой FexOy.The conditions for effective dephosphorization of a liquid metal — oxidation — are achieved by using a sufficient amount of iron oxides in the slag mixture, which are an oxygen source for the oxidation of phosphorus. Moreover, the formula of iron oxides in terms of oxygen content can be different, therefore, it is denoted by the general formula Fe x O y .

Испытания шлаковой смеси показали, что минимальное содержание оксидов железа, например, в виде прокатной или кузнечной окалины, для проведения минимальной дефосфорации в 10-15% и при расходе смеси в 0,6 мас.% на 1 тонну металла составляет 10 мас.%. Использование оксидов железа в шлаковой смеси более 30 мас.% нецелесообразно из-за чрезмерного захолаживания металла из-за большого отбора тепла на нагрев теплоемкой окалины и по экономическим соображениям.Tests of the slag mixture showed that the minimum content of iron oxides, for example, in the form of mill or forge scale, for a minimum dephosphorization of 10-15% and at a flow rate of 0.6 wt.% Per 1 ton of metal is 10 wt.%. The use of iron oxides in a slag mixture of more than 30 wt.% Is impractical due to excessive cooling of the metal due to the large heat extraction for heating heat-resistant scale and for economic reasons.

Проверку шлаковой смеси провели в лабораторных условиях при обработке жидкого передельного чугуна с целью понижения в нем количества фосфора.Check the slag mixture was carried out in laboratory conditions when processing liquid pig iron in order to reduce the amount of phosphorus in it.

Чугун, выплавленный в индукционной печи, сливали в ковш емкостью 200 кг и обрабатывали шлаковой смесью фракции 3-10 мм. Температура чугуна в ковше составляла от 1380 до 1410°С.Cast iron smelted in an induction furnace was poured into a 200 kg bucket and treated with a slag mixture of a 3-10 mm fraction. The temperature of cast iron in the ladle ranged from 1380 to 1410 ° C.

При испытании определили расход шлаковой смеси-дефосфоратора на эффективность удаления фосфора из передельного чугуна.During the test, the flow rate of the slag-dephosphorator mixture was determined for the efficiency of phosphorus removal from pig iron.

Вариант 1. Шлаковую смесь загружали на дно ковша и затем заливали чугун. После заполнения ковша металлом делали выдержку 2-3 минуты и металл разливали в изложницы. При испытании расход шлаковой смеси меняли: 0,6%, 1,0% и 1,2% из расчета на 1 тонну металла.Option 1. The slag mixture was loaded onto the bottom of the bucket and then cast iron was poured. After filling the bucket with metal, an exposure was made for 2-3 minutes and the metal was poured into molds. When testing, the consumption of slag mixture was changed: 0.6%, 1.0% and 1.2% based on 1 ton of metal.

Вариант 2. Шлаковую смесь загружали на металл при заполнении ковша на 1/3 его объема. Расход шлаковой смеси меняли в тех же пределах.Option 2. Slag mixture was loaded onto the metal when filling the bucket in 1/3 of its volume. The flow rate of the slag mixture was varied within the same limits.

Вариант 3. Шлаковую смесь загружали на металл после полного заполнения ковша. Расход шлаковой смеси меняли в тех же пределах.Option 3. Slag mixture was loaded onto the metal after the bucket was completely filled. The flow rate of the slag mixture was varied within the same limits.

Результаты по удалению фосфора приведены в таблице 1.The results for the removal of phosphorus are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 Вариант испытанияTest option Расход шлака, %Slag consumption,% Содерж. фосфора в металлеContents phosphorus in metal % дефосфорации% dephosphorization Исх.Ref. После обработкиAfter processing 1one 0,60.6 0,1210.121 0,0990,099 18,1818.18 1,01,0 0,1060.106 0,0860,086 18,8618.86 1,21,2 0,1080.108 0,0780,078 27,7727.77 22 0,60.6 0,1040.104 0,0870,087 16,3516.35 1,01,0 0,1130.113 0,0880,088 22,1222.12 1,21,2 0,1410.141 0,1020.102 27,6627.66 33 0,60.6 0,1220.122 0,1060.106 13,1113.11 1,01,0 0,1080.108 0,0880,088 18,5218.52 1,21,2 0,1060.106 0,0840,084 20,7520.75

В таблице 1 видно, что при расходе шлаковой смеси даже 0,6% на тонну металла дефосфорация по различным вариантам составляет в среднем 15%, что удовлетворяет требованиям производства.Table 1 shows that when the slag mixture is consumed even 0.6% per ton of metal, dephosphorization in various cases is on average 15%, which meets the production requirements.

Для определения предельных значений компонентов в шлаковой смеси провели испытания по вариантам составов, приведенным в таблице 2.To determine the limiting values of the components in the slag mixture, tests were carried out according to the composition options shown in table 2.

Основность составов шлаковой смеси определяли расчетным путем.The basicity of the compositions of the slag mixture was determined by calculation.

Легкоплавкость шлаковой смеси определяли замерами на дериватографе «Паулик Эрдеи» по температуре интенсивного плавления.The fusibility of the slag mixture was determined by measurements on a Paulik Erdei derivatograph by the intensive melting temperature.

Охлаждающую способность шлаковой смеси определяли по величине снижения температуры при разложении карбонатов после выдержки расплава в течение 1,5 мин.The cooling ability of the slag mixture was determined by the value of the temperature decrease during the decomposition of carbonates after holding the melt for 1.5 minutes.

Окисленность шлаковой смеси определяли по величине содержания оксидов железа в составах из расчета использования их в виде прокатной окалины. Прокатная окалина на 98% содержит оксиды железа в виде соединения с высокой окисленностью Fе3O4 и Fе2О3. При нагреве окалины в шлаковой смеси в присутствии щелочных соединений натрия и кальция оксидные соединения железа участвуют в окислении фосфора в металле.The oxidation of the slag mixture was determined by the value of the content of iron oxides in the compositions based on their use in the form of mill scale. Rolling mill scale for 98% contains iron oxides in the form of compounds with high oxidation Fe 3 O 4 and Fe 2 About 3 . When the scale is heated in a slag mixture in the presence of alkaline sodium and calcium compounds, iron oxide compounds are involved in the oxidation of phosphorus in the metal.

Результаты испытания приведены в таблице 2.The test results are shown in table 2.

Figure 00000001
Figure 00000001

Как видно в таблице 2, при уменьшении содержания ШФТ и ФШ менее 10 мас.% и карбоната кальция менее 15 мас.% основность шлаковой смеси значительно уменьшается, хотя и остается выше основности смеси по прототипу. Основность шлаковой смеси несколько снижается при увеличении содержания ШФТ и ФШ в сумме более 50 мас.%, так как в материалах ШФТ и ФШ преобладающее влияние на основность начинают оказывать кислотное соединение оксида кремния (в ФШ) и избыточное содержание оксида алюминия (в ШФТ). Поэтому за минимум содержаний ШФТ и ФШ приняты значения в 10 мас.% и карбоната кальция - 15 мас.%, а за максимум содержаний для ШФТ - 30 мас.%, для ФШ - 20 мас.% и для карбоната кальция - 30 мас.%As can be seen in table 2, with a decrease in the content of SHFT and FS less than 10 wt.% And calcium carbonate less than 15 wt.%, The basicity of the slag mixture significantly decreases, although it remains higher than the basicity of the mixture according to the prototype. The basicity of the slag mixture decreases somewhat with an increase in the content of SHF and FS in the amount of more than 50 wt.%, Since the acid compound of silicon oxide (in FS) and the excess content of alumina (in SHF) begin to have a predominant effect on the basicity of SHF and FS materials. Therefore, the minimum content of SHFT and FS is taken to be 10 wt.% And calcium carbonate - 15 wt.%, And the maximum content for SHFT - 30 wt.%, For FS - 20 wt.% And for calcium carbonate - 30 wt. %

На величину температуры плавления шлаковой смеси оказывают влияние карбонат натрия и гидроксид натрия, а также при малых содержаниях оксид алюминия. Как видно в таблице 2, при содержаниях карбоната натрия и гидроксида натрия меньше 3 мас.% каждого материала температура плавления смеси 1360°С не позволяет эффективно снижать содержание фосфора в металле. При увеличении содержания карбоната натрия и гидроксида натрия соответственно более 10 и более 15 мас.% дефосфорация металла практически не изменяется. Поэтому за минимум содержаний указанных компонентов приняты: для карбоната натрия и гидроксида натрия соответственно по 3 мас.%, а за максимум содержаний 10 и 15 мас.% соответственно.The value of the melting temperature of the slag mixture is influenced by sodium carbonate and sodium hydroxide, as well as at low alumina contents. As can be seen in table 2, when the content of sodium carbonate and sodium hydroxide is less than 3 wt.% Of each material, the melting temperature of the mixture 1360 ° C does not allow to effectively reduce the phosphorus content in the metal. With an increase in the content of sodium carbonate and sodium hydroxide, respectively, more than 10 and more than 15 wt.% Metal dephosphorization practically does not change. Therefore, the minimum contents of these components are taken: for sodium carbonate and sodium hydroxide, respectively, 3 wt.%, And for the maximum contents of 10 and 15 wt.%, Respectively.

Окисленность шлаковой смеси определяется содержанием оксидов железа. Расчеты показали, что минимально достаточная окисленность шлаковой смеси достигается при содержании оксидов железа 10 мас.%. При меньших значениях оксида железа снижается десульфурирующая способность шлаковой смеси (всего около 8%). Поэтому за минимальное содержание оксидов железа в шлаковой смеси принято 10 мас.%. При содержаниях оксидов железа в шлаковой смеси более 30 мас.% и карбоната кальция более 30 мас.% наблюдается замедление десульфурации металла при прочих равных условиях. Поэтому за максимальное содержание в шлаковой смеси оксидов железа принято 30 мас.%.The oxidation of the slag mixture is determined by the content of iron oxides. The calculations showed that the minimum sufficient oxidation of the slag mixture is achieved when the content of iron oxides is 10 wt.%. At lower values of iron oxide, the desulfurization ability of the slag mixture decreases (only about 8%). Therefore, the minimum content of iron oxides in the slag mixture is 10 wt.%. When the content of iron oxides in the slag mixture is more than 30 wt.% And calcium carbonate more than 30 wt.%, A slowdown in metal desulfurization is observed, ceteris paribus. Therefore, 30 wt.% Is taken as the maximum content of iron oxides in the slag mixture.

Производственную проверку шлаковой смеси провели при обработке доменного передельного чугуна на Серовском металлургическом заводе. При расходе дефосфоратора 0,8 мас.% и загрузке его на металл после полного заполнения ковша получено удаление фосфора на 26,5%. Это позволяет предприятию перевести согласно ГОСТу 805-95 марку передельного чугуна из категории «Б» в более качественную категорию «А» и обеспечить расширение поставок качественных чугунов в машиностроении, повысить рентабельность и экономическую выгоду производства.A production check of the slag mixture was carried out during the processing of blast furnace pig iron at the Serov Metallurgical Plant. At a dephosphorizer consumption of 0.8 wt.% And loading it onto the metal after the bucket is completely filled, phosphorus removal by 26.5% is obtained. This allows the company to transfer, according to GOST 805-95, the grade of pig iron from category "B" to a higher quality category "A" and to ensure the expansion of the supply of high-quality cast iron in mechanical engineering, to increase the profitability and economic benefits of production.

Провели испытания также на Качканарском заводе «Металлист» по удалению фосфора из марганцовистой стали марки 110Г13. При расходе шлаковой смеси 1% от массы металла удаление фосфора в ковше получено 10%. Специалистами завода отмечено, что предлагаемая шлаковая смесь позволяет упростить процесс дефосфорации стали при переводе его в ковш. При этом даже такое снижение фосфора при обработке легированной стали в ковше позволяет значительно повысить хладноломкость деталей, что важно при эксплуатации машин в условиях Севера.We also tested at the Kachkanar Metallist plant to remove phosphorus from 110G13 grade manganese steel. At a slag mixture consumption of 1% by weight of the metal, phosphorus removal in the ladle was obtained 10%. Specialists of the plant noted that the proposed slag mixture allows to simplify the process of dephosphorization of steel when transferring it to the ladle. Moreover, even such a decrease in phosphorus during the processing of alloy steel in the ladle can significantly increase the cold brittleness of parts, which is important when operating machines in the North.

Провели испытание шлаковой смеси на предприятии ООО «Уральский дизельный завод». Металл выплавляли в индукционной 5-тонной печи. Обработку металла проводили в 5-тонном ковше твердой шлаковой смесью из расчета по расходу 1% на тонну металла. Полечено удаление фосфора из металла 25% от исходного содержания, что полностью удовлетворяет производство этого предприятия.We tested the slag mixture at the company Ural Diesel Plant LLC. The metal was smelted in an induction 5-ton furnace. Metal processing was carried out in a 5-ton ladle with a solid slag mixture at the rate of 1% per ton of metal. Treated removal of phosphorus from the metal 25% of the initial content, which fully satisfies the production of this enterprise.

Промышленная применимость. Наиболее целесообразно предлагаемую шлаковую смесь использовать для дефосфорации чугуна и стали в условиях машиностроительных предприятий и малой металлургии. Обработку чугуна предлагаемой шлаковой смесью можно проводить как в ковше, так и в индукционной печи с основной футеровкой.Industrial applicability. It is most advisable to use the proposed slag mixture for dephosphorization of cast iron and steel in the conditions of machine-building enterprises and small metallurgy. The processing of cast iron by the proposed slag mixture can be carried out both in a ladle and in an induction furnace with a main lining.

При выплавке чугуна или стали в печах с кислой футеровкой удаление фосфора затруднено из-за насыщения шлака из футеровки кислотным компонентом - SiO2. Поэтому при необходимости дефосфорацию металла целесообразно проводить в ковше, имеющем обычно нейтральную футеровку на основе шамота.When cast iron or steel is smelted in furnaces with an acid lining, phosphorus removal is difficult due to saturation of the slag from the lining with an acid component - SiO 2 . Therefore, if necessary, it is advisable to dephosphorize the metal in a bucket, which usually has a neutral chamotte lining.

Удаление фосфора можно также проводить при выплавке ферросплавов.The removal of phosphorus can also be carried out in the smelting of ferroalloys.

На Серовском ферросплавном заводе провели испытание по удалению фосфора в ковше при производстве ферросиликохрома. При расходе шлаковой смеси в 1% достигнуто удаление фосфора на 10%.At the Serov Ferroalloy Plant, a test was conducted to remove phosphorus in the ladle in the production of ferrosilicon chromium. At a slag mixture consumption of 1%, phosphorus removal by 10% was achieved.

Claims (1)

Шлаковая смесь для обработки жидкого металла, включающая материал на основе оксида кальция, шлак феррохромового производства и карбонат натрия, отличающаяся тем, что в качестве материала на основе оксида кальция она содержит шлак ферротитанового производства, карбонат кальция, оксид алюминия, гидроксид натрия и оксиды железа при следующих соотношениях компонентов смеси, мас.%:
шлак ферротитанового производства 10-30 шлак феррохромового производства 10-20 карбонат натрия 3-10 карбонат кальция 15-30 оксид алюминия 1-3 гидроксид натрия 3-15 оксиды железа 10-30
Slag mixture for processing liquid metal, including calcium oxide-based material, ferrochrome slag and sodium carbonate, characterized in that as calcium oxide-based material it contains ferrotitanium production slag, calcium carbonate, aluminum oxide, sodium hydroxide and iron oxides at the following ratios of the components of the mixture, wt.%:
ferrotitanium slag production 10-30 ferrochrome slag production 10-20 sodium carbonate 3-10 calcium carbonate 15-30 aluminium oxide 1-3 sodium hydroxide 3-15 iron oxides 10-30
RU2010136224/02A 2010-08-27 2010-08-27 Slag mixture for treatment of liquid metal RU2453610C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010136224/02A RU2453610C2 (en) 2010-08-27 2010-08-27 Slag mixture for treatment of liquid metal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010136224/02A RU2453610C2 (en) 2010-08-27 2010-08-27 Slag mixture for treatment of liquid metal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010136224A RU2010136224A (en) 2012-03-10
RU2453610C2 true RU2453610C2 (en) 2012-06-20

Family

ID=46028743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010136224/02A RU2453610C2 (en) 2010-08-27 2010-08-27 Slag mixture for treatment of liquid metal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2453610C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2842563A1 (en) * 1978-09-27 1980-04-10 Mannesmann Ag Steel with exceptionally low phosphorus content - made by treating molten steel with mixt. of calcium carbonate, sodium carbonate, ferric oxide, and fluorspar
SU704200A1 (en) * 1978-05-30 1981-03-15 Производственное Объединение "Ждановтяжмаш" Mixture for moletn metal treatment
SU1191473A1 (en) * 1984-05-22 1985-11-15 Коммунарский Горнометаллургический Институт Slag-forming mixture for treating molten metal
US4586956A (en) * 1985-07-17 1986-05-06 Labate M D Method and agents for producing clean steel
SU1680776A1 (en) * 1988-07-26 1991-09-30 Московский институт стали и сплавов Refinery slag mixture for dernosphorating of metal melts and method for its manufacturing
RU2114183C1 (en) * 1995-08-14 1998-06-27 Акционерное общество "Кузнецкий металлургический комбинат" Method of ladle steel treatment

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU704200A1 (en) * 1978-05-30 1981-03-15 Производственное Объединение "Ждановтяжмаш" Mixture for moletn metal treatment
DE2842563A1 (en) * 1978-09-27 1980-04-10 Mannesmann Ag Steel with exceptionally low phosphorus content - made by treating molten steel with mixt. of calcium carbonate, sodium carbonate, ferric oxide, and fluorspar
SU1191473A1 (en) * 1984-05-22 1985-11-15 Коммунарский Горнометаллургический Институт Slag-forming mixture for treating molten metal
US4586956A (en) * 1985-07-17 1986-05-06 Labate M D Method and agents for producing clean steel
SU1680776A1 (en) * 1988-07-26 1991-09-30 Московский институт стали и сплавов Refinery slag mixture for dernosphorating of metal melts and method for its manufacturing
RU2114183C1 (en) * 1995-08-14 1998-06-27 Акционерное общество "Кузнецкий металлургический комбинат" Method of ladle steel treatment

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010136224A (en) 2012-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5573424B2 (en) Desulfurization treatment method for molten steel
CA2079872A1 (en) Compositions and methods for synthesizing ladle slags, treating ladle slags, and coating refractory linings
JP6481774B2 (en) Molten iron dephosphorizing agent, refining agent and dephosphorizing method
JP2014189838A (en) Desulfurization treatment method of molten steel
RU2453610C2 (en) Slag mixture for treatment of liquid metal
JP5061545B2 (en) Hot metal dephosphorization method
JP5333542B2 (en) Desulfurization method for molten steel and molten iron alloy
JP5365464B2 (en) Steel refining method using electric furnace
JP2013001915A (en) METHOD FOR REFINING Cr-CONTAINING MOLTEN STEEL
RU2479636C1 (en) Method for steel making with low sulphur content
JP5286892B2 (en) Dephosphorization method of hot metal
US4874428A (en) Fluidizing a lime-silica slag
RU2562849C1 (en) Slag mix for steel treatment in ladle
RU2605410C1 (en) Slag forming mixture for steel refining
JP3935113B2 (en) How to adjust steelmaking slag with less fluorine elution
JP3769875B2 (en) Desulfurization method and desulfurization agent for iron-based molten alloy
RU2729692C1 (en) Steel melting method in converter with combined blowdown
RU2454467C1 (en) Ferroalloy dephosphorisation method
RU2364632C2 (en) Steel production method
RU2424343C2 (en) Procedure for melting refined ferro-chromium
RU2387717C2 (en) Method of steelmaking in converter
JP2002275521A (en) Method for dephosphorizing molten high carbon steel
JP2005298835A (en) Method for making chromium-containing steel slag harmless
JP3728870B2 (en) Desulfurization method and desulfurization agent for iron-based molten alloy
RU2588915C1 (en) Desulphurisation method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120828