RU2605410C1 - Slag forming mixture for steel refining - Google Patents

Slag forming mixture for steel refining Download PDF

Info

Publication number
RU2605410C1
RU2605410C1 RU2015119723/02A RU2015119723A RU2605410C1 RU 2605410 C1 RU2605410 C1 RU 2605410C1 RU 2015119723/02 A RU2015119723/02 A RU 2015119723/02A RU 2015119723 A RU2015119723 A RU 2015119723A RU 2605410 C1 RU2605410 C1 RU 2605410C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slag
steel
forming mixture
flux
aluminum
Prior art date
Application number
RU2015119723/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015119723A (en
Inventor
Михаил Аркадьевич Михеенков
Илья Владимирович Некрасов
Олег Юрьевич Шешуков
Любовь Андреевна Овчинникова
Лариса Александровна Маршук
Денис Константинович Егиазарьян
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН)
Priority to RU2015119723/02A priority Critical patent/RU2605410C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2605410C1 publication Critical patent/RU2605410C1/en
Publication of RU2015119723A publication Critical patent/RU2015119723A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/076Use of slags or fluxes as treating agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/10General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals with refining or fluxing agents; Use of materials therefor, e.g. slagging or scorifying agents
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy and can be used for steel refining in "ladle-furnace" aggregates and vacuum vessels. Slag-forming mixture contains as flux secondary aluminium production wastes and a slag component and additionally sodium bicarbonate at following ratio of components, wt%: sodium bicarbonate 1.0-2.0, wastes from production of secondary aluminium 10.0-30.0, slag component makes up balance. Secondary aluminium production wastes, having following chemical composition, wt%: fine Al metal 5.0-20.0, Al2O3 50.0-75.0, MgO 5.0-12.0, SiO2 1.0-10.0, (NaCl+KCl+NaF+KF+Na2O+K2O) 5.0-20.0.
EFFECT: achieving low viscosity of slag, high degree of refinement and desulphurisation of steel, resistance of lining.
1 cl, 1 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для рафинирования различных марок стали, наведения и разжижения шлаков в агрегатах «ковш-печь» (АКП) и вакууматорах при внепечной обработке сталей.The invention relates to the metallurgical industry and can be used for refining various grades of steel, guidance and liquefaction of slag in the units "ladle furnace" (ACP) and vacuum cleaners for out-of-furnace steel processing.

Известна твердая шлакообразующая смесь для рафинирования стали в агрегате печь-ковш (Дюдкин Д.А. Производство стали на агрегате печь-ковш: монография / Д.А. Дюдкин, С.Ю. Бать, С.Е. Гринберг, С.Н. Маринцев. - Донецк, Юго-Восток Лтд, 2003. - 300 с.), Для обеспечения высокой рафинирующей способности твердая шлакообразующая смесь для рафинирования стали в агрегате печь-ковш должна обеспечивать:Known solid slag-forming mixture for refining steel in a ladle furnace unit (Dyudkin D.A. Steel production on a ladle furnace unit: monograph / D.A. Dyudkin, S.Yu. Bat, S.E. Grinberg, S.N. Marintsev. - Donetsk, Southeast Ltd., 2003. - 300 p.), To ensure high refining ability, a solid slag-forming mixture for refining steel in a ladle furnace should provide:

- удаление серы из стали;- removal of sulfur from steel;

- раскисление стали;- deoxidation of steel;

- очистку стали от неметаллических включений;- cleaning steel from non-metallic inclusions;

- обеспечение надлежащего химического состава готовой стали;- ensuring the proper chemical composition of the finished steel;

- защиту стали от воздействия атмосферы;- protection of steel from the effects of the atmosphere;

- тепловую изоляцию поверхности металла;- thermal insulation of the metal surface;

- высокую скорость наведения жидкого шлакового расплава на зеркале металла;- high speed guidance of liquid slag melt on the metal mirror;

- низкую температуру плавления и теплоемкость шлака;- low melting point and heat capacity of the slag;

- низкую агрессивность к футеровке АКП;- low aggressiveness to the lining of the automatic gearbox;

- минимальную газопроницаемость;- minimum gas permeability;

- стабильную структуру шлака несклонную к самораспаду.- a stable slag structure not prone to self-decay.

Наиболее полно данным требованиям отвечают твердые шлакообразующие смеси, состоящие из флюса и шлаковой составляющей. Для обеспечения высокой десульфурирующей способности шлаковая составляющая содержит от 50 до 70% СаО, от 20 до 35% Al2O3 и 10% SiO2. Для обеспечения высокой скорости наведения шлака, снижения его вязкости и температуры плавления, флюс состоит из флюорита CaF2, а для обеспечения высокой раскисляющей способности в состав флюса вводят «сечку» из алюминиевой проволоки.Most fully meet these requirements solid slag-forming mixtures, consisting of flux and slag component. To ensure high desulfurization ability, the slag component contains from 50 to 70% CaO, from 20 to 35% Al 2 O 3 and 10% SiO 2 . To ensure a high rate of slag guidance, to reduce its viscosity and melting point, the flux consists of fluorite CaF 2 , and to ensure high deoxidizing ability, a “cross-section” of aluminum wire is introduced into the flux.

Шлакообразующая смесь такого состава обеспечивает наилучшие условия десульфурации и рафинирования стали. У шлакообразующей смеси такого состава достигается коэффициент распределения серы (S)/[S] более 600.A slag-forming mixture of this composition provides the best conditions for desulfurization and refining of steel. A slag-forming mixture of this composition achieves a distribution coefficient of sulfur (S) / [S] of more than 600.

Недостатком подобных шлакообразующих составов является высокая токсичность летучих соединений фтора, низкая стойкость футеровки из-за разъедания ее фтором, высокая стоимость плавикового шпата (источника флюорита) и алюминиевой проволоки для раскисления. Главным недостатком известной шлакообразующей смеси является саморассыпание шлака после охлаждения.The disadvantage of such slag-forming compositions is the high toxicity of volatile fluorine compounds, the low resistance of the lining due to corrosion by fluorine, the high cost of fluorspar (fluorite source) and aluminum wire for deoxidation. The main disadvantage of the known slag-forming mixture is self-scattering of slag after cooling.

Известна твердая шлакообразующая смесь для рафинирования металла в АКП (патент РФ №2322512, оп. 20.04.2008 г.), состоящая из шлаковой составляющей и флюса при следующем соотношении, масс. %: шлаковая составляющая - известь 77-89; флюс - алюмоконцентрат АВК-50Ф 11-23. Содержащаяся в составе шлакообразующей смеси шлаковая составляющая - известь обеспечивает высокую степень десульфурации стали, а флюс - металлический алюминий обеспечивает высокую степень раскисления металла и шлака, снижение стоимости алюминия для раскисления стали, уменьшение вредных выбросов в атмосферу, повышение уровня физико-механических свойств стали.Known solid slag-forming mixture for the refining of metal in the ACP (RF patent No. 2322512, op. 04/20/2008), consisting of a slag component and flux in the following ratio, mass. %: slag component - lime 77-89; flux - aluminum concentrate AVK-50F 11-23. The slag component - lime contained in the slag-forming mixture - lime provides a high degree of desulfurization of steel, and flux - metal aluminum provides a high degree of deoxidation of metal and slag, reducing the cost of aluminum for deoxidizing steel, reducing harmful emissions into the atmosphere, increasing the level of physicomechanical properties of steel.

Недостатком известной шлакообразующей смеси является отсутствие в составе стабилизаторов шлака, препятствующих его рассыпанию при охлаждении. Кроме того, АВК-50Ф, фактически, является вторичным фракционированным алюминием с высоким содержанием металлического алюминия крупностью 5-50 мм. Ввод такого материала в ковш приводит к повышению содержания алюминия в стали, поэтому он непригоден для обработки ряда марок стали, в которых есть ограничение по содержанию алюминия. Прежде всего, это стали, разливаемые на блюмовых МНЛЗ открытой струей, рельсовые, колесные марки, стали для изделий энергетического машиностроения. В данных сталях не допускается превышение содержания алюминия выше 0,004-0,005%, а ввод дробленого алюминия в ковш с целью раскисления стали приведет к превышению содержания алюминия в стали над допустимым уровнем 0,004-0,005%.A disadvantage of the known slag-forming mixture is the absence of slag stabilizers in the composition of stabilizers preventing it from spilling upon cooling. In addition, AVK-50F, in fact, is secondary fractionated aluminum with a high content of metallic aluminum with a particle size of 5-50 mm. The introduction of such material into the ladle leads to an increase in the aluminum content in steel; therefore, it is unsuitable for processing a number of steel grades in which there is a restriction on the aluminum content. First of all, these are steels cast on bloom caster with an open jet, rail, wheel grades, steels for power engineering products. In these steels, it is not allowed to exceed the aluminum content above 0.004-0.005%, and the introduction of crushed aluminum into the ladle for the purpose of deoxidizing the steel will lead to an excess of the aluminum content in steel above the permissible level of 0.004-0.005%.

Кроме того, минимальная температура плавления в двойной системе CaO-Al2O3 равна 1390°C и соответствует эвтектическому составу майенита 12СаО·7Al2O3, а в тройной системе CaO-Al2O3-SiO2, минимальная температура плавления составляет 1190°C, что позволяет существенно снизить вязкость шлака и повысить его рафинирующие свойства, т.е. шлаковая составляющая смеси обязательно должна содержать в составе оксид кремния SiO2.In addition, the minimum melting point in the CaO-Al 2 O 3 binary system is 1390 ° C and corresponds to the eutectic composition of 12CaO · 7Al 2 O 3 mayenite, and in the CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 ternary system, the minimum melting point is 1190 ° C, which can significantly reduce the viscosity of the slag and increase its refining properties, i.e. the slag component of the mixture must necessarily contain silicon oxide SiO 2 .

Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемому решению является шлакообразующая смесь, содержащая отходы производства вторичного алюминия (ОПВА) и шлаковую составляющую в виде шлака производства силикокальция и извести (авторское свидетельство №1089146, МПК C21C 5/54, опубликовано 30.04.84. Бюл. №16).The closest analogue in technical essence to the claimed solution is a slag-forming mixture containing waste from the production of secondary aluminum (OPVA) and a slag component in the form of slag from the production of silicocalcium and lime (copyright certificate No. 1089146, IPC C21C 5/54, published April 30, 84. Bull. No. 16).

Недостатком известной шлакообразующей смеси является наличие в составе смеси двух гигроскопичных составляющих - извести и шлака производства силикокальция, что может привести к попаданию водорода в металл и отсутствие в составе смеси компонентов, обеспечивающих стабилизацию шлака после охлаждения.A disadvantage of the known slag-forming mixture is the presence of two hygroscopic constituents in the mixture — lime and silicocalcium production slag, which can lead to hydrogen entering the metal and the absence of components in the mixture ensuring stabilization of the slag after cooling.

По этим причинам использование данной смеси в современных агрегатах внепечной обработки стали будет не технологично и не позволит решить задачи, стоящие перед внепечной обработкой стали.For these reasons, the use of this mixture in modern units of out-of-furnace steel processing will not be technologically advanced and will not allow solving the problems facing out-of-furnace steel processing.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание комплексной шлакообразующей смеси, обеспечивающей низкую вязкость шлака, высокую степень рафинирования и десульфурации стали, повышение стойкости футеровки АКП и стабилизацию рафинировочного шлака после охлаждения.The technical result of the present invention is the creation of a complex slag-forming mixture, providing a low slag viscosity, a high degree of steel refining and desulfurization, an increase in the durability of the AKP lining and stabilization of the refining slag after cooling.

Указанный технический результат достигается тем, что шлакообразующая смесь для рафинирования стали, содержащая в качестве флюса отходы производства вторичного алюминия и шлаковую составляющую, согласно изобретению она дополнительно содержит двууглекислый натрий при следующем соотношении компонентов, мас. %:The specified technical result is achieved in that the slag-forming mixture for refining steel, containing as a flux waste from the production of secondary aluminum and the slag component, according to the invention it additionally contains sodium bicarbonate in the following ratio of components, wt. %:

двууглекислый натрийsodium bicarbonate 1,0-2,01.0-2.0 отходы производства вторичногоsecondary production waste алюминияaluminum 10,0-30,010.0-30.0 шлаковая составляющаяslag component остальное,rest,

причем отходы производства вторичного алюминия имеют следующий химический состав, масс. %:moreover, the waste production of secondary aluminum have the following chemical composition, mass. %:

Al металлический мелкодисперсныйAl metal fine 5,0-20,05.0-20.0 Al2O3 Al 2 O 3 50,0-75,050.0-75.0 MgOMgO 5,0-12,05.0-12.0 SiO2 SiO 2 1,0-10,01.0-10.0 (NaCl+KCl+NaF+KF+Na2O+K2O)(NaCl + KCl + NaF + KF + Na 2 O + K 2 O) 5,0-20,0.5.0-20.0.

При использовании заявленной шлакообразующей смеси в АКП в процессе внепечной обработки на зеркале металла наводится рафинировочный шлак, отвечающий требованиям, приведенным в (Дюдкин Д.А. Производство стали на агрегате печь-ковш: монография / Д.А. Дюдкин, С.Ю. Бать, С.Е. Гринберг, С.Н Маринцев. - Донецк, Юго-Восток Лтд, 2003-300 с.). Предлагаемый состав шлакообразующей смеси оказывает комплексное воздействие на шлак, повышая его технологические свойства и стабилизируя после охлаждения. Повышенное содержание глинозема в ОПВА в количестве 50,0-75,0 масс. % разжижает его, увеличивает поверхностное натяжение на границе «металл-шлак». В результате в расплаве стали меньше запутывается шлаковых включений, а в шлаке - корольков металла. Содержащийся в составе ОПВА металлический алюминий (5,0-20,0 масс. %) в виде мелкодисперсного порошка повышает степень раскисления шлака и соответственно не усваивается металлом.When using the claimed slag-forming mixture in the automatic gearbox during out-of-furnace processing, a refining slag is produced on the metal mirror that meets the requirements given in (Dyudkin D.A. Steel production on a ladle furnace unit: monograph / D.A. Dyudkin, S.Yu. Bat , S.E. Grinberg, S.N. Marintsev. - Donetsk, Southeast Ltd., 2003-300 p.). The proposed composition of the slag-forming mixture has a complex effect on the slag, increasing its technological properties and stabilizing after cooling. The increased content of alumina in OPVA in the amount of 50.0-75.0 mass. % liquefies it, increases the surface tension at the metal-slag boundary. As a result, slag inclusions are less entangled in the steel melt, and metal kings in the slag. The metallic aluminum contained in the OPVA composition (5.0–20.0 wt.%) In the form of a fine powder increases the degree of slag deoxidation and, accordingly, is not absorbed by the metal.

В проведенных экспериментах сталь, находящаяся в 120-т ковше, обрабатывалась заявленной шлакообразующей смесью, содержащей в качестве флюса ОПВА и двууглекислый натрий, при этом содержание алюминия в полученной стали не превышало опасного уровня 0,004-0,005% (ограничение по условиям разливки на блюмовой МНЛЗ). Необходимости использования плавикового шпата не возникло. Сталь успешно разливалась на блюмовой МНЛЗ открытой струей.In the experiments, the steel located in a 120-t ladle was treated with the declared slag-forming mixture containing OPVA and sodium bicarbonate as a flux, while the aluminum content in the obtained steel did not exceed a dangerous level of 0.004-0.005% (restriction on casting conditions for bloom caster) . There was no need to use fluorspar. Steel was successfully cast on the bloom caster with an open stream.

Мелкодисперсный металлический алюминий в количестве 5,0-20,0 масс. % раскисляет ковшевой шлак, повышая его десульфурирующую способность и способность поглощать из стали неметаллические включения. Кроме того, ковшевой шлак с пониженным содержанием оксидов железа и марганца имеет меньшую плотность, что также способствует лучшему отделению шлака от стали.Fine metallic aluminum in an amount of 5.0 to 20.0 mass. % deoxidizes ladle slag, increasing its desulfurizing ability and the ability to absorb non-metallic inclusions from steel. In addition, ladle slag with a reduced content of iron and manganese oxides has a lower density, which also contributes to a better separation of slag from steel.

Наличие в составе флюса оксида магния в количестве 5,0-12,0 масс. % повышает концентрацию периклаза в шлаке и способствует его кристаллизации на стенках ковша, образуя защитный гарнисаж, снижая агрессивное воздействие на магнезиальную футеровку ковша.The presence of magnesium oxide in the flux in the amount of 5.0-12.0 mass. % increases the concentration of periclase in the slag and contributes to its crystallization on the walls of the bucket, forming a protective skull, reducing the aggressive effect on the magnesia lining of the bucket.

Соединения щелочных металлов К и Na в виде оксидов и солей в количестве 5,0-20,0 масс. % (суммарно), содержащиеся в ОПВА, оказывают стабилизирующее действие на шлак, препятствуя его рассыпанию при охлаждении.Compounds of alkali metals K and Na in the form of oxides and salts in an amount of 5.0 to 20.0 mass. % (total) contained in OPVA have a stabilizing effect on the slag, preventing it from scattering upon cooling.

Методами рентгенофазового анализа установлено, что при введении в шлакообразующую смесь флюса в виде ОПВА, после охлаждения шлака белит стабилизируется не полностью. Он представлен в виде смеси стабильной высокотемпературной модификации ларнита - β-C2S и нестабильной - шеннонита - γC2S. Для повышения стабилизирующего действия в состав шлакообразующей смеси вводят дополнительную стабилизирующую добавку, повышающую стабильность белита во всем диапазоне введения флюса в виде двууглекислого натрия в количестве 1-2 масс. %.By the methods of X-ray phase analysis it was found that when flux is introduced into the slag-forming mixture in the form of OPVA, after cooling of the slag, the whitewash does not fully stabilize. It is presented as a mixture of stable high-temperature modification of larnite - β-C 2 S and unstable - shannonite - γC 2 S. To increase the stabilizing effect, an additional stabilizing additive is introduced into the composition of the slag-forming mixture, which increases the stability of belite over the entire range of flux introduction in the form of sodium bicarbonate in the amount of 1-2 mass. %

При введении в состав шлакообразующей смеси совместно с ОПВА натрия двууглекислого менее 1,0 масс. % он не оказывает стабилизирующего действия. Введение натрия двууглекислого в состав шлакообразующей смеси более 2,0 масс. % нецелесообразно, так как удорожает стоимость смеси.When introducing into the composition of the slag-forming mixture together with OPVA sodium bicarbonate less than 1.0 mass. % it does not have a stabilizing effect. The introduction of sodium bicarbonate in the composition of the slag-forming mixture of more than 2.0 mass. % impractical, since it increases the cost of the mixture.

Пример осуществления изобретенияAn example embodiment of the invention

Для оценки влияния соотношения шлаковой составляющей и флюса в шлакообразующей смеси на свойства рафинировочных шлаков в широком диапазоне их фазового и химического составов, охватывающем все случаи рафинирования стали, из оксидов (ч.д.а.) CaO, SiO2, Al2O3, MgO, MnO и FeO была приготовлена шлаковая составляющая шлакообразующей смеси. Химический состав шлаковой составляющей был установлен на опытных плавках стали, с ограничением содержания алюминия в стали. Химический состав шлаковой составляющей приведен в таблице 1.To assess the effect of the ratio of the slag component and the flux in the slag-forming mixture on the properties of refining slags in a wide range of their phase and chemical compositions, covering all cases of steel refining, from oxides (ppm) CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, MnO, and FeO, a slag component of a slag-forming mixture was prepared. The chemical composition of the slag component was installed on experimental steel melts, with a limitation of the aluminum content in the steel. The chemical composition of the slag component is shown in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Эксперименты проводились с применением методов симплекс-решетчатого планирования с ограничением области симплекса. В качестве факторов варьирования принято содержание в предлагаемой шлакообразующей смеси шлаковой составляющей, флюса и двууглекислого натрия. В качестве флюса использовали отходы производства вторичного алюминия (ОПВА): пыли производства вторичного алюминия, подвергнутые брикетированию на гидравлическом брикетировочном прессе. Химический состав ОПВА приведен в таблице 2.The experiments were carried out using simplex-lattice planning methods with restriction of the area of the simplex. As factors of variation, the content in the proposed slag-forming mixture of the slag component, flux and sodium bicarbonate is taken. Secondary aluminum production waste (OPA) was used as a flux: dust from the production of secondary aluminum subjected to briquetting on a hydraulic briquetting press. The chemical composition of OPVA is shown in table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

В качестве двууглекислого натрия использовалась сода техническая кальцинированная по ГОСТ 5100-85.As sodium bicarbonate, technical soda ash was used according to GOST 5100-85.

Эксперимент проводился полностью в соответствии с промышленной технологией производства работ. В соответствии с планом проведения эксперимента шлаковую составляющую готовили путем совместного помола оксидов (ч.д.а.) до размера частиц не более 100 мкм. Размолотая смесь помещалась в периклазо-графитовый тигель и нагревалась в печи Таммана до температуры расплавления 1400-1500°C. Флюс (ОПВА) вместе с двууглекислым натрием перед введением в расплав смешивали, прессовали при давлении 50 МПа и вводили в расплавленную шлаковую составляющую в виде брикетов, дробленых до размера 5-10 мм, в количестве, соответствующем плану проведения эксперимента. После введения в шлаковый расплав ОПВА и двууглекислого натрия, расплав нагревался до температуры 1550°C и у него замерялась вязкость. После определения вязкости тигли вынимались из печи и помещались в теплоизоляционный блок для медленного охлаждения.The experiment was carried out in full accordance with the industrial technology of the work. In accordance with the experimental design, the slag component was prepared by co-grinding the oxides (analytical grade) to a particle size of not more than 100 μm. The milled mixture was placed in a periclase-graphite crucible and heated in a Tamman furnace to a melting temperature of 1400-1500 ° C. The flux (OPVA) together with sodium bicarbonate was mixed before being introduced into the melt, pressed at a pressure of 50 MPa and introduced into the molten slag component in the form of briquettes crushed to a size of 5-10 mm in an amount corresponding to the experimental design. After the introduction of OPVA and sodium bicarbonate into the slag melt, the melt was heated to a temperature of 1550 ° C and its viscosity was measured. After determining the viscosity, the crucibles were removed from the furnace and placed in a heat-insulating unit for slow cooling.

На охлажденных образцах шлака проводились петрографические исследования, определялся химический и минералогический состав.Petrographic studies were carried out on chilled slag samples, and the chemical and mineralogical composition was determined.

В качестве функций отклика рассматривались вязкость шлака при температуре 1550°C и содержание в шлаке минеральных фаз. В таблице 3 приведен план эксперимента и его результаты.Slag viscosity at a temperature of 1550 ° C and the content of mineral phases in the slag were considered as response functions. Table 3 shows the experimental design and its results.

Figure 00000003
Figure 00000003

Результаты испытаний показывают, что при содержании ОПВА от 10,0 до 30,0% наблюдается низкая вязкость шлака, что свидетельствует о высоких рафинирующих свойствах шлака. При введении в шлакообразующую смесь ОПВА менее 10,0 масс. % в шлаке образуется значительное количество шеннонита γ-C2S (93,0%) и шлак становится нестабильным и начинает распадаться при охлаждении. При введении в шлакообразующую смесь ОПВА более 30,0 масс. % в шлаке образуется значительное количество шпинели MA (MgO·Al2O3), которая имеет высокую температуру плавления, что приводит к повышению гомогенности шлака и его вязкости.The test results show that when the OPVA content is from 10.0 to 30.0%, a low slag viscosity is observed, which indicates high refining properties of the slag. When introduced into the slag-forming mixture of OPVA less than 10.0 mass. % in the slag, a significant amount of γ-C 2 S shannonite is formed (93.0%) and the slag becomes unstable and begins to decompose upon cooling. When introduced into the slag-forming mixture of OPVA more than 30.0 mass. % in the slag, a significant amount of spinel MA (MgO · Al 2 O 3 ) is formed, which has a high melting point, which leads to an increase in the homogeneity of the slag and its viscosity.

Десульфурирующие свойства шлака оценивали с помощью индекса Маннесманна, отражающего как термодинамику, так и кинетику процесса десульфурации, и определяемого по следующему отношению:The desulfurizing properties of the slag were evaluated using the Mannesmann index, which reflects both the thermodynamics and kinetics of the desulfurization process, and is determined by the following ratio:

Figure 00000004
Figure 00000004

Наилучшие десульфурирующие свойства рафинировочного шлака достигаются при значении этого индекса от 0,35 до 0,45%-1(Wcisio, Z. Role of slag in the steel refining process in the ladle / Z. Wcisio, A. Michaliszyn, A. Baka // Journal of Achievement in Materials and Manufacturing Engineering - 2012. - №12. - Vol. 55, issue 2. - P. 390-395.). Результаты испытаний показали, что при содержании в шлакообразующей смеси флюсообразующей составляющей на основе ОПВА в количестве от 10,0 до 30,0 масс. % индекс Маннессмана в рафинировочных шлаках находится в пределах 0,1-0,3%-1 (меньше 0,35). Исходя из формулы (1), наличие в составе ОПВА SiO2 в количестве от 1,0 до 10,0 масс. % и Al2O3 в количестве 50,0-75,0 масс. % способствует уменьшению индекса Маннесмана, т.е. в интервале содержания флюса в количестве от 10,0 до 30,0 масс. % шлакообразующая смесь имеет высокие десульфурирующие свойства. При содержании в шлакообразующей смеси флюса менее 10,0 масс. % и более 30,0 масс. % индекс Маннессмана становится больше, что свидетельствует о снижении десульфурирующих свойств шлакообразующей смеси в целом.The best desulfurizing properties of refining slag are achieved with a value of this index from 0.35 to 0.45% -1 (Wcisio, Z. Role of slag in the steel refining process in the ladle / Z. Wcisio, A. Michaliszyn, A. Baka / / Journal of Achievement in Materials and Manufacturing Engineering - 2012. - No. 12. - Vol. 55, issue 2. - P. 390-395.). The test results showed that when the content in the slag-forming mixture of the flux-forming component based on OPVA in an amount of from 10.0 to 30.0 mass. % Mannessman index in refining slags is in the range of 0.1-0.3% -1 (less than 0.35). Based on the formula (1), the presence in the composition of OPVA SiO 2 in an amount of from 1.0 to 10.0 mass. % and Al 2 O 3 in an amount of 50.0-75.0 mass. % contributes to a decrease in the Mannesman index, i.e. in the range of flux content in an amount of from 10.0 to 30.0 mass. % slag-forming mixture has high desulfurization properties. When the content in the slag-forming mixture of flux less than 10.0 mass. % and more than 30.0 mass. % Mannessman index becomes larger, which indicates a decrease in desulfurizing properties of the slag-forming mixture as a whole.

Данные по межфазному натяжению между металлом и шлаком также свидетельствуют о том, что при оптимальном составе шлакообразующей смеси полученные рафинировочные шлаки имеют высокое межфазное натяжение, что свидетельствует об их высокой рафинирующей способности.Data on the interfacial tension between the metal and slag also indicate that, with the optimal composition of the slag-forming mixture, the resulting refining slags have a high interfacial tension, which indicates their high refining ability.

Содержание в оптимальной области стабильной фазы βC2S свидетельствует о стабилизирующем действии флюса на основе ОПВА на белит шлака. Стабилизирующее действие на белит оказывают соединения щелочных металлов К и Na, содержащиеся в ОПВА.The content in the optimal region of the stable phase of βC 2 S indicates the stabilizing effect of flux based on OPA on slag white. The stabilizing effect on belite is exerted by alkali metal compounds K and Na contained in OPA.

При содержании ОПВА в шлакообразующей смеси от 10,0 до 30,0% в составе шлака наблюдается содержание периклаза (MgO), что свидетельствует о том, что шлак не разъедает футеровку, а, наоборот, защищает ее.When the OPVA content in the slag-forming mixture is from 10.0 to 30.0%, the content of periclase (MgO) is observed in the slag composition, which indicates that the slag does not corrode the lining, but, on the contrary, protects it.

Дополнительно для определения более точных границ оптимальной области в шлаковую составляющую, нагретую до температуры 1350°C, вводился флюс на основе ОПВА в количестве от 10,0 до 30,0 масс. %, с шагом 2,0%. После полного расплавления флюса шлак выдерживался при данной температуре 15 минут и охлаждался вместе с печью.Additionally, to determine the more accurate boundaries of the optimal region, a flux-based OPA was introduced into the slag component heated to a temperature of 1350 ° C in an amount of 10.0 to 30.0 mass. %, in increments of 2.0%. After complete melting of the flux, the slag was kept at this temperature for 15 minutes and cooled with the furnace.

Шлак подвергался рентгенофазовому, рентгеноструктурному и химическому анализам. Результаты испытаний показали, что при введении в шлакообразующую смесь в качестве флюса ОПВА, белит шлака стабилизируется двумя способами: стабилизация высокотемпературной модификации белита βC2S ионами щелочных металлов, входящих в состав ОПВА и химическая стабилизация за счет преобразования белита C2S в геленит C2AS. На рисунке 1 показано влияние количества флюса ОПВА в шлакообразующей смеси на фазовый состав шлака.Slag was subjected to x-ray phase, x-ray structural and chemical analyzes. The test results showed that when OPVA is introduced into the slag-forming mixture as a flux, slag bleach is stabilized in two ways: stabilization of the high-temperature modification of βC 2 S belite with alkali metal ions that make up the OPVA and chemical stabilization due to the conversion of belite C 2 S to C 2 gelenite AS. Figure 1 shows the effect of the amount of OPVA flux in the slag-forming mixture on the phase composition of the slag.

Figure 00000005
Figure 00000005

По результатам испытаний видно, что при полной стабилизации γC2S исчезает за счет преобразования части белита в геленит по схемеAccording to the test results, when fully stabilized, γC 2 S disappears due to the conversion of a part of belite to gelenite according to the scheme

Figure 00000006
Figure 00000006

и стабилизации оставшегося белита в βC2S, при этом общее количество белита снижается со 100 до 55%, а содержание геленита повышается до 45%. Результаты испытаний также свидетельствуют, что хотя шлакообразующая смесь имеет хорошие рафинирующие свойства, начиная с содержания флюса в шлакообразующей смеси 10 масс. %, тем не менее, в заявляемом интервале флюс в виде ОПВА не оказывает продолжительного стабилизирующего действия на затвердевший шлак. Длительность стабильного существования кусков охлажденного шлака не превышает нескольких часов. Этого, чаще всего, достаточно для снижения негативного влияния шлака на огнеупоры, но недостаточно для использования затвердевшего шлака в качестве сырья при производстве щебня.and stabilization of the remaining belite in βC 2 S, while the total amount of belite decreases from 100 to 55%, and the content of gelenite rises to 45%. The test results also indicate that although the slag-forming mixture has good refining properties, starting with a flux content in the slag-forming mixture of 10 mass. %, however, in the claimed range, the flux in the form of OPVA does not have a long stabilizing effect on hardened slag. The duration of the stable existence of chilled slag pieces does not exceed several hours. This, most often, is enough to reduce the negative impact of slag on refractories, but not enough to use hardened slag as a raw material in the production of crushed stone.

Для усиления стабилизирующего действия в состав шлакообразующей смеси дополнительно вводили натрий двууглекислый. Дополнительная добавка вводились в состав флюса на основе ОПВА, смесь перемешивалась и прессовалась при давлении 50 МПа. Флюс (ОПВА) вместе со стабилизатором вводился в шлакообразующую составляющую, нагретую до температуры 1350°C, в количестве, соответствующем плану проведения эксперимента. После полного расплавления смеси шлак выдерживался при данной температуре 15 минут и охлаждался вместе с печью.To enhance the stabilizing effect, sodium bicarbonate was additionally introduced into the composition of the slag-forming mixture. An additional additive was introduced into the OPA-based flux; the mixture was mixed and pressed at a pressure of 50 MPa. The flux (OPVA) together with the stabilizer was introduced into the slag-forming component, heated to a temperature of 1350 ° C, in an amount corresponding to the design of the experiment. After the mixture was completely melted, the slag was kept at this temperature for 15 minutes and cooled together with the furnace.

После охлаждения определялась степень рассыпания шлака, равная отношению количества массы пробы, прошедшей через сито 063, к массе исходной пробы, умноженному на 100%. План проведения эксперимента и результаты стабилизации шлака с натрием двууглекислым приведены также в таблице 3.After cooling, the degree of slag dispersion was determined, equal to the ratio of the amount of mass of the sample passing through a 063 sieve to the mass of the initial sample multiplied by 100%. The experimental design and stabilization results of slag with sodium bicarbonate are also shown in table 3.

Результаты испытаний свидетельствуют, что дополнительный стабилизатор действует во всем заявленном интервале ингредиентов, оказывая стабилизирующее действие на шлак.The test results indicate that the additional stabilizer acts throughout the claimed range of ingredients, providing a stabilizing effect on the slag.

При этом на опытных плавках установлено, что при обработке стали на 120-тонном ковше попытки ввода более 30 масс. % флюса в шлакообразующую смесь приводили к случаям выплесков шлака из ковша. Это происходило из-за того, что реакция окисления алюминия, содержащегося в отходах производства вторичного алюминия, экзотермическая и введение в ковш в составе флюса большого количества алюминия вызывает слишком бурную реакцию, возникает опасность вспенивания шлака и выплеска его из ковша. Для обеспечения безопасности производства не рекомендуется повышать расход флюса более 30 масс. %.Moreover, it was established on experimental swimming trunks that when processing steel on a 120-ton ladle, attempts to enter more than 30 masses. % flux into the slag-forming mixture led to cases of slag spills from the ladle. This was due to the fact that the oxidation of aluminum contained in the waste from the production of secondary aluminum is exothermic and the introduction of a large amount of aluminum into the ladle as a part of the flux causes too violent reaction, there is a danger of foaming of slag and its splashing out of the ladle. To ensure the safety of production, it is not recommended to increase the flux consumption of more than 30 mass. %

Кроме того, необходимость ограничения расхода флюса определяется его влиянием на повышение содержания алюминия в обрабатываемой стали. Поэтому заявляемая шлакообразующая смесь, содержащая в качестве флюса ОПВА с дополнительным стабилизатором в виде двууглекислого натрия, рекомендуется для обработки сталей, для которых критично даже небольшое повышение содержания алюминия до 0,004-0,005% (стали, разливаемые на блюмовых МНЛЗ открытой струей, стали для энергетического машиностроения, рельсов и т.д.). Эта возможность обеспечена тем, что стабилизирующее действие соединений щелочных металлов натрия и калия дополняет стабилизирующее действие глинозема, что позволяет снизить количество флюса в предлагаемой шлакообразующей смеси. При этом достигается эффект стабилизации ковшевого шлака, а повышение содержания алюминия в стали, как показал опыт обработки сталей на АКП-120, будет ограничено пределом не более 0,002-0,003%.In addition, the need to limit the consumption of flux is determined by its influence on the increase in the aluminum content in the treated steel. Therefore, the inventive slag-forming mixture containing OPVA as a flux with an additional stabilizer in the form of sodium bicarbonate is recommended for the treatment of steels for which even a small increase in the aluminum content up to 0.004-0.005% (steels cast on bloom caster with an open stream, steels for power engineering is critical) , rails, etc.). This possibility is ensured by the fact that the stabilizing effect of the compounds of alkali metals of sodium and potassium complements the stabilizing effect of alumina, which reduces the amount of flux in the proposed slag-forming mixture. At the same time, the stabilization effect of ladle slag is achieved, and an increase in the aluminum content in steel, as shown by the experience of processing steels at AKP-120, will be limited to a maximum of 0.002-0.003%.

Claims (1)

Шлакообразующая смесь для рафинирования стали, содержащая в качестве флюса отходы производства вторичного алюминия и шлаковую составляющую, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит двууглекислый натрий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
двууглекислый натрий 1,0-2,0 отходы производства вторичного алюминия 10,0-30,0 шлаковая составляющая остальное,

причем отходы производства вторичного алюминия имеют следующий химический состав, мас.%:
Al металлический мелкодисперсный 5,0-20,0 Al2O3 50,0-75,0 MgO 5,0-12,0 SiO2 1,0-10,0 (NaCl+KCl+NaF+KF+Na2O+K2O) 5,0-20,0
Slag-forming mixture for steel refining, containing secondary aluminum waste and a slag component as a flux, characterized in that it additionally contains sodium bicarbonate in the following ratio, wt.%:
sodium bicarbonate 1.0-2.0 secondary production waste aluminum 10.0-30.0 slag component rest,

moreover, the waste from the production of secondary aluminum have the following chemical composition, wt.%:
Al metal fine 5.0-20.0 Al 2 O 3 50.0-75.0 MgO 5.0-12.0 SiO 2 1.0-10.0 (NaCl + KCl + NaF + KF + Na 2 O + K 2 O) 5.0-20.0
RU2015119723/02A 2015-05-25 2015-05-25 Slag forming mixture for steel refining RU2605410C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015119723/02A RU2605410C1 (en) 2015-05-25 2015-05-25 Slag forming mixture for steel refining

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015119723/02A RU2605410C1 (en) 2015-05-25 2015-05-25 Slag forming mixture for steel refining

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2605410C1 true RU2605410C1 (en) 2016-12-20
RU2015119723A RU2015119723A (en) 2016-12-20

Family

ID=57759048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015119723/02A RU2605410C1 (en) 2015-05-25 2015-05-25 Slag forming mixture for steel refining

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2605410C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2732027C1 (en) * 2019-07-31 2020-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "ИЗОМЕТИКА" (ООО "ИЗОМЕТИКА") Refining flux for out of furnace finishing of steel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4130423A (en) * 1976-04-05 1978-12-19 Institut De Recherches De La Siderurgie Francaise (Irsid) Pulverulent composition for forming protective layer on steel melts
SU1089146A1 (en) * 1983-02-17 1984-04-30 Днепродзержинский Индустриальный Институт Им.М.И.Арсеничева Slag-forming mix
SU1344785A1 (en) * 1986-06-24 1987-10-15 Руставский металлургический завод Slag=forming mixture
RU2322512C1 (en) * 2006-06-20 2008-04-20 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Slag-forming solid mixture for steel refining

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4130423A (en) * 1976-04-05 1978-12-19 Institut De Recherches De La Siderurgie Francaise (Irsid) Pulverulent composition for forming protective layer on steel melts
SU1089146A1 (en) * 1983-02-17 1984-04-30 Днепродзержинский Индустриальный Институт Им.М.И.Арсеничева Slag-forming mix
SU1344785A1 (en) * 1986-06-24 1987-10-15 Руставский металлургический завод Slag=forming mixture
RU2322512C1 (en) * 2006-06-20 2008-04-20 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Slag-forming solid mixture for steel refining

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2732027C1 (en) * 2019-07-31 2020-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "ИЗОМЕТИКА" (ООО "ИЗОМЕТИКА") Refining flux for out of furnace finishing of steel

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015119723A (en) 2016-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6179895B1 (en) Basic tundish flux composition for steelmaking processes
RU2605410C1 (en) Slag forming mixture for steel refining
EP2692874A1 (en) Environmentally friendly flux for desulfurization of molten steel
KR101366304B1 (en) Desulfurizer for molten iron
RU2366535C1 (en) Slag forming mixture
RU2456349C1 (en) Procedure for out-of-furnace treatment of iron-carbon melt
RU2413006C1 (en) Procedure for treatment of steel in casting ladle
US2750280A (en) Process for rapidly desulfurizing steel
RU2562849C1 (en) Slag mix for steel treatment in ladle
RU2145357C1 (en) Lime-magnesian flux
JP3935113B2 (en) How to adjust steelmaking slag with less fluorine elution
RU2737837C1 (en) Slag-forming mixture for refining steel and briquettes from slag-forming mixture
RU2638721C1 (en) Slag-forming mixture for continuous steel casting
RU2479636C1 (en) Method for steel making with low sulphur content
UA112947C2 (en) METHOD OF STEEL PRODUCTION
KR101321849B1 (en) Flux and acceleration method for CaO melting using the same
RU2729692C1 (en) Steel melting method in converter with combined blowdown
SU740837A1 (en) Modifying mixture
JP2012001779A (en) Method for desulfurizing steel
RU2542036C1 (en) Powder wire for complex treatment of liquid steel
RU2387717C2 (en) Method of steelmaking in converter
UA107546U (en) METHOD OF STEEL PRODUCTION
RU2453610C2 (en) Slag mixture for treatment of liquid metal
CN101365811A (en) Flux used in smelting low-nitrogen, low-oxygen, and low-sulfur steel
RU2039091C1 (en) Mixture for working liquid steel