SE446275B - Granulerat medel innehallande kalciumoxid for behandling av jernsmelta - Google Patents

Description

15 ßO 35 ho 7902804-9 lingen av det smälta stålet. Som ett resultat av reduktionen av alu- míninmoxídnn erhålles aluminium ur det eldfasta materialet och såle- des erhålles en ogynnsam ökning av alumíniumhalten i det smälta ståleL.

Det har länge varit känt att kalciumkarbid (CaC2) har en avsvav- lande verkan på en järnsmälta, men kalcíumkarbid ger en ogynnsam ök- ning av kolhalten i des smälta stålet och därför rekommenderas det inL vid behandlingen av ett stål med extremt låg kolhalt. Det har föresla- gits att, inom tekniken för järnraffinering, blanda pulver av kalcium- oxíd (Ca0), kalcinmfluorid (CaF2) och aluminiumoxid (Al203 eller att cëxa alternativt blandas, eíntras och därefter krossas till granulat.

Men eftersom en nutvktisk sammansättning av dessa pulver och granulat inte kan bildas, smälter pulvren och granulaten efter det att det till sats järnsmältan. Således, speciellt när behandlingen av järnsmältan utföres genom insprutning av pulverblandningarna och granulaten, som framställas genom att de sintrade blandningarna krossats, enligt ovan, flyter dessa pulver och granulat, vilka inte raffinerar järnsmältan tíllrüuk1igt,upp på ytan av badet med järnsmältan.

Det har också föreslagits i den tyska patentansökningen P 25 Ä5 3ü0,mod avsikten att eliminera nackdelarna med de kända pulver blandníngarnn och granulaten, vilka framställts genom att de Sintrade blandningarna krossats, enligt ovan, att en raffineringsmedelsblandnin smältes, Gjutes, varefter den stelnadeí 1 blandningen krossas till pulver eller granulat. I I Uppfinnnrna undersökte släckningsegenskaperna hos kända raffine- ringsmcdel och upptäckte följande, nämligen, att den granulerade raf- finerinfismodclsblandningen innehållande kalciumoxid (Cafi) undergår pulveriserínfi,varvid kalciumhydroxiden bildas i medlet_ genom att luf- tens fuktighet reagerar med kalciumoxiden, vilken normalt har en släc- kande verkan. Det är inte enbart svårt att handskas med släckande raf- fineringsmodel, utan även ogynnsamt att jillsäbta ett sådant medel til stålsmältan, på grund av en betydande ökning av vätehalten i stålsmäl- tan. Släckningsmotståndet hos det kalciumoxidinnehållande raffineringï medlet ökar i ordningen, pulverblandning; pulver.av sintrad blandning stelnat och smält, och krossat pulver, men släckningsmotståndet hos _ 'stelnat och krossat pulver, som_har det största släcknings- motshåndnL hns hittills kända raffineringsmedel, är fortfarande inte tillräckligt.

Det är nödvändigt att använda stor mängd mekanisk energi för att raffineringsblandníngen, som producerats ge- krossa den štblnude nom en elektro-smält teknik. Dessutom, är det svårt att vid krossninge LW 10 20 N kn 30 ü0 7902804-9 erhålla ett pulver med en enhetlig partikelstorlek fill ett högt utbvte.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett kalciumoxidinnehållande medel för användning vid behandling av en järnsmälta, speciellt vid raffinering, som har ett släckningsmotstånd vilket är överlägset det hos de stelnade och därefter krossade pulvren eller granulaten, och som reducerar järnsmältans väteabsorptior till en nivå som är lägre än den som erhålles med kända medel innehål- lande kalciumoxid.

Enligt syftet med föreliggande uppfinning tillhandahållas ett granulerat medel innehållande kalciumoxid för användning vid behand- ling av en järnsmälta, där medlet har ett gott motstånd mot släckning, en granulär form stelnad ur smälta droppar och innefattar mellan 15 - 100 % kalciumoxid, mellan O - 85 % av åtminstone en av en kalcium- fluorid eller en aluminiumoxid, mellan O-- 10 % av en magnesiumoxid, mellan O - 10 % av en kiseloxid, samt mellan O - 10 % av en järnoxid eller -oxider.

Det granulära medlet innehållande kalciumoxid för användning vid raffinering av on järnsmälta enligt föreliggande uppfinning har en så framträdande struktur att granulaten, som är sfäriska eller huvudsak- Sßßlflär ur smälta droppar. De stelnade ligen sfäriska, drop- parna användes för raffinering av järnsmältan utan att de krossas.

Det granulüra medlet innehållande kalciumoxid enligt föreliggande upp~ finning, har därför en relativt slät yta och inte en krossad yta.

Enligt en annan framträdande struktur hos det granulära kalciumoxid- innehållande medlet,enligt föreliggande uppfinning, består varje grann] av fina kristaller med i huvudsak samma kornstorlek från ytan till det inre. Strukturen hos det granulära medlet innehållande kalciumoxid, en- ligt föreliggande uppfinning, är helt olik strukturen hos de granuler som erhålles när det gjutna kalciumoxidinnehållande medlet krossas.

Ytan hos dot krossade medlet innehåller nämligen ett antal hörn och är inte slät. Dessutom, eftersom den inre delen hos det gjutna kalcium- oxidinnehållande medlet inte kan kylas snabbt, innehåller de krossade granulerna och den gjutna massan större kristaller än vad som erhålle: enligt föreliggande uppfinning. Uppfinnarna visade att de krossade grå- nulerna har ett dåligt motstånd mot släckning på grund av granulernaa krossade yta, vilket är en nackdel. Nackdelen med de krossade granu- lerna elimineras med hjälp av den granulåra strukturen enligt förelig- gande uppfinning. Smälta droppar med en förutbestämd sammansättning kyles snabbt och stelnar, varefter de stelnade dropparna användes di- rekt som slutlig produkt såsom raffineringsmedel i järnsmältan. Dessa 7902804-9 granuler krossas inte och har således inte en krossad yta, och dess- utom kyles grnnulerna snabbt från ytan till dess inre och är därför fint kristallina från ytan till det inre. Granulernas kornstorlek är huvudsakligen inte större än 2 mm. Eftersom raffineringsmedlet enligt 5 föreliggande uppfinning, har ett förbättrat motstånd mot släckning, ökar vikten hos raffineringsmedlet, på grund av fuktabsorption, sakta med en hastighet som inte överstiger ca 0,02 % per dag. I motsats till detta, är viktökningshastigheten hos det kända, krossade raffinerings- medlet mellan 0,6 - 0,7 % per dag, vilket är betydligt högre. Raffine» lo ringsmedlet med ett högt motstånd mot släckning, enligt föreliggande uppfinning, är fördelaktigt genom att ett sådant medel lätt kan hand- has och lagras, samt att det dessutom inte ökar stålsmältans vätehalt.

Sammansättningen av det kalciumoxidinnehållande medlet enligt föreliggande uppfinning, beskrives nedan. 15 Kalciumoxid (CaO) är en komponent som tillsättes för att uppnå raffineringsverkan av järnsmältan. När kalciumoxidhalten är 30 % eller högre är dess aktivitet, och således dess raffineringsverkan, hög.

Kalciumoxidhalten kan sänkas till 15 % då raffineringsmedlet användes vid en elektroslagg-omsmältningsmetod, eftersom vid utnyttjandet av en 20 sådan metod raffineringsmedlets elektriskaJednügsförmåga inställes till en låg nivå genom att kalciumoxidinnehållet minskas. Raffineringsmed- let kan innehålla kalciumoxid till 100 %, med undantag för den mängd föroreningar som oundvikligen finns i medlet, i det fall då den granu- lära okrussade kalciumoxiden, enligt föreliggande uppfinning, användes i kombination med raffineringsmedlet, som krossats till granuler. I N UI det fall då raffineringsmedlet innehåller annan eller andra bestånds- delar än kalciumoxid för behandling av en järnsmälta, kan ett sådant medel användas ensamt vid behandlingen av järnsmältan, det vill säga utan samtidig användning av krossade komponenter som tillsatts i 30 järnsmältan.

Kalciumkloriden (CaF2) och aluminiumoxiden (Ål2O3) sänker det kalciumoxidinnehållande medlets smältpunkt och viskositet, och bör så- ledes tillsättes medlet. Dessutom, ökar kalciumfluoriden och aluminium- oxiden det kalciumoxidinnehållande medlets elektriska.ledningsförmågå 35 för elektroslagg-omsmältning. Med en ökad halt av kalciumflorid och/ I eller -alumíniumoxid, sjunker_aktiviteten hos kalciumoxid (CaO) och det kalciumoxidinnehållande medlets raffineringsverkan sjunker således betydligt. Således, bör halten av antingen CaF2 eller Al203, eller den totala halten av CaF2 och Al203, vara lägre än 70 %. ho nxafpleciunmxia (nrgo), kisekmnia (S102) och järnoxider (Fezoß, Feo LO 15 20 I: o '17902804-9 Uï och liknande) är fördärvliga för avsvavlingsreaktionen av järnsmältan och därför måste varje av dessa oxider begränsas till en mängd icke överstigande 10 %. Ju lägre halten av dessa oxider är dessto större är den avsvavlande verkan. Det är emellertid oundvikligt i de flesta fall, att dessa oxider kommer in i raffineringsmedlet från råmaterialet av raffineringsmedlet innehållande kalciumoxid eller från väggen av en smältugn, där ett sådant medel använts. Då halten av var och en av dessa oxider är 10 % eller lägre, har det kalciumoxidinnehållande med- let en raffineringsverkan som är praktiskt användbar.

Raffineringsmedlet enligt föreliggande uppfinning, uppnår en hög raffineringseffekt då det användes vid raffineringsinsprutning, där _ det granulära medlet blåses in i järnsmältan med hjälp av en inert gas. t ex argongas, för att avsvavla, deoxidera och avfosforisera Smältàn.

Den sfäriska eller nästan sfäriska formen hos det granulära kalcium- oxidinnehållande medlet enligt föreliggande uppfinning, gör medlet speciellt lämpligt för inblåsning. Företrädesvis blåses raffinerings- medlet inioimängd av mellan 0,1 - 0,5 % beräknat på järnsmältan. En föredragen sammansättning av det kalcíumoxidinnehållande medlet för raffineringsinsprutning är mellan 55 - 70 % kalciumoxid (Ca0), mellan 1.5 _ 35 7A kalcinntuiuoracx (cavz), mellan 10 _ 30 94 aluminiumoxid (Alzoß) mellan 30 _ H5 % av total halt av kalciumfluorid och aluminiumoxid och högst 5 % av vardera av magnesiumoxid (Mg0), kiseldioxid (SiO2) och jörnoxíd (-er). Företrädesvis, med hänsyn till de höga raffine- ringseffcktvrnn, smältes blandningen och låtes stelna som en helhet, men det är även möjligt att enbart kalciumoxiden (CaO) får smälta och stolnn i den granulürn formen och att blanda sådana komponenter som kalciumfluorid (CaF2) och aluminiumoxid (ALZOB), framställda genom nå- gon konventionell process, med den granulära kalciumoxiden i en mängd av 30 W av hela blandningen.

Raffinvríngsmedlet, enligt föreliggande uppfinning, kan användas vid elektroslaggraffinering, då raffineringsmedlet innefattar kalcium- oxid (CaO) i en mängd av mellan 15 - 55 % och minst en av kalciumfluo- rid (CnF2) och nluminiumoxid CALQOS) i en mängd av mellan 40 - 80 %._ Den maximala mängden knlcíumoxid bör vara 55 %, för att inte minska v den elektriska lndningsförmågan hos den smälta slaggen, d v s det smäl- ta raffineringsmedlet. t Raffinoringsmvdlet enligt föreliggande uppfinning, kan också an- vändas som flussmvdol vid kontinuerlig gjutning av stål.

Ett flertal processer för beredning av rnffineringsmedlet enligt föreliggande uppfinning, beskrives nedan. 10 20 N V! 30 ho 7902804-9 Enligt en av beredningsprocesserna, blandas råmaterialen, som t ex kalciumoxid, fluorit, aluminiumoxid och liknande, inom de bland- ningsgränsor som nämnts ovan och smältes i en tippbar, elektrisk ugn.

Efter smñltningen rinner smältan ner i en ström då ugnen tippas, och mot strömmen blåses en gas, såsom exempelvis komprimerad luft, genom ett munstycke för att .så attï säga, blåsa bort smältan. Den blåsta smältan resulterar i smälta droppar, som sedan stelnar genom en snabb kylning. Storleken hos det granulära raffineringsmedelet varierar i viss utsträckning med variationerna i inblåsningsförhållandena, men de flesta kornen är inte större än 2 mm. Inblåsningsluftens tryck ligger företrädesvis mellan 2 - 7 kp/cm2.

Luftinblåsningshastigheten bör korrigeras enligt följande formel smältans flödeshastighet (kg/minut) = 3.2 till 25 luftnastigneten (kg/minut) s Det är möjligt att framställa det granulära raffineringsmedlet med en annan framställningsmetod, där smältan låtes rinna ner på en roterande skiva, den granulerade smältan sprides från periferin av skivan genom centrifugalkraften och kyles snabbt. Enligt denna metod, erhålles fasta sfäriska partiklar under så gott som alla framställ- ningsbetingelser.

Skivnns rotatíonshastighet i periferin är företrädesvis mellan 250 och 1300 m/minut.

Föreliggande uppfinning förklaras vidare i detalj med hänvisning till nedanstående exempel och ritning, vilken visar ett antal granulär raffineríngsmedels viktökning.

Exemfiel 1 Kalksten, fluorit, en Bayer-aluminiumoxid, magnesiumoxid, kisel- dloxid och en röd järnoxid utgörande råmaterialen, smältes i en ljus- bågsugn. Den så erhållna smältan tappades ur ugnen som en ström, vil- ken blåstes med komprimerad luft genom ett munstycke. Inblåsningsbe- tingelserna var: förhållandet mellan smältans flödeshastighet (kg/min. och lufthastigheten (kg/minut)=7 och lufttrycket vid munstycket = 5 Rp/cmæ. Do så erhållna granulerna hade följande kornstorleksfördel- ning: , z 65 vikt% 28 vikt% I 7 vikt% Sammansättningcn hos det granulära raffineringsmedelet, enligt mindre än 1000/am : mellan lO0O-2389/am ; större än ZBSQ/ann: föreliggande uppfinning, vilka framställts enligt detta exempel, åter- ges i tabell 1, som nr 1 - R. I syfte att jämföras med dess granulära 7902804-9 raffinerjngsmcdcl, framställdes följande raffineringsmedel. Först blan- dades pulver, med i stort sett samma storleksfördelning som ovan, vil- ket gav rnffineringsmedel nr 5. För det andra, krossades en sintrad ar- tikel med en temperatur av 130000, så att den därefter hade samma stor- 5 leksfördelning som ovan. Det så erhållna raffineringsmedelt betecknades med nr 6. För det tredje, tilläts en smälta att stelna varefter den stelnade artikelflkrossades. Det på detta sätt framställda raffinerings- medlet betecknades med nr 7.

Tabell 1 10 Komponenter (vikts-%) Nr CaO CaF2 Al2O3 Mg0 SiO2 Fe203 1 (uppfinning) 98 - 0,1 1 0,5 0,1 (uppfinning) 65 l6 15 2 1 1 ' 2 1 N (uppfinning) 50 25 20 2 1 (uppfinning) ^ 30 37 30 Fb.) (kontroll) 65 16 (kontroll) 65 16 (kontroll) 65 16 \J G\ Ln d A H U: U1\w N 4 d n A 20 Undersökning av motståndet mot släckning.

Haffíneringsmedlen nr 1, 2, 5, 6 och 7 i en mängd av lO g place- rades på vn skiva och utsattes därefter vid 3000 för luft med en fukt- halt av 90 %. Provornas viktökning på grund av fuktabsorption mättes som funktion av tiden. Mätningsresultaten visas i det enda diagrammet, N \JI där ahskíssan och ordinatan representerar respektive antal dagar och viktökning (ß). Det framgår tydligt ur diagrammet att motståndet hos raffineringsmedlen enligt föreliggande uppfinning mot släckning är-högt Försök med rnffinering av en stålsmälta.

Raffineringsmedlen nr 1 - 3, nr 5 - 7 utsattes för luft enligt 30 ovan, under 15 dygn och blåstes in i 30 kg smält stål i en magnesium- oxiddegel i en högfrvkvensugn genom ett rör av aluminiumoxid med en diameter av 8 mm. Raffíneringsmedlen blåstes in tillsammans med argen- gas, vilken blåstes genom aluminiumröretfimed en hastighet av 4 lit/min.

Raffinoringsmedlens Lnblåsningshastighetji det smälta stålet, som hade 35 nn temperatur av 160006, var 15 g/minut och inblåsningen varade i 15 minuter. Föroroningurna i det smälta stålet analyserades före och efter inblåsningen. Analysresultaten visas i tabell 2.

I tabell 2 betecknar prov 1 (2) en blandning där prov nr 1 och de konventionella pulvren CaF2 och Al2O3 blandats, för att korrigera ÜÜ blandningens sammansättning i förhållande till prov nr 2. 10 15 20 HO 7902804-9 8 Tabell 2.

Raffineringsmodvl Föroreningar (vikta-%) S 0 P H Före ínblåsning 0,030 0,015 0,015 0,000ß Efter 1 (2) uppfinning 0,020 0,015 0,015 o,0oo4 Inblåsning 2 uppfinning 0,010 0,003 0,008 0,000ß 3 uppfinning 0,013 0,005 0,012 0,0003 5 kontroll 0,020 0,015 0,0lü 0,0015 6 kontroll 0,012 0,005 0,01Ä 0,0009 7 kontroll 0,012 0,005 0,012 0,0009 Som framgår ur tabell 2, har vätehalten hos det stål som behandf lats med raffineringsmedlen nr 5, 6 och 7 ökat, medan vätehalten hos ett stål som behandlats med raffineringsmedlen nr 1 (2), 2 och 3 ligèer kvar vid ungefär samma nivå som innan behandlingen. Vid en jämförelse av halten föroreningar efter behandlingen med raffineringsmedlen nr 2 och 7, där båda har samma sammansättning, framgår det tydligt att hal- terna av svavel, syre och fosfor, i det stål som behandlats med prov nr 2 är lägre än motsvarande halter efter behandling med prov nr 7.

Dessutom, trots att proverna nr 1(1) och 2 har samma sammansättning, är raffineringseffekterna hos det senare större än hos det förra.

Exemgel 2 Ett kalciumoxidinnehållande medel bestående av 30 % Ca0 och resten CaF2 framställdes med hjälp av samma fßrfarande som beskrivits i exempel 1, och användes som . slagg i en elektros1agg-0msmältningspro- cess, som utfünms under följande betingelser: Stål behandlat genom elektroslagg-omsmältning: SUS 304 (l8Cr-8Ni) Kapacitet hos energikällan: 500 kVÅ strömstyrka: 5ooA(Ac) Götvikt: 5 kg f slagg-vikt = 300 g i En elektrod bestående av det stålmaterial som nämns ovan innehöll 0,020 % svavel och h ppm (0,00oh vikta-%)*väte och raffinerades med ' oloktroslngg-omsmälininflsmetoden till on švavnlnivå av 0,005 %. Vätehal- ton hos det raffinerade stålet var 4 ppm¿' I syfte att jämföra de konventionella raffineringsmedlen med de stelnade raffíneringsmedlen, blandades krossat pulver av Ca0 i en mängd av 30 % med krossat pulver av CaF2 i en mängd av_70 % och användes som slagg i eloktroslaßn-rnffineringsmetoden under de betingelser som nämnt» ovan. Svavel och vdtehalten hos det raffinerade stålet (SUS SOU) var 0,008 % respektive 10 ppm.

Claims (5)

KH 10 15 20 30 35 40 7902804-9 9 PATENTKRAV

1. Ett granuleret medel innehållande kalciumoxid för användning vid behandling av en jårnsmälta, speciellt vid raffínering, innefattande en kalciumoxid, magnesiumoxid, kiseldioxid och en järnoxid och/eller järn- oxider, och företrädesvis en kalciumklorid och/eller aluminiumoxid, k ä n n e t e c k a) medlet innehållande kalciumoxid är okrossat, har en granulär, Fint n a t av att kristallín struktur stelnad från smälta droppar och har ett gott motstånd mot släckning, b) medlet är sammansatt av kalciumoxid: 15 ~ 100 % kalciumfluorid och/eller aluminiumoxid: D - 85 % magnesiumoxid: 0 ~ 10 % kiseldioxid: 0 - 10 % och järnoxid eller järnoxider: 0 - 10 %.

2. Ett granulârt medel innehållande kalciumoxid enligt krav 1, k ä n n e t e o k n a t av att medlet användes vid en insprutningsbehandling av järnsmältan och innefattar mellan 55 och 70 % kalciumoxid, mellan 15 och 3 % kalciumfluorid, mellan 30 och 45 % av total halt av kalciumfluoriden och 0/ aluminiumoxiden, mellan 10 och 30 % av aluminiumoxiden, mellan 0 - 5 a av F 0/ mellan U - 2 m av kiseldioxiden och mellan 0 - 5 % av magnesíumoxiden, järnoxiden eller järnoxiderna, och där järnsmältan, på grund av formen och sammansättningen av medlet, avsvavlas, deoxideras och avfosforiseras, varvid järnsmältan bibehåller huvudsakligen samma vätehalt som den halt smältan hade innan ineprutningsbehandlingen.

3. Ett granulärt medel innehållande kalciumoxid enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att medlet användes vid en elektroslaggraffine- ring och innefattar mellan 15 - 55 % kalciumoxid och mellan 40 - 80 % av minst ett av ämnena kalciumfluoríd och aluminiumoxid.

4. Ett raffineringsmedel innehållande kalciumoxid enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att granulernas kornstorlek huvudsakligen inte är större än 2 mm.

5. Ett raffíneringsmedel innehållande kalciumoxid enligt något av före- gående krav, k ä n n e t e c k n a t av att raffineríngsmedlets viktöknings~ hastighet, på grund av fuktabsorption, inte överstiger ca 0,02 % per dygn.