SU1682401A1 - Шлакообразующа смесь дл рафинировани металла - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии и может быть использовано при производстве стали, в частности при рафинировании ее в ковше.

Известны шлакообразующие смеси дл  рафинировани  металла, которые содержат известь и плавиковый шпат, а также могут в их состав входить дополнительно различные разжижающие добавки, и ввод тс  в ковш во врем  выпуска стали,

Так, например, при использовании смеси , состо щей из извести 75% и плавикового шпата 25%, степеь десульфации при расходе смеси 1,2-6,0 кг/т составл ет 0- -37,8%, в среднем 18-24%.

При таком расходе смеси и формировании из нее шлака требуетс  перегрев металла в сталеплавильном агрегате не менее чем на 10-18°С, что приводит к увеличенному расходу чугуна.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой  вл етс  смесь дл  обработки жидкого металла, содержаща  50-80% извести , 5-25% землистых отсевов алюминиевой стружки и 15-28% плавикового шпата. При расходе смеси 12-14 кг/т стали степень десульфурации составл ет 42-46,5%.

Недостатками указанных смесей  вл ютс  низка  эффективность рафинировани  из-за малой скорости шлакообразовани , повышенные затраты на производство стали и высокое содержание токсичного компонента .

Мала  скорость шлакообразовани  известной смеси обусловлена тем, что ее плавление происходит только в результате внешнего теплообмена с жидкой сталью и за счет ее тепла.

Плавление известной смеси, содержа щей отсевы алюминиевой стружки, в основ

о

00

го

о

ном также происходит за счет тепла стали, так как получение экзотермического эффекта возможно в данном случае в результате окислени  алюмини  только за счет внешних по отношению к смеси источников кислорода - стали и воздуха. Однако содержание растворенного кислорода в стали незначительно, а тепло, выдел емое при горении алюмини  на воздухе, практически не усваиваетс  смесью.

Длительное расплавление смесей приводит к сокращению продолжительности и ухудшению кинетических условий обработки стали жидким шлаком, не обеспечивает высокой эффективности рафинировани . Процесс плавлени  таких смесей нестабилен во времени, зависит от температуры и характера струи стали во врем  выпуска и приводит к снижению температуры стали в ковше. Дл  компенсации потерь тепла необходимо повысить перегрев металла в сталеплавильном агрегате путем увеличени  расхода шихты, энергоносителей (в том числе жидкого чугуна), длительности плавки, вследствие чего повышаютс  затраты на производство стали.

Эти смеси содержат также большое количество токсичного компонента - плавикового шпата, что ухудшает услови  труда в разливочном пролете.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности рафинировани  3Na счет увеличени  скорости шлакообразовани , снижени  затрат на рафинирование и улучшение условий труда.

Поставленна  цель дости аетс  тем, что шлакообразующа  смесь дл  рафинировани  металла, содержаща  отсевы алюминиевой стружки, известь и плавиковй шпат, дополнительно содержит железорудный офлюсованный агломерат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Отсев алюминиевой стружки 15-25 Известь45-60

Плавиковый шпат1-5

Железорудный офлюсован ный агломерат24-35

Предлагаема  смесь обеспечивает повышение эффективности рафинировани , снижение затрат на рафинирование и улучшение условий труда.

Примен емый железорудный офлюсованный агломерат фракции 5 мм содержит, мас.%:

FeO11,0-13,0

РеаОз61,0-63,0

СаО11,0-13,0

028,0-10,0

МаОз0,8-1,0

0

5

0

5

0

5

0

5

МдО1,0-2,0

п.п.л1,5-2,5

Железорудный офлюсованный агломерат фракцией 0,1-5,0 мм образуетс  при подготовке агломерата перед вводом его в доменную печь Отсев агломерата при выплавке чугуна на р де металлургических комбинатов не примен етс , так как ухудшаютс  технологические показатели работы доменного цеха, Может быть использован также агломерат после дроблени  его до фракции не более 5 мм. Отли- ,читальной особенностью предлагаемой смеси  вл етс  наличие а ее составе железорудного офлюсованного агломерата и соотношение компонентов. Этот материал с одной стороны содержит такие легковосстановимые соединени , как гематит, магнетит , полу- и однокольцевыо ферриты, а с другой - подготовленные шлаковые фазы силикатов кальци  и Са-оливины, способст- вукщие формированию шлака, Кроме того, офлюсованный железорудный агломерат обладает высокой пористостью, в результате чего дл  него характерна повышенна  восстановимость железа из окислов.

В предлагаемом составе экзотермическа  реакци  протекает непосредственно в смеси при взаимодействии алюмини  с легкодоступными магнетитом и гематитом, а также с ферритами кальци ,  вл ющимис  составл ющими офлюсованного агломерата , а избыток горючего может взаимодействовать и с кислородом воздуха и металла.

Состав смеси выбран таким образом, что тепла, выдел емого от применени  экзотермических реакций восстановлени , достаточно дл  расправлени  продуктов реакции, шлакообразовани  и нагрева их до 1650°С.

Скорость формировани  шлака при вводе предлагаемого состава в тигель, наход щегос  в изотермической области печи Таммана и нагретого до 1500°С, в 2 раза выше известного состава и составл ет в среднем 1,05 г/с.

Таким образом, при использовании предлагаемой смеси в единицу времени выдел етс  гораздо больше тепла, чем при использовании известной, т.е. скорость шлакообразовани  выше. В результате на более ранней стадии (от момента попадани  смеси в стзлеразливочный ковш с металлом ) образуетс  жидкоподвижный рафинированный шлак с необходимыми физико-механическими свойствами, который дольше участвует в процессе рафинировани . В результате обеспечиваютс  более высокие значени  по степени десуль- фурации. в среднем на 11 абс.% (табл.1).

Кроме того, повышение десульфурэции обуславливаетс  тем, что при протекании экзотермических реакций с окислами железа образуетс  глинозем непосредственно в шлаковой фазе, а не уноситс  с потоками восход щего воздуха, как в известной смеси . В результате чего обеспечиваетс  формирование жидкого рафинировочного известковоглиноземистого шлака с лучши- ми физико-химическими свойствами. Так, значени  динамической в зкости шлаков, образующихс  из смесей предлагаемого состава , на 10-15% ниже известных и составл ют 0,10-0,14 Па при 1650°С, а разброс в содержании глинозема в рафинировочном шлаке снижаетс  на 20-25% и составл ет 23-27%. Это позвол ет получить рафинировочный шлак с Т.пл. 1335°С, что на 60-70°С ниже, чем известной.

Снижение затрат на рафинирование при использовании предлагаемой смеси обусловлено тем, что не требуетс  дополнительный перегрев (на 20-25°С) металла в сталеплавильном агрегате дл  расплавлени  извести и плавикового шпата в ковше (табл.1), что подтверждаетс  одинаковой температурой металла в ковше после выпуска стали. В результате при использовании предлагаемой смеси по сравнению с известной возможно снизить на 15-20 кг/т стали расход жидкого чугуна при производстве стали, например в конвертерах (табл.1).

Количество вводимого в состав смеси железорудного офлюсованного агломерата должно обеспечить необходимый уровень экзотермичесокго эффекта при формировании шлака и количество глинозема в рафинировочном шлаке. Эти услови  выполнимы при содержании железорудного офлюсованного агломерата в смеси 24- 35%. Увеличение его содержани  приведет к неполному восстановлению окислов железа и, как следствие, понижению эффективности рафинировани . Уменьшение агломерата ниже 24% в составе смеси не обеспечит требуемого уровн  экзотермического эффекта и дл  формировани  шлака потребуетс  дополнительный перегрев металла в сталеплавильном агрегате, что сопр жено с дополнительным расходом, например, чугуна ил и другого энергоносител .

Пределы количества в смеси алюми- нийсодержащего материала, например отсевов алюминиевой стружки (ОАС), обусловлены потребным количеством алюмини , необходимым дл  полного протекани  экзотермических реакций с окислами| железа, кислородом воздуха и металла, а

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

также выбираютс , исход  из процентного содержани  в чих металлического алюми- ни  количество которого должно быть не мене 50%. Понижение содержани  ОАС ниже 15% не обеспечит требуемую величину экзотермического эффекта, что сопровождаетс  более длительным периодом формировани  шлака и снижением эффективности десульфурации Повышение содержани  ОАС сверх 25% приводит к ухудшению физико-химических свойств шпзкп за счет повышенного содержани  глинозема в составе шлака и, как следствие, ухудшению его десульфурирующей способности .

Содержание извести обусловлено получением рафинировочного шлака необходимого состава с максимально возможной десульфурирующей способностью (активностью окиси кальци ). При этом тепла, выде- г емого от про(екани  экзотермических реакций, должно хватить дл  формировани  рафинировочного известкового глиноземистого шлака. Увеличение содержани  извести свыше 60% приводит к снижению десульфурации, так как происходит повышение ВРЗКОСТИ шлака. При содержании извести ниже 45% степень десульфурации и активность окиси кальци  также уменьшаютс . В качестве извести может быть использована обожженна  обычна  или доломитизировэннз  известь. Добавка плавикового шпата в количестве 1-5% в состав смеси обеспечивает более раннее начало формировани  шлака в момент ввода смеси в жидкий металл. Повышение плавикового шпата более 5% приводит к ухудшению санитарно-гигиенических условий труда из-за улетучивани  фторидов в атмосферу цеха при формировании шлака. При содержании плавикового шпата менее 1% ухудшаетс  скорость шлакообразовани .

Испытани  смеси дл  рафинировани  металла проведены в промышленных услови х во врем  выпуска низколегированных марок сталей из 150-тонных конвертеров. Смесь готов т путем смешени  в смесителе подготовленных и дозированных компонентов . После перемешивани  смесь высыпаетс  в специальные саморазгружающиес  контейнеры. Расход смеси составл ет 7-12 кг/т стали. Во врем  выпуска металла из сталеплавильного агрегата после дачи ферросплавов ввод т смесь в сталеразливоч- ный ковш под струю металла

В течение 0.5-1,5 мин от начала ввода смеси в ковше образуетс  жидкий о-И-ини- ровочный шлак, которым обрабатываетс  основное количество стали

Состав и свойства смеси приведены в табл 1.

Как видно из габл.1, при использовании предложенной смеси эффективность рафинировани  низколегированных марок сталей возрастает, что приводит к повышению качества готовой продукции за счет снижени  удельного количества сульфидных включений, а также изменени  их формы и занимаемой, площади в поле зрени  шлифа (табл.2)..Кроме того, повышаютс  по сравнению с прйменением известной смеси пла- стические характеристики. За счет повышени  ударной в зкости при отрицательных температурах -40 и -60°С на 9 и 5 Дж/см2 соответственно выход годного увеличилс  на 8%.

Качественные показатели известной и предлагаемой технологии приведены в табл.2.

Экономическа  эффективность применени  предлагаемой дл  внепечной обработки смеси обуславливаетс  приплатами за поставку листа по категори м 8,14 ГОСТа 19381-79, которыми предусматриваетс  повышенна  ударна  в зкость при температуре -60°С.

Например, при обработке 15 тыс.т стали (А2) типа 09Г2С экономический эффект составит:

i

Э (Ц2-С2)-(Ц1-С1)А2 180000 руб., где Ц2. Ui цена 1 т листа, полученного из металла, обработанного предлагаемой и известной смесью соответственно, руб.

С2, Ci - себестоимость 1 т листа в сравнительных периодах, руб.

Таблица t

Таблица2

Claims (1)

1. ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА, содержащая отсевы алюминиевой стружки, известь, плавиковый шпат, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности рафинирования за счет увеличения скорости шлакообразования, снижения затрат на рафинирование и улучшения условий труда, она дополнительно содержит железорудный офлюсованный агломерат при следующем соотношении компонентов, мас.%: отсевы алюминиевой стружки 15-25; известь 45-60; плавиковый шпат 1-5, железорудный офлюсованный агломерат 24-35.

   Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является смесь для обработки жидкого металла, содержащая 50-80% извести, 5-25% землистых отсевов алюминиевой стружки и 15-28% плавикового шпата. При расходе смеси 12-14 кг/т стали степень десульфурации составляет 42-46,5%.

   Недостатками указанных смесей являются низкая эффективность рафинирования из-за малой скорости шлакообразования, повышенные затраты на производство стали и высокое содержание токсичного компонента.

   Малая скорость шлакообразования известной смеси обусловлена тем, что ее плавление происходит только в результате внешнего теплообмена с жидкой сталью и за счет ее тепла.

   Плавление известной смеси, содержа щей отсевы алюминиевой стружки, в основ

   ,51),,,, 1682401 А1

   1682401

   3

   ном также происходит за счет тепла стали, так как получение экзотермического эффекта возможно в данном случае в результате окисления алюминия только эа счет внешних по отношению к смеси источников кислорода - стали и воздуха. Однако содержание растворенного кислорода в стали незначительно, а тепло, выделяемое при горении алюминия на воздухе, практически не усваивается смесью.

   Длительное расплавление смесей приводит к сокращению продолжительности и ухудшению кинетических условий обработки стали жидким шлаком, не обеспечивает высокой эффективности рафинирования. Процесс плавления таких смесей нестабилен во времени, зависит от температуры и характера струи стали во время выпуска и приводит к снижению температуры стали в ковше. Для компенсации потерь тепла необходимо повысить перегрев металла в сталеплавильном агрегате путем увеличения расхода шихты, энергоносителей (в том числе жидкого чугуна), длительности плавки, вследствие чего повышаются затраты на производство стали.

   Эти смеси содержат также большое количество токсичного компонента - плавикового шпата, что ухудшает условия труда в разливочном пролете.

   Целью изобретения является повышение эффективности рафинирования з'а счет увеличения! скорости шлакообразования, снижения затрат на рафинирование и улучшение условий труда.

   Поставленная цель достигается тем, что шлакообразующая смесь для рафинирования металла, содержащая отсевы алюминиевой стружки, известь и плавиковй шпат, дополнительно содержит железорудный офлюсованный агломера* при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Отсев алюминиевой стружки 15-25