SU1705360A1 - Шлакообразующа смесь дл раскислени кислой стали - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии черных металлов, а именно к выплавке стали в дуговых сталеплавильных печах с кислой футеровкой. Целью изобретени   вл етс  повышение механических свойств стали и, снижение ее себестоимости за счет уменьшени  расхода раскислителей и легирующих материалов. Шлакообразующа  смесь дл  раскислени  кислой стали содержит, мас.%: шамот 45-50; кварцевый песок 30- 35; графит 10-12; алюминий 8-10. Применение смеси позвол ет повысить предел прочности стали на 12-16%, предел текучести 20-27%, относительное удлинение ID- 12% и ударную в зкость в 1,33-1,45 раза. При этом уменьшилс  расход ферросилици  на 3,1-3,4 кг/т стали и ферромарганца на 2,7-3,1 кг/т стали. 2 табл. Ё

Description

Изобретение относитс  к металлургии черных металлов, а именно к вып авкестали в дуговых сталеплавильных печах с кислой футеровкой.

Известна смесь дл  наведени  кислого шлака, содержаща  компоненты, мас.%: Известь5-15 Прокаленный ошлакованный кислым шлаком кварцевый песок 15-35 Сухой кварцевый песок Остальное Применение указанной совокупности компонентов направлено на ускорение процесса формировани  кислого шлака, сокращение продолжительности плавлени  шихты, снижение расхода чугуна и увеличение выхода жидкой стали,

Однако прокаленный ошлакованный кислым шлаком кварцевый песок вносит дополнительно оксиды железа, которые повышают степень окисленности шлаковой фазы в печи. Поэтому снижаетс  степень усвоени  раскислителей и легирующих материалов , структура металла загр знена оксидными и экзогенными неметаллическими включени ми, сталь обладает низкими значени ми механических свойств.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  состав комплексного шихтового материала , включающий, мас.%:

Шамот2-5 Кремнийсодержащий материал 8-25, Металлизованные окатыши 70 90

VJ

О

(Л

со о о

Состав известной смеси снижает концентрацию неметаллических (сульфидных) включений в стали, а также сокращает длительность плавки.

Однако в состав металлиэованных окатышей входит до 15% оксидов железа, которые повышают окислительный потенциал печного шлакового расплава. При этом ухудшаютс  качество, структура и механические свойства металла из-за увеличени  в нем концентрации оксидных и экзогенных неметаллических включений, а также повышаетс  расход раскислителей и легирующих , примен емых на плавке.

Цель изобретени  - повышение качества и механических свойств металла за счет снижени  концентрации неметаллических оксидных и экзогенных включений, а также снижение себестоимости стали за счет уменьшени  расхода раскислителей и легирующих материалов путем уменьшени  степени окисленности и увеличени  жидко- подвижности шлаковой фазы.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что шлакообраэующа  смесь дл  расселени  кислой стали, включающа  шамот, дополнительно содержит кварцевый песок, графит и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шамот45-50 Кварцевый песок 30-35 Графит 10-12 Алюминий 8-10 Процесс плавлени  кварцевого песка в момент присадки предлагаемого состава смеси св зан с формированием кислого шлака, структура которого представлена сложными кремнекислородными комплексами , снижающими жидкотекучесть расплава и скорость массообменных процессов.

Однако в момент формировани  шлакового расплава вносимый шамотом в предлагаемом количестве оксид алюмини  ведет себ  как основной оксид и диссоциирует по схеме:

2АЮ++ 02.

При этом катион АЮ+ разрушает крупные кремнекислородные комплексы, повыша  тем самым жидкотекучесть шлака и скорость массообменных процессов. По мере разукрупнени  кремнекислородных комплексов и накоплени  в шлаковом расплаве более простых кремнекислородных анионов последние начинают взаимодействовать с углеродом графита и алюминием с последующим восстановлением кремни , который вступает в реакцию предварительного раскислени  металла. Образующийс  при взаимодействии диоксида кремни  и

алюмини  оксид алюмини  также диссоциирует с образованием катионов АЮ+, которые компенсируют уже провзаимодей- ствовавшие на стадии формировани  шлакового расплава катионы АЮ+, источниками которых  вл лс  оксид алюмини  шамота. Таким образом, предлагаемый состав смеси позвол ет посто нно поддерживать достаточно высокую концентрацию катионов

AIO в кислом шлаке и, соответственно, его высокую жидкоподвижность и раскисли- тельную способность. Выдел ющийс  газо- обраэный оксид углерода, помимо раскислительной функции, дополнительно

осуществл ет перемешивание и усреднение структурных составл ющих расплава, активизиру  процесс формировани  катионов АЮ+.

Таким образом, совместное использование шамота, кварцевого песка, графита и алюмини  обеспечивает комплексное воздействие на качество и механические свойства металла, расход раскислителей и легирующих материалов путем повышени 

жидкотекучести и восстановительного потенциала кислого шлака, роста концентрации диоксида кремни  в активном состо нии. На основе созданных условий процесс предварительного раскислени  металла осуществл етс  за счет кремни , восстановленного из диоксида кремни  шлакового расплава, а не из кислой футеровки и кремни  ферросплавов. Это обеспечивает снижение концентрации в металле

оксидных и экзогенных(продуктов разрушени  футеровки, образующихс  при восстановлении из нее кремни ) неметаллических включений, повышение качества и механических свойств металла и увеличение степени усвоени  раскислителей и легирующих материалов.

В случае расхода шамота менее 45 мас.% снижаетс  концентраци  оксида алюмини  () в шлаке. При этом умзньшаетс  жидкотекучесть кислого шлака, что негативно вли ет на развитие массообменных процессов при раскислении и легировании металла: увеличиваетс  концентраци  оксидных неметаллических включений в металле , снижаютс  значени  механических свойств последнего, растет расход раскислителей и легирующих материалов. Расход шамота свыше 50 мас.% св зан со снижением в печном шлаке концентрации диоксида

кремни  и с уменьшением скорости восстановлени  кремни , ухудшением качества и механических свойств металла, увеличением расхода раскислителей и легирующих материалов. Состав шамота соответствует

требовани м ГОСТ 5040-78, 5341-69. 6024- 75, 8691-73.

При расходе кварцевого песка менее 30 мас.% снижаетс  концентраци  диоксида кремни  в печном шлаке, что приводит к уменьшени  скорости восстановлени  кремни ; при этом происходит насыщение шлака двуоксидом кремни  до предельного значени  за счет огнеупорной футеровки, загр зн   металл экзогенными неметалли- ческими включени ми. Увеличение расхода кварцевого песка более 35 мас.% снижает жидкотекучесть кислого шлака. Состав и свойства кварцевого песка отвечают требовани м ГОСТ 2138-84, 4417-75. 7031-75, 22551-77.

Расход графита менее 10 мас.% снижает восстановительный потенциал шлаковой фазы и на границе раздела фаз шлак - металл , что приводит кувеличению потерь рас- кислителей и легирующих, повышению окисленности ванны, что ухудшает качество металла и снижает значени  механических свойств. Расход графита свыше 12 мас.% интенсифицирует процесс насыщени  ме- талла углеродом и не способствует дальнейшему повышению качества металла, вызывает некоторое снижение значений ударной в зкости стали; кроме того, усложн ет контроль за содержанием углерода в металле на выпуске, увеличива  риск непопадани  в химический состав данной марки стали. Состав и свойства графита соответствует положени м ГОСТ 23463-79. 4425-72, 5279-74. 10274-79, 17022-81.

В случае расхода алюмини  менее 8 мас.% экзотермические процессы окисле- . ни  этого компонента смеси не обеспечивают подъема температуры шлаковой фазы в печи, а также снижают восстановительный потенциал шлака и границы раздела шлак- металл, что негативно вли ет на процессы восстановлени  кремни  из шлакового расплава и легировани  стали, снижает качество металла и показатели механических свойств. При расходе алюмини  более 10 мас.% увеличиваетс  веро тность образовани  в структуре металла нитридов алюмини , снижаютс  механические свойства стали, повышаетс  температура плавлени  шлака, снижаетс  его жидкотекучесть, Состав алюмини  соответствует требовани м ГОСТ 11069-74, 11070-74.

Пример. Предлагаемую шлакообра- зующую смесь дл  раскислени  кислой ста- ли использовали при выплавке стали 20ФЛ в электродуговой сталеплавильной печи с кислой футеровкой. Ј1ри этом смесь загружали после проведени  окислительного периода . Ее расход составл л 8-12 кг/т.

В табл.1 представлены варианты количественных составов предложенной смеси, которые были использованы на плавках в кислой дуговой электропечи (составы 1.2 соответствуют граничным содержани м компонентов , 3 среднему содержанию, 4.5 - отличным от предложенных, а 6-9 - в составе смеси отсутствует один из ее компонентов ).

В качестве смеси по прототипу использовали состав, мас.%: шамот 3,5, кремнийсодержащий материал 16.5. метал- лизованные окатыши 80.

Результаты плавок стали с использованием предлагаемой смеси и смеси-прототипа приведены в табл.2,

Использование предлагаемой смеси позвол ет повысить качество металла за счет снижени  концентрации неметаллических включений на 32.14-40.71%. Положительное вли ние разработанного состава смеси на чистоту структуры стали в св зи с полученным снижением концентрации неметаллических включений коррелирует с данными по увеличению значений механических свойств. В результате использовани  предложенного состава смеси возросли: предел прочности (ав) стали на 11,76-15,69%, предел текучести (о.) - 20.0- 26,7%, относительное удлинение - 10-12%, ударна  в зкость (ан +20°С) - в 1,33-1.45 раза. Применение разработанного состава смеси снижает расход раскислителей (ферросилици  на 3.1-3,4 кг/т, ферромарганца - 2,7-3,1 кг/т) и легирующих материалов (степень усвоени  ванади  увеличилась на 23- 25%).

При этом на достижение положительного эффекта от использовани  предлагаемой смеси оказали физические свойства и состав шлаковой фазы. Интенсификацию мас- сообменных процессов раскислени  и легировани  стали, удаление неметаллических включений, повышение восстановительного потенциала шлаковой фазы обусловили снижение температуры начала плавлени  шлака на 10-30°С. увеличение его жидкотекучести (в зкость по Герти) на 15-30 мм, а также уменьшение концентрации оксидов железа на 11.2-11,8%.

В случае использовани  смеси с отличным от за вл емых пределов расходом компонентов (варианты 4, 5, табл. 1) ухудшаютс  качество металла, снижаютс  значени  механических свойств стали, возрастают расходы раскислителей и легирующих материалов. Применение вариантов 4,5 не обеспечивает формирование жидкоподвижных шлаков с нижними значени ми температуры плавлени  (табл. 2).

При использовании составов смеси по вариантам 6-9 (табл. 1) объект не обладает упом нутыми свойствами, а поставленна  цель не достигаетс  (табл. 2).

Claims (1)

1. Формула изобретени  Шлакообраэующа  смесь дл  раскисле- ни  кислой стали, содержаща  шамот, отличающа с  тем. что, с целью повыше

   ни  механических свойств стали и снижени  ее себестоимости за счет уменьшени  расхода раскислителей и легирующих материалов , она дополнительно содержит кварцевый песок, графит и алюминий при следующем соотношении компонентов, мае.%:

   Шамот45-50 Кварцевый песок 30-35 Графит 10-12 Алюминий 8-10

   Варианты составов шлакообразующей смеси дл  раскислени  кислой стали

   Вли ние состава смеси на физические свойства кислого шлака, качество и механические свойстве стали

   Таблица 1

   Таблице 2

   Продолжение табл. 2