SU655726A1 - Способ рафинировани нержавеющих сталей - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электрометаллургии стали и может быть использовано при выплавке хромсодержащих сталей переплавом отходов в основных дуговых электропечах. Способы выплавки нержавеющих сталей в основных печах переплавом отхо дов с применением газообразного кислорода предусматривают введение в шихту кремни  и шлакообразующих материалов 1 . Известен способ переплава хромсодержащих стальных отходов 2, заключающийс  в том, что, с целью удалени  фосфора из расплава и снижени  потерь хрома, на подину или в завалку ввод т известь, плавиковый шпат, шамот и раскисление шихты ведут в восстановительных услови х, обеспечиваемых путем порционного вве дени  алюмини  (от 1,0 до 50,0 кг/т шихты) в проплавл емые электродами колодцы. Введение в шихту алюмини  позвол ет осуществить переход фосфора в шлак в виде фосфидов алюмини , образующихс  в зоне высоких температур под воздействием электрическрй дуги; одновременно в других объемах ванны 1роисходит переход фосфора из металла в шлак в виде фосфатов кальци , образующихс  в среде железохромсодержащего известкового шлака. Последующее скачивание шлака до начала продувки расплава кислородом способствует снижению содержани  фосфора в стали и уменьшению потерь хрома, поскольку алюминий предохран ет его от окислени  в период плавлени  шихты . Прерывисто-периодическа  присадка алюмини  в проплавл емые в шихте электродам колодцы требует многоразового выключени  электропечи, в результате . чего снижаетс  производительность агрегата и усложн ютс  услови  труда. Наличие окислительной атмосферы в зоне высоких температур расплава . вызывает значительное окисление алюмини  и уменьшает эффективность использовани  его дл  дефосфорации металла. Введение в шихту вторичного алюмини  повышает в стгьли содержание меди, свинца и других вредных примесей, увеличиваиощих отбраковку металла при прокатке по рванинам . и трепданам , а применение дорогосто щего первичного алюмини  и дефицитного плавикового шпата удорожает производство нержавеющих сталей . Целью изобретени   вл етс  уменьшение содержани  вредных примесей в металле и удешевление выплавки нержавеющих сталей в основных дуговых электропечах. Поставленна  цель достигаетс  тем что в шихту- ввод т желобной шлак электротермического силикоалюм нй  и известь 7,80г-11,70 и 14,8024 ,80 кг/т соответственно. Шлак периода плавлени  шихты скачивают на 70-80% (отн.) до начала продувки расплава кислородом. В период плавлени  шихты при введении в нее алюмини  и его сплавов в зоне высоких температур (бо-лее 2000°С) образуетс  фосфид алюмини  ). Под воздействием тепла электрической дуги (более ) фосфид алюмини  интенсивно удал етс  из расплава испарением. Дл  усилени  этого  влени , максимально развивающегос  в услови х восстанови тельной атмосферы, и уменьшени  окис лени  хрома необходимо уменьшить пар циальное давление паров фосфидов и кислорода, дл  чего создать непрерыв ный поток газа в печи, обладающего высокой восстановительной способностью . Таким газом  вл етс  окись угле рода (СО), образующа с  в результате реакции разложени  введенных в шихту карбидов.алюмини , кремни  и других элементов.Дл  максимального раствор ни  в шлаковой фазе фосфидов алюглини и фосфатов кальци  шлак должен обла-дать необходимой основностью за счет введени  расчетного количества изве ти (СаО) , достаточной окиспенностью и высокой реакционной способност ью.Эти требовани м отвечает железохромсодер жащие известково-глиноземные шлаки, торые окисл ют и инициируют переход фосфора из металла в шлаковый расплав . Дл  одновременного создани  условий максимальной дефосфорации и уменьшени  растворимости а шлаке окислов хрома и других элементов не обходимо, кроме извести, вводить в шихту достаточное количество глинозема (Ава Oj)- Присадка в шихту карбидов позвол ет осуществл ть ра кисление формирующего шлака непрерывно и более глубоко в силу их высокой поверхностной активности, при чем раскисление происходит и после окислени  основной массы введенных в шихту алюмини , и кремни . . Образующа с  и непрерывно вьщел юща с  в результате взаимодействи  карбидов алюмини  и кремни  с окислами металла окись углерода (СО) зн чительно уменьшает окисление алюмини  и хрома, вследствие чего расход алюмини  сокращаетс  дл  раскис лени  шпака и металла, а основна  часть его используетс  дл  дефос64 форации расплава путем образовани  испар ющихс  и раствор ющихс  в известково-глиноземистом шлаке фосфидов алюмини . Окись хрома (Сп,О, ) йзвестковомагнезиальном шлаке образует тугоплавкие кристаллы хромшпиНелидов типа (СаО-Mg-O) CTgOg, ,а закись хрома в силикатной части гетерогенного шлака - трудно восстаноримые, легкораствор ющиес  силикаты хрома типа CrO-S-iO. Так как глинозем (AEg О) при строго определенных соотношени х (весовых) CaOcMgOsAEgOj:Si О может замещать одновременно окись хрома (CTjOj) в шпинельных группировках и закись хрома (СгО) в силикатах хрома , то процесс восстановлени  хрома значительно интенсифицируетс  при введении в шихту алюмини , карбида алюмини , глинозема и карбида кремни . .Это обусловлено тем, что изменение изобарного потенциала (л2°) SiO из окислов образовани  при соответствующих содержани х в шлаке СаО при температурах сталеплавильного процесса значительно больше, чем у соединений типа СгО SiOg и CaOCrgOg, т.е. растворимость окислов хрома в гЛиноземосодержащем шлаке значительно меньше, чем в силикатном или известковосиликатном шлаке. Дл  ограничени  окислени  хрома, возникновени  хромсодержащих комплексов и облегчени  их разложени  необходимо увеличить содержание () в шлаке и примен ть нар ду с алюминием раскислители и шлакообразующие материалы, продукты реакции которых существенно снижают активность кремнезема ( SiO ): карбид алюмини , карбид кремни , глинозем, криолит и известь. Увеличение содержани  глинозема до 18-20% .в шлаковой системе, содержащей (вес.%):СаО 36-40; 9iO228-33; М 0,1-12 прочие окислы - остальное, способствует эффективному разжижению ш.пака, особенно в присутствии -криолита (), ,без добавки плави-кового шпата (СаР)- Это объ сн етс  тем, что в шлаке такого состава при весовых соотношени х CaO/ACgO - 1,82 ,0 и SiO2,0,8 по законам термодинамики не происходит образовани  классической шпинели (MgO.ACjO) и хром-шпинели типа (CaO-MgO) вследствие того, что при содержании AEjOj в шлаке не более 20% он про вл ет по законам термодинамики  вно выраженные основные свойства по отношению к окиси кремни  и, кислотные свойства по отношению к окиси кальци  и  вл етс  в этих услови х амфотерным по отношению к окиси магни . Карбиды алюмини  () и кремни  (Si С) существенно улучшают кинетические возможности условий дефосфорации металлического расплава за счет интенсивного перемешивани  металла и шлака газообразными продуктами раскислени  (СО), способств ют максимальному восстановлению хром и дегазации расплава (особенно от во дорода 1 а минимальна  в зкость шла ка при небольшой кратности значител но ускор етпроцесс массопереноса восстановленного хрома из шлака в ме талл. Скачивание достаточно раскисленного шлака без оголени  зеркала металла до начала продувки хромсодержащего расплава газообразным кислородом улучшает услови  обезуглероживани , снижает потери хрома, умень шает содержание фосфора в металле, а оставша с  достаточной толщины пленка известково-глиноземистого шла ка, обладающего меньшей водородопроницаемостью , чем известково-флюор товый шлак, предохран ет расплав от насыщени  водородом из атмосферы печи в период продувки газообразным кислородом. Желобный шлак электротермического силикоалюмини   вл етс  продуктом ра финировани  сплава на желобах и содержит ингредиенты в следующих соотношени х (вес.%): Алюминий19-23 Карбид алюмини  6,0-8,0 Кремний10-18 Глинозем40-44 Карбид кремни  9-12 Кремнезем1,4-2,4 КриолитОстальное Введение в шихту желобного шлака электротермического силикоалюмини  и извести в расчетно необходимых количествах обеспечивает повышение активной концентрации окиси кальци  (СаО) и дефосфорацию расплава за счет образовани  фосфида алюмини  () и фосфатов кальци , хорошо растворимых в жидкоподвижном известково-глиноземистом шлаке в присутствии криолита, существенно снижает активность кремнезема ( SiOg) в результате образовани  алюмокальциевых силикатов , значительно увеличивает удельную контактную .поверхность взаимодействи  металла и шлака на границе их раздела пузыр ми выдел ющейс  окиси углерода (СО). В результате совокупного действи  названных процессов содержание окислов хрома в шлаке в конце плавлени  шихты уменьшаетс  с 18-27% до 34 вес.%, а содержание фосфора в расплаве на 0,008-0,10 абс.%. При выплавке нержавеющих сталей переплавом отходов в основных дуговых печах образовавшийс  после расплавлени  шихты, содержащей хрома от 6 до 14 вес.%, шлак, согласно расчету материального баланса плавки и данных практики, содержит (кг на одну тонну шихты): СГ2,,2-9,2; СгО 4,9-5,8; МпО 2,3-5,7; FeO 2,8-4,3; SiOj 7,9-9,7; MgO 3,2-4,1; Ае, О, 0,320 ,48; остальное - примеси других окислов. Дл  полного восстановлени  хрома, марганца и железа из соответствующих окислов расход желобного шлака силикоалюмини  по стехиометрическому расчету состав ет 7,80-11,70 кг/тшихты . Подтвержденные практикой рекомендуемые расходы желобного шлака силикоалюмини  и извести, удовлетвор ющие услови м максимсшьной дефосфорации расплава и минимальных потерь хрома, обосновываютс  следующим расчетом:

Расход желобного шлака силикогшюмики , кг/т Внесено А6 желобньви ишаком силикоалюмини , кг/т Внесено желобным шлаком, кг/т Образовалось АЙдОз шпака, кг/т Суммарное содержание в образовавшемс  шлаке, кг/т . Расход СаО при весовых соотношени х CaO/AEgOj 1,8-2,0, кг/т Расход извести, содержащей 90% СаО, кг/т 7,80 9,8011,70 2,05 2,58 3,08 3,51 4,41 5,26 3,38 4,875,82 7,42 9,3611,21 14,84-18,72-22,4213 ,3016,7020,0 16,30-20,60-24,8014 ,8018,6022,80

Образовалось SiO из кремни  жалобного шлака, кг/т

Образовалось Si 02ИЗ кремни  металлической шихты, кг/т

Суммарное содержание образовавшемс  ишаке, кг/т

Продолжение таблицы

3,55

4,45

5,32

7,90

8,80

9,70

13,49

15,31

11,69