SU779407A1

SU779407A1 - Powdered mixture for liquid steel straining

Info

Publication number: SU779407A1
Application number: SU782663128A
Authority: SU
Inventors: Альфред Ефимович Коган; Арий Маркович Левин; Василий Иванович Андреев; Евгений Федорович Демичев; Михаил Борисович Оржех
Original assignee: Сибирский Металлургический Институт Им. С.Орджоникидзе
Priority date: 1978-09-14
Filing date: 1978-09-14
Publication date: 1980-11-15

Description

Изобретение относитс к металлур гии черных металлов, а именно к производству стали в электропечах с использованием порошкообразных ма териалов дл интенсификации процесса дефосфорации на расплавлении и в окислительном периоде плавки. Дл интенсификации процесса дефосфорации железоуглеродистых расплавов при производстве стали в дуг вых электропечах примен ютс порошкообразные смеси различного состава Известны безокислительные смеси, состо щие из извести и плавикового (полевого) шпата. Известна техноло ги выплавки стали в 6-, 30- и 80тонных электропечах с вдуванием в струе кислорода смеси, содержащей, масс.%: известь 80 и плавиковый шпат 20 1 и 2 . j Известна также рафинирующа смес состо ща , масс.%: известь 75 и . плавиковый шпат 25 . Известна также безокислительна порошкообразна смесь из 80% извести и 20% кремнекислоты . При вдувании этих смесей гаранти руетс образование гомогенного акти ного, не требующего корректировки, жидкоподвиЛсного шлака и относительна простота оборудовани дл подготовки смеси, поскольку здесь необходимо приготовить и смешать всего два компонента. Известны безокислительные и трехкомпонентные смеси из извести, плавикового шпата и глинозема в соотношении 7,2:1,8:1,0, а также из 80% извести, 10% плавикового ш{1ата и 10% кремнекислоты З . Однако применение порошкообразных безокислительных смесей, которые сами по себе не вл ютс дефосфорирукхцимийз-заотсутстви окислов железа , ориентировано на использование кислорода в качестве несущего газа. В этом случае при вдувании порошков происходит окисление железа расплава и накопление окислов железа в формирующемс шлаке, что и обеспечивает развитие процесса дефосфорации. В этом случае степень окислени железа в значительной мере зависит от условий вдувани ,в частности,от расположени падс1ющей трубы относительно поверхности ванны и содержани углерода в расплаве. По этому технологи вдувани известных порошкообразных смесей сложна . Известны порошкообразные двухкомпонентные окислительные смеси из извести и железной руды (окалины). Так известна смесь из извести и железной руда в соотношении 3:1 ИИзвестна также, смесь из известн к и прокатной окалины в соотношении 1:1 5. Известны смеси с соотношени ми из вести и железной руды Г:1, 9:1, 4:1, 7:3, 3:7 {б . С увеличением доли окислов железа возрастает скорость обезуглероживани но понижаетс скорость дефосфорации. Оптимальными призна1ны смеси, сЬдержа щие известь и железную руду в соотно шени х 4 :1 и 7 : 3 . Известны порошкообразные трехкомпонентные окислительные смеси, состо щие из извести (известн ка), плавико вого шпата и железной руды (окалины) Известна смесь из известн ка, ока лины и флюорита в соотношении 3:l:l Известна тройна смесь из извести плавиковогошпата и железной руды в соотнсииении 72:18:10 з . Известна смесь из 70% извести, 20 железной руды и 10% плавикового шпата , котора имеет высокую дефосфорирующую способность 7 . Однако эта смесь содержит дефицит ный и дорогосто щий компонент - порошкообразный плавиковый шпат, что при массовом применении ее вызывает затруднени . Кроме того, дл большин ства сталей, выплавл емых в электрических печах, такие низкие концентрации фосфора, которые получаютс пр вдувании Известной смеси, не требуютс . При выплавке подавл ющего числа марок сталей в конце окислительного периода достаточно иметь содержание фосфора в металле на уровне 0,009-0,012%. Цель изобретени - создание порош кообразной окислительной дефосфори рующей смеси, .котора , име достаточ но высокую дефосфорирукнцую способность , позвол ет получать сталь с умеренно низкой концентрацией фосфора , не содержит в качестве флюса дефицитный и дорогосто щий плавиковый шпат. Цель дОстигаетр тем, что в известную порошкообразную дефосфорирующую смесь, содержащую известь и железную руду, в качестве флюса ввод т шамот, при этом содержание компонентов в смеси находитс в следующем соотношении, вес.%: 48-63 Известь 16-21 Шамот Остальное. Железна руда фичем весовое соотношение извести шамоту доставл ет 3,0-3,2. Такой компонентный состав смеси рй сботношении извести к Шс1моту , 0-3,2, приготовленной из обычно используемой в электрометаллургии извести (СаОЭ:88%), шамота, содержащего 50-65% SiOg, железной руды, .содержащей , в пустой породе до 10% Sip, обеспечивает формирование шлаков с основностью не менее 3. Так, например, если дл приготовлени смеси используютс известь, имеюща 88% СаО, шамот и железна руда, содержащие кремнезем соответственно 65 и 10%, то шлак, формирующийс из смеси, состо щей из 48% извести , 16% шамота и 36% железной руды, имеет основность, равную 3. Основ-, ность шлака, получаемогоиз смеси с 63% извести, 21% шамота и 16% железной руды равна 3,7. Концентраци закиси железа в формирующемс при вдувании порошков шлака зависит не столько от количества окислов железа в смеси, сколько от содержани углерода в ванне: при вдувании порошка в расплав с концентрацией углерода более 0,2% в печи формируетс шлак, содержащий 1020% FeO. Таки.е шлаки, имеющие основность 3 и содержащие 10-20% закиси железа, имеют достаточно высокую дефосфорирующую способность: коэффициент -распределени фосфора дл них не ниже 250. Испытание смеси провод т в 40-тонной электросталеплавильной печи в окислительном периоде плавки стали ШХ-15. Химический и фракционный состав исходных материалов дл приготовлени испытываемых смесей показан в табл. 1 и 2. Готов т четыре состава смеси: смесь 1 по компонентному составу представл ет собой известную смесь, смеси 3-5 содержат известь, шамот и железорудный концентрат в соотношени х , соответствующих граничным и среднему содержани м этих компонентов в предлагаемой смеси. Компонентный и расчетный химический составы вдуваемых смесей представлены в табл. 3. Вдувание порошкообразных материалов производитс с помощью специальной установки,включающей камерный пневмонагнетатель емкостью 3 м-. Газом-носителем служит предварительно очищенный в масловлагоотделителе воздух из заводской сети. Ввод порошков в ванну осуществл етс погружаемой в расплав нефутерованной стальной . трубой диаметром 1,25-2,0 дюйма. Контрольно-измерительна аппаратура позвол ет измер ть давление и расход прдаваемого в пневмонагнетатель воздуха , тензометрические весы класса 1,5 - массу материсша в пневмонагнетателе . На всех опытах вдувание порс иков совмещаетс с продувкой кислородом. Подача порошков и кислорода осуществл стс раздельно, через две погружае мых в расплав трубы. Рассто ние между точками ввода реагентов примерно 1 м. Вдувание испытуемых смесей начина ют либо сразу по расплавлении, при температуре металла 1480-1505 с, либ после подогрева ванны .предварительно продувкой кислородом до 1530°С. На плавках с условными номералш 2 и 3, на которых вдувают известную смесь, а также на плавке 10, где исп тывают предлагаемую смесь, перед подачей порошка шлак периода расплавлени скачивают на 80-100%. На остальных плавках (условные номера 8 и 19), на которых вдувают предложенную смесь, шлак периода рас плавлени не удал ют, В табл. 4 представлены основные технологические показатели опытных плавок. Приведенные в таблице данные под тверждаютс актом испытани смесей, прилагаемым к насто щей за вке. Из таблицы видно, что вдувание за вл емой смеси в количестве 20,421 ,6 кг/т позвол ет получать концентрацию фосфора в металле на уров не 0,009-0,010%, основной термодина мический показатель процесса дефосфорации - коэффициент распределени фосфора между шлаком и металлом - при вдувании обеих смесей (известной и предлагаемой) практически одинаков. Характерно, что величина коэффициента распределени фосфора при использовании известной смеси в 40тонной печи, меньше, чем в 20-тонной , что ставит иод сомнение целесообразность применени дорогосто щих , содержащих плавиковый шпат, смесей в печах большой емкости при выплавке сталей с умеренно низким содержанием фосфора. Продолжительность вдувани известной и предлагаемой смесей на опытных плавках практически одинакова и составл ет в среднем около 8 мин по каждой смеси. При удельном расходе предлагаемой И известной смесей, равном 20 кг/т, экономи при замене известной смеси предлагаемой смесью составл ет в зависимости от конкретного соста ва смеси 16-16,6 коп/т. Расчет экономического эффекта приведен в табл. 5. Технологи плавки и служебные свойства стали при замене известной смеси предлагаемой не измен ютс . Таблица 1The invention relates to metallurgy of ferrous metals, namely, steel production in electric furnaces using powdered materials to intensify the process of dephosphorization during melting and in the oxidative period of smelting. To intensify the process of dephosphorization of iron-carbon melts in the production of steel in electric arc furnaces, powder mixtures of various compositions are used. Non-oxidizing mixtures consisting of lime and fluorspar (spar) are known. The technology of steelmaking in 6-, 30-, and 80-ton electric furnaces with the injection of a mixture containing, in wt.%, Lime 80 and fluorspar 20 1 and 2 in the oxygen jet is known. j A refining mixture is also known, consisting, in mass%: lime 75 and. fluorspar 25. A non-oxidative powder mixture of 80% lime and 20% silicic acid is also known. When these mixtures are blown in, the formation of a homogeneous, non-adjusting liquid molten slag and the relative simplicity of the equipment for preparing the mixture are guaranteed, since here only two components need to be prepared and mixed. Non-oxidizing and three-component mixtures of lime, fluorspar and alumina in a ratio of 7.2: 1.8: 1.0, as well as 80% lime, 10% hydrofluoric coal {10% and silica 10% are known. However, the use of powdered non-oxidizing mixtures, which themselves are not dephosphorylated for the presence of iron oxides, is focused on using oxygen as a carrier gas. In this case, when powders are injected, the iron melt is oxidized and iron oxides accumulate in the slag formed, which ensures the development of the process of dephosphorization. In this case, the degree of oxidation of iron largely depends on the conditions of injection, in particular, on the location of the falling pipe relative to the bath surface and the carbon content in the melt. Therefore, the technology of injection of known powder mixtures is complicated. Powdered bicomponent oxidizing mixtures of lime and iron ore (scale) are known. Thus, a mixture of lime and iron ore in the ratio of 3: 1 is known. A mixture of limestone and mill scale in the ratio of 1: 1 is also known. Mixtures of iron ore G: 1, 9: 1, 4 are known: 1, 7: 3, 3: 7 {b. With an increase in the proportion of iron oxides, the decarburization rate increases, but the dephosphorization rate decreases. Mixtures containing lime and iron ore in ratios 4: 1 and 7: 3 are optimal. Powdered three-component oxidation mixtures are known, consisting of lime (limestone), fluorspar and iron ore (scale). A mixture of limestone, oxides and fluorite is known in the ratio of 3: l: l The ternary mixture of fluorite limestone and iron ore is known. in a ratio of 72:18:10 h. A mixture of 70% lime, 20 iron ore and 10% fluorspar is known, which has a high dephosphorizing capacity 7. However, this mixture contains a scarce and expensive component — powdered fluorspar, which, when widely used, makes it difficult. In addition, for most steels produced in electric furnaces, such low concentrations of phosphorus, which are obtained by blowing in the Known mixture, are not required. When smelting the overwhelming number of steel grades at the end of the oxidation period, it is sufficient to have the phosphorus content in the metal at the level of 0.009-0.012%. The purpose of the invention is the creation of a powdered oxidative dephosphorizing mixture, which has a sufficiently high dephosphorus ability, makes it possible to produce steel with a moderately low phosphorus concentration, does not contain deficient and expensive fluorspar as a flux. The goal is to achieve the fact that chamotte is used as a flux in a known powdery dephosphorizing mixture containing lime and iron ore, while the content of components in the mixture is in the following ratio, wt.%: 48-63 Lime 16-21 Chamotte The Rest. Iron ore features a weight ratio of lime chamotte delivers 3.0-3.2. Such a component composition of the mixture is lime to Schmotmo, 0–3.2, prepared from lime that is commonly used in electrometallurgy (CaOE: 88%), fireclay containing 50–65% SiOg, iron ore, containing in the waste rock up to 10 % Sip ensures the formation of slags with a basicity of not less than 3. For example, if lime, 88% CaO, fireclay and iron ore containing silica, 65 and 10%, respectively, is used to prepare the mixture, then slag formed from a mixture consisting of of 48% lime, 16% of fireclay and 36% of iron ore, has a basicity of 3. snov-, NOSTA slag poluchaemogoiz mixture with 63% lime, 21% fire clay and 16% of iron ores is equal to 3.7. The concentration of ferrous oxide in the slag powders formed by injecting depends not so much on the amount of iron oxides in the mixture, but on the carbon content of the bath: when the powder is injected into the melt with a carbon concentration of more than 0.2%, slag containing 1020% FeO is formed in the furnace. Such slags, having a basicity of 3 and containing 10-20% ferrous oxide, have a rather high dephosphorizing capacity: the phosphorus distribution coefficient for them is not less than 250. The mixture is tested in a 40-ton electric steel-smelting furnace in the oxidation period of steel melting 15. The chemical and fractional composition of the starting materials for the preparation of the tested mixtures is shown in Table. 1 and 2. Preparing four mixtures: mixture 1 by composition is a known mixture, mixtures 3-5 contain lime, chamotte and iron ore concentrate in ratios corresponding to the boundary and average content of these components in the proposed mixture. Component and calculated chemical compositions of injected mixtures are presented in table. 3. The injection of powdery materials is carried out with the help of a special installation, including a chamber pneumosupercharger with a capacity of 3 meters. The carrier gas is the air pre-cleaned in the oil and water separator from the factory network. The powders are introduced into the bath by a non-lined steel immersed in the melt. pipe diameter of 1.25-2.0 inches. The instrumentation allows to measure the pressure and flow rate of the air delivered to the pneumosupercharger, the strain gauge of class 1.5 — the mass of matter in the pneumosupercharger. In all experiments, the injection of porous irons is combined with oxygen blowing. The supply of powders and oxygen is carried out separately, through two pipes immersed in the melt. The distance between the injection points of the reagents is about 1 m. The injection of the tested mixtures starts either immediately after melting, at a metal temperature of 1480-1505 s, or after heating the bath, beforehand purging with oxygen to 1530 ° C. In swimming trunks with conditional numbers 2 and 3, into which a known mixture is blown, as well as in smelting 10, where the proposed mixture is used, before feeding the powder, the slag of the melting period is downloaded to 80-100%. In the remaining heats (conditional numbers 8 and 19), in which the proposed mixture is blown, the slag of the melting period is not removed. 4 shows the main technological indicators of the experimental heats. The data in the table is confirmed by the test of the mixtures enclosed with this application. From the table it can be seen that the injection of the claimed mixture in the amount of 20.421, 6 kg / t allows to obtain the concentration of phosphorus in the metal at the level of 0.009-0.0100%, the main thermodynamic indicator of the dephosphorization process — the distribution coefficient of phosphorus between the slag and the metal — during injection both mixtures (known and proposed) are almost the same. It is characteristic that the value of the distribution coefficient of phosphorus when using a known mixture in a 40 ton furnace is less than 20 tons, which makes iodine doubt the advisability of using expensive mixtures containing fluorspar in high capacity furnaces for smelting steels with a moderately low phosphorus content. The duration of the injection of the known and proposed mixtures in the experimental trunks is almost the same and averages about 8 minutes for each mixture. With a specific consumption of the proposed And known mixtures of 20 kg / t, saving on replacement of the known mixture with the proposed mixture is 16-16.6 kopecks / ton, depending on the specific composition of the mixture. The calculation of the economic effect is given in table. 5. The smelting technology and the service properties of the steel do not change when the known mixture is replaced. Table 1

Известь молота 1,40 0,54 1,55 . 91,14 Шамот молотый 62,2631,03 2,50 . 0,33 Железорудный 5,00 2,9061,6124,371,20 концентрат Флюоритовый 3,70 1,27 0,15 концентратLime hammer 1.40 0.54 1.55. 91.14 Ground chamotte 62.2631.03 2.50. 0,33 Iron ore 5,00 2,9061,6124,371,20 concentrate Fluorite 3,70 1,27 0,15 concentrate

О . ABOUT .

О 0,516 ,9O 0.516, 9

кон3 ,1con3, 1

ОABOUT

Таблица 2table 2

20,441,224,085,620,441,224,085,6

29,011,023,963,929,011,023,963,9

3,624,564,092,13,624,564,092,1

0,211,588,3100,0 - 1,100,160,04 0,320,08 3,250,020,220,13 1,27 0,60 0,060,06 93,00,211,588,3100,0 - 1,100,160,0,0 0,320,08 3,250,020,220,13 1,27 0,60 0,060,06 93,0

«"

. tJ. tJ

ЯI

с; юwith; Yu

(О Е-1(About E-1

о ( vfi соabout (vfi co

Г- VO 1Л G- VO 1L

тН 1ЛTN 1L

о юo you

VOVO

оabout

VIVI

шsh

пP

U1U1

(П(P

1Л CQ CN1L CQ CN

оabout

О ci гнAbout ci g

гНrH

о оoh oh

оabout

о 00about 00

оabout

со with

O O

г- 1Л g- 1L

tN оtN about

vH гН тН о о О ОvH gN TN about o About About

о оoh oh

ъъ

ОABOUT

1Л о1L about

о о oh oh

1Л1L

t- -чгч- 1t- -chgch- 1

1Я 1Л1I 1L

in 1Лin 1L

1Л1L

л tj шl tj w

ооoo

о J about j

оabout

ОABOUT

ш оw o

ел00el00

0000

mm

тгmr

ч1ЛP1L

1Л 1L

гНг-(gng- (

гНrH

tsts

(О X(Oh x

нn

U NU n

шsh

СО WITH

fN (NfN (N

П оэP oe

оabout

о гЧabout MS

(N(N

(П I-I(PI I-I

CNCN

s;s;

оabout

О ГМAbout GM

ЧОCho

CNCN

пP

(N(N

III000III000

(П 14ЭIII(P 14EIII

о о о Ltd

П 1C 00 г- г гP 1C 00 g - g g

VO in -VO in -

со о вwith about

Claims

11 Lime hammer 15.90. 14.0 0.2226 12.6 Fluorofluoric acid. . . ::,. .; ...,. . tvyy spar 82.55 2.0 0.1651 Ground chamotte Iron iron ore con15, 49 4.0.0 0.0620 3.2 centrate 20.0 0.4497 20.0 Total: The difference between the known and the proposed mixture, rub. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A powder mixture for defostering liquid steel containing lime and iron ore is about the fact that, in order to reduce the cost of the mixture without reducing its ability to dephosphoriate the ability of the mixture, the ratio of components, wt.% 48-63 Lime 16-21 Fireclay Rest The iron ore while the weight weight of the limestone to the pulp is 3.0-3,

2. Sources of information; taken into account during examination

779407

12

Table 4.2 0.2003 11.2 0.1781 9.6 0.1526 -0, 0338 3.8 0.0305 3.2 0.0258 0.0496 5.0 0.0775 7.2 0.1115 2837 20.0 0.2861 20.0 0.2899 0.1636, 0.1598 l.Journal of Hetalls, 1964, 11, p. 885-890. 2. Allegti F. Gomme11ini I. La tallurgia Italiana, 1967, (2, 89-95, translation 68/99240.

3. Revue de Me t a 1 I u rg i e, 1963,, No. 4, p. 303-330. 4. Scientific and Technical Bulletin I, 1960, No. 11, p. 3-7. 5. Black metallurgists. Express, 1962, 16, Fig. 57., 6. Bulletin TSNIIITEICHM, 1974, 22, p. 44. 7. Sidorenko M.F. Theory and prakka purge metal powders. , Metallurgists, 1978, p. 161-163,