МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА ШЛАКООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СТАЛИ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК C22B9/10 C21C7/76 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к общим способам рафинирования и переплавки металлов с использованием рафинировочных шлакообразующих смесей и различных материалов для их изготовления.

Известен флюс для рафинирования стали, содержащий СаO более 30%, СаF₂ 10-40%, MgO 3-15%, Аl₂O₃ 1-20%, SiO₂ 5-15%, с добавлением оксидов железа.

Использование этого флюса обеспечивает высокую скорость образования активного жидкоподвижного шлака и, как результат, эффективное удаление примесей из металла.

Недостатком этого флюса является то, что содержащийся в нем фторид кальция вводится в виде плавикового шпата, природные запасы которого в нашей стране ограничены. Отсюда высокая стоимость шпата, а значит и флюса. Другой недостаток - флюс представляет из себя оптимально подобранную композицию составляющих и рафинирующий эффект максимально проявляется тогда, когда отсутствуют иные ингредиенты, т. е. если шлак с помощью указанного флюса наводится на чистом "зеркале" металла. В присутствии, например, печного шлака химический состав флюса изменяется и его рафинировочная эффективность снижается. Применение такого флюса наиболее эффективно, например, в ковше, при отсечке печного шлака. В то же время печной шлак, как правило, перед выпуском содержит все компоненты, необходимые для рафинирования металла, но его рафинировочные возможности не могут быть полностью реализованы по разным причинам, главные из которых - недостаточно "уваренный" (гетерогенный) шлак и недостаточная основность.

Эти причины могут быть частично устранены вводом в печь, конвертер или разливочный ковш плавикового шпата, но этот материал достаточно дефицитен.

Известен способ получения прессованного флюса на основе синтетического фторида кальция путем добавления в водный поток, содержащий фторид-ионы, соединений кальция для осаждения ионов фтора в виде СаF₂ (вместе с ними осаждается и Са(OH)₂). Водный поток, содержащий фторид-ионы, получен при нейтрализации кремнефтористоводородной кислоты гидрооксидами щелочноземельных металлов. Осажденный продукт смешивается с известью для поглощения влаги, перемешивается, прессуется и высушивается в определенном температурном режиме. Полученный материал пригоден для применения его в качестве флюса при производстве стали, но имеет недостатки. Первый - низкие механические свойства - усилие раздавливания и число падений с высоты 1 м без разрушения. Материал до того, как будет использован в качестве флюса, претерпевает большое количество перегрузок в бункерах, коробках, конвейерах и т. д. При низкой механической прочности образуется большой процент пылевидной и мелкой фракции, что ограничивает применение материала в качестве флюса в сталеплавильных агрегатах из-за выноса этих фракций.

Отсюда целесообразность повышения механической прочности брикетов синтетического фторида кальция. Это обеспечивает высокую усваиваемость материала в образующемся шлаке и снижение его потерь.

Этой же цели служит и повышение кажущейся плотности и насыпной массы материала.

Техническим результатом изобретения является получение окускованного материала (флюса) на основе синтетического фторида кальция (СаF₂) с достаточной прочностью, высокой кажущейся плотностью, с меньшей стоимостью, чем у природного плавикового шпата, однако такого же универсального, как природный шпат, в возможностью применения во всех видах сталеплавильного передела, без ухудшения качества металла и снижение технико-экономических характеристик процесса.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что материал (флюс) для интенсификации процесса шлакообразования при производстве стали, содержащий продукт нейтрализации фтористоводородной кислоты известковым молоком и известь, дополнительно содержит связующие и оксиды железа при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Технический фторид кальция 50-65 Известь 18-25 Связующее 3-5 Оксиды железа 10-15
В качестве связующего материал может содержать глинозем или силикатную составляющую, а именно силикатную глыбу или жидкое стекло, или кремнезоль.

В качестве оксидов железа материал содержит прокатную окалину или отсев агломерата, или пыль с газоочисток металлургических агрегатов, или железорудный концентрат.

Сущность способа получения материала для интенсификации процесса шлакообразования при производстве стали заключается в том, что сначала технический фторид кальция, смешанный с известью, увлажняют до 35-40%, затем по истечении 3-4 мин вводят связующее и оксиды железа, окончательно перемешивают, после чего окомковывают в окомкователе со скоростью вращения 12-22 об/мин и высушивают при температуре 90-200^оС в течение 30-60 мин.

Полученный таким способом материал имеет достаточную прочность: усилие раздавливания не менее 3 кг на гранулу, сбрасывание с высоты 1 м без разрушения.

При этом сохраняется высокая реакционная способность материала, обеспечивающая быструю ассимиляцию стале- плавильным шлаком, и разжижающее действие, характеризующееся уменьшением вязкости шлака и увеличением жидкотекучести (см. табл. 1).

Как следует из табл. 1, снижение содержания оксида кальция менее 18% и связующего (в данном случае глинозема) приводит к уменьшению усилия раздавливания менее 3 кг/гранула, увеличение же содержания оксида кальция более 22% , связующего - более 15%, приводит к снижению скорости растворения гранул в шлаке из-за соответствующего уменьшения содержания фторида кальция в флюсе, что особенно важно при выплавке стали в конвертере.

Для получения гранулированного материала для интенсификации процесса шлакообразования при производстве стали используется линия гранулирования, которая включает накопительные бункера, смеситель, узел приготовления связки, тарельчатый гранулятор, сборную воронку для гранул и конвейерную сушилку с сепарацией готового продукта по фракции +3 мм. В смеситель из бункера подают технический фторид и увлажняют до 35-40%, затем по истечении 3-4 мин (необходимое время для получения равномерно увлажненного продукта) вводят в смеситель утяжеляющие добавки - прокатную окалину или отсевы агломерата - и связующие компоненты, например молотую силикат-глыбу, и окончательно перемешивают указанные компоненты в смесителе. Подготовленную смесь подают в тарельчатый гранулятор при скорости вращения чаши 17 об/мин, образующиеся сырые гранулы через сборную воронку подают на конвейерную сушилку. Сушку гранул производят при температуре 130^оС в течение 45 мин. Полученные гранулы имеют следующие показатели:
Кажущаяся плот- ность, г/см³ 1,10 Влажность, % 16-20
Разрушающее усилие, кг/гранула 3-5
Преобладающий размер гранул, мм 20-25 Выход по фракции более 10 мм 65
П р и м е р. Полученный в цехе фтористых солей технический фторид кальция содержит 58-60% СаF₂, 10% Са(OH)₂, 12% SiO₂, до 15% Н₂O. Остальное оксиды Аl₂O₃, MgO₃, Р₂O₅ и др. в количествах, не влияющих на дальнейшую переработку флюса и, как показали испытания, на технологию выплавки.

Материал представляет из себя мелкодисперсный порошок (ТУ 113-08-24-06-85), к нему добавляется (см. табл. 1 состав 5) вода, прокатная окалина 15 мас. %, негашеная известь 22 мас.% и кремнезем 11 мас.%, после чего полученный материал перемешивают и подают на чашевый окомкователь, вращающийся со скоростью 15 об/мин.

Полученные гранулы имели размер 15-25 мм. Высушивание осуществляют воздухом, подогретым до 150^оС, проходящим через слой гранул в течение 40 мин.

Полученные гранулы имеют состав, мас.%: СаF₂ 50; Р₂O₅ 2,5; известь 22; S 0,8; SiO₂ 11; влага до 5; Fe₃O₄ 9. Плотность материала составляет 1,15 г/см³, прочность 5,1 кг/гранула.

В остальных примерах гранулы отличались по химическому составу и соотношению используемых материалов, технология изготовления оставалась прежней.

При увеличении скорости вращения барабана-окомкователя выше 22 об/мин и снижении менее 12 об/мин увеличивался выход мелкой фракции и наблюдался большой разброс в размерах получаемых окатышей.

Сушка полученных окатышей при температуре менее 90^оС не гарантирует полное их просушивание, а при температуре более 200^оС нерационально увеличивается расход энергоносителей, при этом продолжительность сушки сокращается незначительно.

Опытная выплавка стали в 600-тонной мартеновской печи с применением предложенного флюса показала пригодность его для замены природного плавикового шпата, а изменение химического состава шлака после ввода материала показывает быстрое нарастание основности, что свидетельствует об энергичной ассимиляции нерастворившейся извести (см. табл. 2). Количество вводимого флюса 1 т для каждого примера. После ввода флюса шлак вспенился, через 10' полностью растворился. Шлак визуально стал жидкоподвижным.

Использование получаемого материала для процессов интенсификации шлакообразования в сталеплавильном производстве позволяет снизить технико-экономические затраты на производство стали без ухудшения ее качества.

Использование: материал для интенсификации процесса шлакообразования при производстве стали и способ его получения. Предложенный материал изготавливается в виде гранул, что позволяет использовать его в любом сталеплавильном агрегате, имеет высокое содержание фторида кальция, не содержит природного плавикового шпата, имеет низкую стоимость и может применяться взамен плавикового шпата. Материал содержит продукт нейтрализации фтористоводородной кислоты известковым молоком (технический фторид кальция), известь, связующее и оксиды железа. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА ШЛАКООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СТАЛИ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ.