ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИЙ БРИКЕТ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ И ЛЕГИРОВАНИЯ СПОКОЙНОЙ СТАЛИ Российский патент 1996 года по МПК C21C7/06 C22C35/00 

Описание патента на изобретение RU2064508C1

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве углеродистой и легированной стали. Спокойные марки стали отличаются более высоким качеством, чем полуспокойные. Поэтому их производство все более увеличивается. Это связано с тем, что одно из преимуществ полуспокойной стали, более высокий выход при прокатке, с переходом на современные способы разливки с применением УНРС исчезает.

Известны брикеты для раскисления и легирования стали марганцем следующего состава, масс. доля в
Ферромарганец 85
Алюминиевый порошок 4
Селитра 7
Плавиковый шпат 4
(см. например, Батизманский В.И. и др. "Раскисление и легирование стали экзотермическими ферросплавами". Киев, Техника, 1970, с.60-68). Введение марганца в сталь с помощью подобных брикетов повышает извлечение марганца при легировании, а также, даже при производстве легированной стали, позволяет перенести процесс раскисления и легирования из печи в ковш.

Однако присадка таких брикетов в ковш сопровождается пироэффектами и интенсивным дымовыделением в атмосферу цехов. Кроме этого, подобные брикеты взрыво- и пожароопасны. Это связано с низкой температурой их воспламенения и очень высокой температурой, которая развивается в зоне горения. Поэтому в нашей стране раскисление и легирование стали марганцем с использованием экзотермических брикетов применяется редко. Сталь обычно раскисляют ферромарганцем или силикомарганцем.

Однако введение большого количества этих сплавов в ковш невозможно, а их введение в печь сопровождается большими потерями (угаром). В нашей стране последний недостаток дополняется еще и тем, что при производстве марганцевых сплавов из отечественных руд извлечение марганца не превышает 70-75% а сами ферросплавы отличаются повышенным (до 0,70%) содержанием фосфора. Поэтому качественные марганцевые ферросплавы становятся все более дорогими и дефицитными.

Наиболее близким к заявляемому является брикет для легирования стали, включающий в качестве восстановителя комплексный сплав марганца и железа с кремнием и алюминием, в качестве окислителя марганцевую руду и в качестве флюса доломит при следующем соотношении компонентов, масс. доля в
комплексный сплав 41,0-48,0
марганцевая руда 29,0-33,5
доломит 14,5-25,0
(см. А.С. СССР N 1079682. Заявл. 11.01.83 Опубл. 15.03.84 БИ N 10).

При использовании брикетов подобного состава устраняются пироэффекты и дымовыделения в атмосферу цеха. Устраняется и пожароопасность брикетов. Растет и извлечение марганца. Так сквозное извлечение марганца в сталь, с учетом потерь при плавке комплексного сплава Fe-Mn-Si-Al, по А.С. N 1079682 составляет 75-86% тогда как при раскислении обычными ферросплавами с учетом потерь при плавке ферросплавов и угара при введении в ковш 15% составляет не более 60-64%
Однако производство комплексного сплава Fe-Mn-Si-Al промышленностью не освоено. Ни в странах СНГ, ни в России сплав подобного состава не производится. Производить же такой сплав сплавлением других материалов невыгодно как из-за значительных потерь марганца и алюминия, так и из-за дороговизны и дефицитности металлического алюминия.

Другим недостатком брикетов подобного состава является то, что извлечение марганца из руды, вводимой в брикет, составляет лишь 60-65% а извлечение из брикетов (из руды и сплава АМС) лишь при соотношении руда-восстановитель, равном 0,7 и менее, достигает 82-90% Однако при этом соотношение между концентрацией марганца и кремния в восстанавливаемом металле составляет только 0,75-0,85, что не позволяет без добавки ферросплавов использовать брикеты для раскисления и легирования марганцем нелегированной кремнием стали.

Задачей изобретения является повышение извлечения марганца из руды и расширение сортамента легируемой стали за счет повышения соотношения между марганцем и кремнием в металле.

Поставленная задача достигается тем, что в брикет, содержащий марганцевую руду и доломит, в качестве восстановителя вводится 45%-ный ферросилиций, а брикет дополнительно содержит ковшевой шлак при следующих соотношениях компонентов:
Ферросилиций 45% 41,5-50,0
Руда марганцевая -35,5-41,5
Доломит 10,0-12,0
Шлак ковшевой 4,0-5,0
Использование 45% -ного ферросилиция, также как и использование сплава Fe-Mn-Si-Al в брикете по а.с. N 1079682, позволяет повысить температуру воспламенения и понизить температуру в зоне горения и тем самым делают брикеты пожаробезопасными и экологически чистыми. Вместе с этим, введение в брикет ковшевого шлака, образующегося при выпуске металла из мартена, электропечи или кислородного конвертера в ковш, интенсифицирует процесс химического горения, так как наиболее тугоплавкий продукт реакции

кремнезем отводится из зоны ее осуществления, т.к. он с большой скоростью растворяется в шлаке, а шлак остается жидкоподвижным. Это приводит к тому, что процесс восстановления оксидов марганца отделяется от шлакообразования, доля MnOx, растворяющегося в шлаке, уменьшается, что и способствует более полному извлечению марганца даже в отсутствии в брикете такого сильного восстановителя как алюминий и создает возможность увеличить в брикете долю руды. Однако это лишь одна причина повышения извлечения марганца. Более глубокому восстановлению оксидов марганца способствует и использование в качестве восстановителя 45%-ного ферросилиция, который отличается от других марок, например ФС65 и ФС75, значительно меньшей адгезией к шлаку. Это в сочетании с большей плотностью металла (≈6,5 г/см3 против 4-4,5 г/см3) ускоряет отделение капель металла от шлака. С другой стороны, при принятом соотношении составляющих брикета равновесная с каплями металла, содержащими 25% Si концентрация (MnO) в шлаке, не превышает нескольких процентов. Все это и приводит к тому, что извлечение марганцев из руды заметно повышается, увеличивается доля марганцевой руды (марганцевого концентрата) в брикете и расширяется сортамент углеродистой стали, которую можно легировать брикетами.

Увеличение доли руды сверх 41,5% при одновременном уменьшении доли ферросилиция ниже 41,5% увеличивает относительное количество шлака и потери марганца с ним. С другой стороны, увеличение доли ферросилиция выше 50% и одновременно уменьшение доли марганцевой руды (концентрата) менее 35,5% затрудняет использование брикетов для раскисления углеродистой стали, а при значительном понижении расхода руды уменьшает и извлечение марганца вследствие неудовлетворительного отделения металла. Оптимальный расход шлака составляет 4-5% При меньшем его расходе замедляется ошлакование SiO2, особенно при большом расходе руды. При более высоком расходе шлака скорость удаления SiO2 изменяется мало, тогда как потери восстановителя на восстановление оксидов железа из шлака растут, что уменьшает полезное использование кремния.

Пример 1. Ферросилиций ФС45 (44% Si; Al 2,1% ), марганцевую руду (обожженную при 900oC (Mn 49,8% SiO2 12%), обожженный доломит и ковшевой мартеновский шлак размалывали в порошок, тщательно перемешивали, а затем, с добавкой связующего, брикетировали. Сырье, а также выдержанные в течение 4-5 суток брикеты затем загружали в печь Таммана, разогретую до 1550-1600oC и выдерживали 3-5 минут. Каждый опыт повторяли 3-4 раза. Продукты опытов затем взвешивали и анализировали. При этом получили следующие результаты (см. таблицу).

Пример 2.

Брикеты (ферросилиций 41,5-50% руда марганцевая обожженная - 35,5-41,5% доломит 10-12% ковшевой шлак 4-5%) загружали в ковш по ходу выпуска стали из индукционной печи садкой 60 кг. Загрузку завершали после выпуска ≈60% металла. Содержание марганца в металле из печи 0,12-0,22% в ковше 0,48-0,62% что соответствует его извлечению из руды - 78,0-87% Металл из ковша разливали в 2 слитка весом по 30 кг. Содержание марганца в слитках колебалось в пределах 0,01-0,02% что находится в пределах точности его определения.

Предлагаемые брикеты позволяют получить преимущества:
1) Использовать в качестве восстановителя в брикетах обычно производимый сплав ферросилиций.

2) Восстановить из брикета значительную часть марганца, вносимого рудой.

3) Уменьшить угар кремния на 2-5% а расходуемый при этом кремний в основном расходовать полезно на восстановление марганца из руды.

4) При выплавке стали с содержанием ≈0,25% Si и 0,4-0,5% Mn не расходовать марганцевые ферросплавы.

Похожие патенты RU2064508C1

название год авторы номер документа
БРИКЕТ ДЛЯ ПРЯМОГО ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ 1994
  • Толстогузов Н.В.
  • Прошунин И.Е.
RU2090625C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БРИКЕТОВ ДЛЯ ПРЯМОГО ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ МАРГАНЦЕМ 1994
  • Толстогузов Н.В.
  • Прошунин И.Е.
  • Гуменный В.Ф.
  • Нохрина О.И.
RU2086675C1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ 1998
  • Айзатулов Р.С.
  • Протопопов Е.В.
  • Соколов В.В.
  • Комшуков В.П.
  • Буймов В.А.
  • Щеглов М.А.
  • Амелин А.В.
  • Шакиров К.М.
  • Пак Ю.А.
  • Ермолаев А.И.
  • Ганзер Л.А.
RU2135601C1
Экзотермический брикет для прямого легирования стали марганцем 1983
  • Толстогузов Николай Васильевич
  • Нохрина Ольга Ивановна
SU1079682A1
БРИКЕТ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ МАРГАНЦЕМ 2005
  • Наконечный Анатолий Яковлевич
  • Хабибулин Дим Маратович
RU2305140C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МАРГАНЦА ИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА МАРГАНЦЕВЫХ ФЕРРОСПЛАВОВ 1993
  • Толстогузов Н.В.
  • Нохрина О.И.
  • Рожихина И.Д.
  • Гуменный В.Ф.
RU2057195C1
Экзотермический брикет для легирования и раскисления чугуна 1984
  • Толстогузов Николай Васильевич
  • Ризберг Лев Вениаминович
  • Беликова Тамара Сергеевна
  • Шумский Андрей Владимирович
SU1186682A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ДЛЯ ПРЯМОГО ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ МАРГАНЦЕМ 2005
  • Наконечный Анатолий Яковлевич
  • Хабибулин Дим Маратович
RU2305139C1
Экзотермический брикет 1978
  • Толстогузов Николай Васильевич
  • Топильский Петр Васильевич
  • Друинский Моисей Иосифович
  • Меликаев Николай Павлович
  • Критинина Ольга Ивановна
  • Муковкин Валерий Дмитриевич
SU771168A1
Экзотермический брикет для прямого легирования стали марганцем 1984
  • Толстогузов Николай Васильевич
  • Радугин Владимир Алексеевич
  • Нохрина Ольга Ивановна
SU1157110A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 064 508 C1

Реферат патента 1996 года ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИЙ БРИКЕТ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ И ЛЕГИРОВАНИЯ СПОКОЙНОЙ СТАЛИ

Использование: черная металлургия, в частности, производство углеродистой и легированной стали. Сущность: экзотермический брикет содержит: мас. % ферросилиций 45%-ый - 41,5-50,0; руда марганцевая - 35,5-41,5; доломит - 10,0-12,0; ковшевой шлак сталеплавильного производства - 4,0-5,0; связующее - остальное. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 064 508 C1

Экзотермический брикет для раскисления и легирования спокойной стали, содержащий восстановитель, марганцевую руду, доломит и связующее, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ковшевой шлак сталеплавильного производства, а качестве восстановителя 45%-ный ферросилиций при следующем соотношении компонентов, мас.

Ферросилиций 45%-ный 41,5 50,0
Руда марганцевая 35,5 41,5
Роломит 10,0 12,0
Ковшевой шлак сталеплавильного производства 4,0 5,0
Связующее Остальное

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1996 года RU2064508C1

Баптизманский В.И
и др
Раскисление и легирование стали экзотермическими ферросплавами
- Киев, Техника, 1970, с
Способ получения молочной кислоты 1922
  • Шапошников В.Н.
SU60A1
Экзотермический брикет для прямого легирования стали марганцем 1983
  • Толстогузов Николай Васильевич
  • Нохрина Ольга Ивановна
SU1079682A1
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок 1922
  • Лапинский(-Ая Б.
  • Лапинский(-Ая Ю.
SU21A1

RU 2 064 508 C1

Авторы

Толстогузов Н.В.

Классен Э.Я.

Иванов Б.В.

Нохрина О.И.

Терентьев И.Ф.

Медников В.И.

Харламов А.А.

Кадуков В.Г.

Морозов В.К.

Гарифулин Ш.И.

Даты

1996-07-27Публикация

1993-03-15Подача