ШИХТОВАЯ ЗАГОТОВКА ДЛЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 1997 года по МПК C22B1/245 C21C5/52 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к электросталеплавильному производству.

В качестве шихтовой заготовки при выплавке стали широко применяется твердый передельный чугун по ГОСТ 805 80, используемый в мартеновском скрап-процессе и в дуговых электропечах. Применение данного материала при выплавке стали вызывает необходимость ввода твердого или газообразного окислителя.

Наиболее близкой к заявляемой является шихтовая заготовка в виде железорудных окатышей, залитых чугуном [1] Использование такой шихтовой заготовки позволяет сократить количество окислителя и улучшить условия дефосфорации. Однако отсутствие в составе шихтовой заготовки компонентов, обладающих десульфурирующими свойствами, не позволяет удалять серу, содержащуюся в чугуне, составляющем основу шихтовой заготовки.

Цель изобретения повышение степени десульфурации и дефосфорации металла.

Цель достигается тем, что шихтовая заготовка для сталеплавильного производства, включающая железорудные окатыши, чугун, дополнительно содержит материал, включающий оксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.

Железорудные окатыши 5,0 35,0
Материал, включающий оксид кальция 5,0 35,0
Чугун Основа
В качестве материала, включающего оксид кальция, она содержит агломерат при следующем соотношении компонентов, мас.

Железорудные окатыши 5,0 35,0
Агломерат 5,0 35,0
Чугун Основа
В качестве материала, включающего оксид кальция, она также содержит агломерат и чистый оксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.

Железорудные окатыши 5,0 35,0
Агломерат 3,0 20
Оксиды кальция 2,0 15,0
Чугун Основа
Агломерат имеет следующий состав, мас.

Fe 46,0 58,0
FeO 9,7 24,6
SiO₂ 5,2 12,1
CaO 6,3 14,3
Al₂O₃ 0,9 2,9
MgO 0,5 2,8
MnO 0,13 2,2
S 0,014 1,07
при основности
В процессе расплавления шихтовой заготовки оксиды железа, поступающие из железорудных окатышей, и оксиды кальция образуют шлаковую фазу, которая одновременно реагирует с серой и фосфором, способствуя рафинированию расплава от этих примесей. Развитая поверхность контакта чугун-оксиды ускоряет десульфурацию и дефосфорацию, а также позволяет совместить эти процессы.

Количество железорудных окатышей и материала, содержащего оксид кальция соответственно в пределах 5 35 и 5 35% обеспечивает достижение наилучших результатов. При содержании окатышей и материала, содержащего оксид кальция, менее 5% каждого компонента не достигается требуемой степени удаления серы и фосфора. В случае их содержания выше 35% каждого количество шлаковой фазы получается чрезмерным, увеличивая расход компонентов и затраты тепла на их расплавление, и не дает заметного повышения степени рафинирования.

Наиболее предпочтительным материалом, включающим оксид кальция, является агломерат в количестве 5 35% обладающий пониженной температурой плавления и содержащий предварительно подготовленную шлаковую фазу. Благодаря этому улучшаются условия рафинирования. При количестве агломерата менее 5% эффективность рафинирования снижается, так как большая часть оксидов железа расходуется на окисление углерода, кремния и марганца чугуна, что приводит к снижению оксидов железа в шлаковом расплаве и ухудшению дефосфорации. Содержание агломерата выше 35% является нежелательным, поскольку количество шлаковой фазы получается больше требуемого для удаления серы и фосфора.

Повышение эффективности рафинирующей способности компонентов шихтовой заготовки достигается за счет дополнительного ввода чистого оксида кальция при соответствующем сокращении количества агломерата. При этом основность шлака повышается до уровня 1,5 2,8, что отвечает условиям максимального вспенивания шлака и повышенной степени его удаления из печи вместе с экстрагированными им серой и фосфором. При доле чистого оксида кальция менее 2 мас. основность шлака увеличивается слабо, что снижает возможность рафинирования. При увеличении доли чистого оксида кальция выше 15 мас. основность шлака получается чрезмерно высокой, а жидкотекучесть его резко снижается. Поэтому увеличение количества чистого оксида кальция выше 15 мас. нерационально.

Максимальный эффект достигается, когда агломерат имеет основность в пределах 0,94 2,01 и приведенный выше химический состав. При этих значениях активность оксидов железа и оксидов кальция, а также вспенивающая способность шлака достигают максимальных значений, что обеспечивает более полную экстракцию серы и фосфора шлаком и их удаление. При основности как менее 0,9, так и более 2,01 шлак плохо вспенивается, а активность оксидов железа и оксидов кальция снижается.

Для оценки предлагаемого и известного материалов проведена серия плавок с применением состава материала как в указанных пределах, так и с выходом за их пределы.

Пример. Шихтовую заготовку получали путем заливки жидкого чугуна, расплавляемого в индукционной печи, в мульды разливочной машины чугуна, предварительно заполненные железорудными окатышами, материалом, включающим оксид кальция, в том числе агломератом, и известь. Полученную заготовку расплавляли в индукционной печи и определяли на основе анализа металла степень десульфурации и дефосфорации при различном составе шихтовой заготовки. Результаты опробования предлагаемой заготовки и известного материала приведены в таблице.

Приведенные данные показывают, что шихтовая заготовка предлагаемого состава обеспечивает повышение степени десульфурации на 15 36% и степени дефосфорации на 10 20%

Сущность изобретения: шихтовая заготовка для сталеплавильного производства дополнительно содержит материал, включающий оксид кальция, при следующем соотношении компонентов, мас. %: железнорудные окатыши 5 - 35; материал, включающий оксид кальция, 5 - 35; чугун - основа. Шихтовая заготовка в качестве материала, включающего оксид кальция, содержит агломерат. Шихтовая заготовка в качестве материала, включающего оксид кальция, содержит агломерат и чистый оксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас. %: железорудные окатыши 5 - 35; агломерат 3 - 20; чистый оксид кальция 2 - 15; чугун - основа. Агломерат в шихтовой заготовке имеет следующий химический состав, %: Fe 46,0 - 58,0; FeO 9,7 - 24,6; SiO₂ 5,2 - 12,1; CaO 6,3 - 14,3; Al₂O₃ 0,9 - 2,9; MgO 0,5 - 2,8; MnO 0,13 - 2,2; S 0,014 - 1,07 при основности CaO/SiO₂ = 0,94 - 2,01. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Шихтовая заготовка для сталеплавильного производства, включающая железорудные окатыши и чугун, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит материал, включающий оксид кальция, при следующем соотношении компонентов, мас.

Железорудные окатыши 5 35
Материал, включающий оксид кальция 5 35
Чугун Остальное
2. Заготовка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве материала, включающего оксид кальция, она содержит агломерат.

Железорудные окатыши 5 35
Агломерат 3 20
Оксид кальция 2 15
Чугун Остальное
4. Заготовка по пп.2 и 3, отличающаяся тем, что агломерат содержит следующие компоненты, мас.

Fe 46 58
FeO 9,7 24,6
SiO₂ 5,2 12,0
CaO 6,3 14,3
Al₂O₃ 0,9 2,9
MgO 0,5 2,8
MnO 0,13 2,2
S 0,014 1,07
а его основность CaO/SiO₂ 0,94 2,01.