СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ Российский патент 2008 года по МПК C21C7/04 C21C7/64 

Изобретения относятся к металлургии, а именно к способам рафинирования стали в ковшах.

Известен способ рафинирования стали, в котором в ковш с расплавом вводят порошковую рафинирующую смесь [1]. Порошковая рафинирующая смесь содержит алюминий, силикокальций, плавиковый шпат и известь. В расплав смесь вводят в виде порошка.

Недостатком указанного способа является большое количество неметаллических включений вследствие высокого содержания в смеси алюминия и плавикового шпата.

Плавиковый шпат разрушает дорогостоящие огнеупоры, применяемые при непрерывной разливке стали. Избыток в смеси алюминия приводит к выделению вредных веществ в виде фторидов, снижающих активность окиси кальция в шлаке, и к повышенному расходу извести. При избытке извести в смеси происходит взаимодействие ее с алюминием с образованием алюмината кальция, являющегося дополнительным источником неметаллических включений.

Помимо этого, порошковая смесь при вводе ее в ковш запыляет воздух, что ухудшает экологические условия труда.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ рафинирования стали, в котором в ковш с расплавом вводят рафинирующую смесь, содержащую 60÷80 мас.% обожженной извести, 1÷15 мас.% плавикового шпата, 10÷30 мас.% катализатора К-5. Смесь высыпают в виде порошка на дно ковша до выпуска плавки.

Данный способ по сравнению с указанным выше аналогом снижает число неметаллических включений за счет уменьшения количества плавикового шпата и отсутствия в составе металлического алюминия. Однако это снижение недостаточно. В данном способе состав смеси включает значительное количество обожженной извести, которая, как было указано ранее, способствует образованию тугоплавких алюминатов кальция, что увеличивает число неметаллических включений в стали.

Помимо этого, так как смесь в указанном способе высыпают на дно ковша в виде порошка, происходит насыщение влагой обожженной извести в смеси при ее приготовлении и подаче в расплав, а следовательно, снижается рафинирующая способность, увеличивается число неметаллических включений.

Отсюда основным недостатком наиболее близкого аналога является повышенное количество неметаллических включений.

Задача предлагаемого изобретения - устранение указанного недостатка, а именно снижение количества неметаллических включений в стали.

Дополнительной задачей предлагаемого изобретения является снижение количества вводимого в дальнейшем в расплав ферросилиция.

Поставленная задача достигается тем, что в способе рафинирования стали, в котором в ковш с расплавом вводят рафинирующую смесь, содержащую обожженную известь, согласно изобретению, смесь содержит шлак от производства лигатуры для титана и его сплавов 10÷80 мас.%, отходы производства абразивных кругов 5÷80 мас.%, утилизированные отходы карбидокремниевых огнеупоров 5÷60 мас.%, обожженную известь - остальное, при этом перед вводом в расплав смесь помещают в герметичную сгораемую полимерную оболочку.

Входящий в смесь шлак от производства лигатуры для титана и его сплавов имеет химический состав, приведенный в таблице 1.

Этот компонент смеси снижает ее температуру плавления, что, в свою очередь, способствует снижению количество неметаллических включений в стали.

Помимо этого, указанный шлак снижает количество неметаллических включений и за счет низкого содержания в нем серы и железа.

Таблица 1Компонент шлакаAl свободныйAl общийСаОFeSVСодержание компонента, мас.%15-1633-445-100,04-0,06менее 0,0050,04-0,65

Отходы производства абразивных кругов выполняют в смеси роль раскислителя шлака, так как содержат в своем составе углерод и карбид кремния. Углерод выгорает и перемешивает металл и шлак, увеличивая поверхность контакта для рафинирования металла. Карбид кремния при взаимодействии с кислородом металла и шлака снижает степень окисляемости и позволяет получать малоокисленный шлак с низким содержанием железа, повышает коэффициент удаления из металла серы, кислорода и неметаллических включений, которые восстанавливаются из оксидов или всплывают на поверхность при интенсивном перемешивании.

Входящие в состав смеси отходы карбидокремниевых огнеупоров усиливают рафинирующий эффект за счет удаления серы и кислорода.

Снижение количества шлака от производства лигатуры для титана и его сплавов менее 10 мас.%, снижение содержания в смеси отходов производства абразивных кругов, а также утилизированных отходов карбидокремниевых огнеупоров менее 5 мас.% не дает стойкий рафинирующий эффект и приводит к увеличению вязкости шлака.

Таблица 2.№ п/пСостав смесей,%Количество неметаллических включений в стали, баллы по шестибалльной шкалеКоличество серы в стали, %Количество кислорода в стали, %Шлак от производства лигатурыОтходы абразивного производстваУтилизированные отходы производства карбидокремниевых огнеупоровОбожженная известь1.9814650,0210,00912.10805520,0110,00763.4542,5102,520,0110,00634.80510530,0120,00825.81441150,0190,01006.30560520,0120,00727.94612650,0180,0094Известный способ---7050,0220,0110

Увеличение содержания шлака более 80 мас.%, отходов производства абразивных кругов более 80 мас.% и утилизированных отходов огнеупоров более 60 мас.% приведет к повышению температуры плавления шлака и также к снижению рафинирующей способности.

Подача смеси в герметичной сгораемой полимерной оболочке также способствует снижению в расплаве неметаллических включений, преимущественно тугоплавких алюминатов кальция, т.к. практически вся известь взаимодействует с серой из металла. Это достигается снижением количества извести в смеси и устранением увлажнения извести при транспортировке смеси в расплав за счет упаковки смеси в оболочку.

Следует отметить, что после введения рафинирующей смеси в расплав для окончательного раскисления металла добавляют, как правило, ферросилиций. Заявляемая в способе смесь за счет более высокой степени очистки от неметаллических включений позволяет снизить количество вводимого в дальнейшем раскислителя - ферросилиция, являющегося дорогостоящим материалом.

Способ рафинирования стали осуществляется следующим образом.

Предварительно измельчают компоненты смеси, известь обжигают, производят дозирование компонентов. Затем перемешивают компоненты в смесителе и упаковывают в герметичную оболочку, преимущественно из полимеров, не содержащих азот. Затем упакованную смесь подают в ковш с расплавленной сталью. Подачу смеси можно осуществлять на поверхность расплава или в струю при заливке.

Согласно предлагаемому способу были подвергнуты рафинированию нержавеющие и углеродистые стали, получаемые на установке МНЛЗ ООО "ЧМЗ". Смесь упаковывали в полиэтиленовые оболочки. Данные испытаний сведены в таблицу 2.

Как видно из таблицы, количество неметаллических включений сократилось на 33-40%, в частности серы на 45-50%, кислорода на 25-43%. Количество ферросилиция снизилось в 20-30 раз. Стоимость смеси снизилась на 40%. Предлагаемый способ найдет применение на металлургических заводах, преимущественно в цехах с установками МНЛЗ, при производстве углеродистых и нержавеющих сталей.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1122709, Порошковая рафинирующая смесь, М., Кл.³ С21С 7/02 от 07.11.84.

2. Авторское свидетельство СССР №418528, Смесь для обработки жидкого металла, М., Кл. С21С 7/02, от 05.03.74.

Изобретение относится к металлургии, а именно к рафинирующей смеси, используемой при ковшевой обработки стали, преимущественно в цехах с установками МНЛЗ. В ковш с расплавом вводят рафинирующую смесь, содержащую шлак от производства лигатуры для титана и его сплавов 10÷80 мас.%, отходы производства абразивных кругов 5÷80 мас.%, утилизированные отходы карбидокремниевых огнеупоров 5÷60 мас.%, обожженную известь - остальное. Перед вводом в расплав смесь помещают в герметичную сгораемую полимерную оболочку. Изобретение позволяет сократить количество неметаллических включений на 33÷40%, в частности серы на 45÷50%, снизить стоимость рафинирующей смеси на 40%, уменьшить количество вводимого в дальнейшем ферросилиция в 20÷30 раз. 2 табл.

Способ рафинирования стали, включающий ввод в ковш с расплавом рафинирующей смеси, содержащей обожженную известь, отличающийся тем, что рафинирующая смесь содержит шлак от производства лигатуры для титана и его сплавов 10÷80 мас.%, отходы от производства абразивных кругов 5÷80 мас.%, утилизированные отходы карбидокремниевых огнеупоров 5÷60 мас.%, обожженную известь - остальное, при этом перед вводом в расплав смесь помещают в герметичную сгораемую полимерную оболочку.