СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТАЛИ В КОВШЕ Российский патент 2014 года по МПК C21C7/00 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к раскислительным рафинировочным смесям, используемым при внепечной обработке металла на агрегате «печь-ковш».

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является смесь для обработки стали в ковше, раскрытая в описании технологии внепечной обработки металла на агрегате «печь-ковш» при производстве низкокремнистой стали, включающая раскислитель, материал, содержащий CaF₂ в виде плавикового шпата, кусковую и порошкообразную флюидизированную известь (RU №2465340).

Недостатком известной смеси является высокие материальные затраты на формирование смеси с использованием в больших количествах (более 500 кг на плавку) плавикового шпата, трудности в создании условий для удаления серы при введении обрабатывающей смеси, повышенный угар раскислителя и износ футеровки.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности смеси в процессе ковшевой обработки

Технический результат - создание в ковше условий для достижения глубокой десульфурации стали с минимальным использованием CaF₂, повышения стойкости футеровки ковшей и улучшения экологической обстановки окружающей среды.

Технический результат достигается тем, что известная смесь для обработки стали в ковше, включающая раскислитель, материал, содержащий CaF₂ и известь, по предложению, в качестве материала, содержащего CaF₂, она содержит флюс следующего состава: 23-43% MgO, 25-45 Al₂O₃,10-20% SiO₂, 5-10% СаО и 2-7% CaF₂, при соотношении компонентов в смеси, масс. %:

Раскислитель 10-35; Флюс 5-20; Известь остальное

Смесь в качестве раскислителя может содержать AI и/или FeAI. Предложенная раскислительная смесь в результате включения в ее состав флюса с определенными соотношениями компонентов позволяет получить в ковше рафинировочный шлак системы MgO - Al₂O₃ - SiO₂ - CaO - CaF₂; насыщенный по содержанию (MgO), образующий значительное количество легкоплавких фаз и обладающий пониженной вязкостью.

Оптимальное содержание компонентов в используемом флюсе составляет: 23-43% MgO, 25-45% Al₂O₃, 10-20% SiO₂, 5-10% CaO и 2-7% CaF₂, которое при заявленном количестве флюса и извести в смеси обеспечивает рафинирование металла от вредных примесей и снижение износа периклазоуглеродистой футеровки ковша.

При содержании MgO во флюсе менее 23% формируемый в ковше рафинировочный шлак из-за высокой агрессивности к переклазоуглеродистой футеровке не обеспечивает высокой стойкости ковшей. При содержании MgO в интервале 23-43% формируемый в ковше рафинировочный шлак обеспечивает глубокую десульфурацию металла и высокую стойкость периклазоуглеродистой футеровки ковшей. Дальнейшее повышение концентрации MgO во флюсе приводит к тому, что формируемый в ковше шлак смещается в гетерогенную область. Такой шлак не обеспечивает глубокой десульфурации металла и высокой стойкости футеровки ковшей.

Для эффективного использования смеси при обработке металла в ковше состав компонентов смеси, в рамках предложенного состава, выбирается с учетом получения в печи ковше рафинировочного шлака при основности (CaO)/(SiO₂)=2,5÷6,0 и отношении (CaO)/(Al₂O₃)=1,0÷6,0. Состав смеси, обеспечивающий получение рафинировочного шлака при соотношении компонентов в нем за пределами приведенных отношений, не позволяет получить оптимальные рафинирующие свойства шлака.

Магнезиальный флюс, входящий в состав смеси, используют в виде брикета.

Оптимальный химический состав флюса в брикетах: 23-43% MgO, 25-45% Al₂O₃,10-20% SiO₂, 5-10% CaO и 2-7% CaF₂.

Заявленная смесь для обработки стали в ковше была испытана на 450 плавках при выплавке трубных марок стали. Выплавку осуществляли в 135 т дуговых сталеплавильных печах. Выпуск металла производили в ошлакованный ковш. Количество гарнисажного шлака в ковше 9,5-13 кг/т. Формирование шлаковой смеси осуществляли в ковше на выпуске из печи присадками магнезиального флюса при различных соотношениях заявленного состава, присадками извести и алюминия и последующими присадками извести и алюминия на установке «ковш-печь».

Пример

Магнезиальный флюс, содержащий, масс. %: MgO 43; Al₂O₃ 20; SiO₂ 20; СаО 10; CaF₂ 7, массой 200 кг, гранулированный алюминий 220 кг и известь 650 кг загрузили в ковш на выпуске. Дополнительно присадили 1000 кг извести и 50 кг алюминиевой проволоки после поступления плавки на установку «ковш-печь». Количество гарнисажного шлака в ковше составляло 13 кг/т металла.

Общий расход компонентов смеси составил:

Раскислитель (суммарный расход Al) 270 кг (12,7%) Флюс 210 кг (9,5%) Известь 1650 кг (77,8%)

что в пересчете на тонну металла при расходе смеси 15,7 кг/т составило Флюса 0,785 кг/т; Извести 13,345 кг/т; Alмет 1,57 кг/т. Продолжительность обработки на установке «ковш-печь» 55 мин. Содержание серы в металле после завершения обработки стали в ковше смесью составило 0,004%.

Примеры испытаний различных составов флюса в смеси и расходов компонентов, формирующих смесь, и влияние полученной смеси на содержание серы в трубной стали после завершения обработки приведены в таблицах 1-5. В результате обработки содержание серы состаляло 0,002-0,005%.

Приведенные примеры в рамках предложения не исчерпывают все возможные варианты формирования смеси и допускают иные варианты создания смеси в ковше путем варьирования, например времени присадок.

Применение заявленной смеси, формируемой в ковше с использованием в качестве раскислителя алюминия и/или ферроалюминия в количестве 10-35%, магнезиального флюса в количестве 5-20% и извести - остальное, позволяет гарантировано получать сталь с содержанием серы не более 0,005%, достичь увеличения стойкости футеровки ковшей на 10-15% с минимальной экологической нагрузкой на окружающую среду.

Таблица 1 № Состав флюса, % Расход смеси, кг/т* CaO CaO Сера в металле   MgO Al₂O₃ SiO₂ CaO CaF₂ Флюс Известь Alмет SiO₂ Al₂O₃ 1 43 20 20 10 7 0,44 7,48 0,88 3,93 6,04 0,005 2 40 25 20 9 6 0,88 7,04 0,88 3,72 5,53 0,005 3 33 38 16 8 5 1,32 5,72 1,76 3,33 2,7 0,003 4 30 45 14 7 4 1,496 4,664 2,64 3,05 1,72 0,002 5 26 44 20 6 4 1,76 3,96 3,08 2,75 1,4 0,003 6 23 45 15 10 7 1,76 3,96 3,08 2,8 4 1,4 0,004 *- при общем расходе смеси 8 кг/т, и гарнисажного ковшевого шлака 13 кг/т

Таблица 2 № Состав флюса, % Расход смеси, кг/т* CaO CaO Сера в металле MgO A1₂O₃ SiO₂ CaO CaF₂ Флюс Известь Alмет SiO₂ Al₂O₃ 1 43 20 20 10 7 0,785 13,345 1,57 5,46 5,22 0,004 2 40 25 20 9 6 1,57 12,56 1,57 5,03 4,72 0,003 3 33 38 16 8 5 2,355 10,205 3,14 4,35 2,16 0,003 4 30 45 14 7 4 2,669 8,321 4,71 3,87 1,32 0,002 5 26 44 20 6 4 3,14 7,065 5,495 3,32 1,04 0,003 6 23 45 15 10 7 3,14 7,065 5,495 3,49 1,05 0,002 * - при общем расходе смеси 15,7 кг/т, и гарнисажного ковшевого шлака 13 кг/т

Таблица 3 № Состав флюса, % Расход смеси, кг/т* CaO CaO Сера в
металле MgO Al₂O₃ SiO₂ CaO CaF₂ Флюс Известь Alмет Al₂O₃ SiO₂ 1 43 20 20 10 7 0,85 14,45 1,7 5,74 5,13 0,004

2 40 25 20 9 6 1,7 13,6 1,7 5,27 4,63 0,003 3 33 38 16 8 5 2,55 11,05 3,4 4,54 2,1 0,002 4 30 45 14 7 4 2,89 9,01 5,1 4,02 1,28 0,004 5 26 44 20 6 4 3,4 7,65 5,95 3,42 1,01 0,003 6 23 45 15 10 7 3,4 7,65 5,95 3,61 1,02 0,003 * - при общем расходе смеси 17 кг/т, и гарнисажного ковшевого шлака 13 кг/т

Таблица 4 № Состав флюса, % Расход смеси, кг/т* CaO CaO Сера в металле   MgO Al₂O₃ SiO₂ CaO CaF₂ Флюс Известь Alмет SiO₂ Al₂O₃ 1 43 20 20 10 7 0,785 13,345 1,57 5,9 5,08 0,003 2 40 25 20 9 6 1,57 12,56 1,57 5,4 4,59 0,002 3 33 38 16 8 5 2,355 10,205 3,14 4,64 2,07 0,002 4 30 45 14 7 4 2,669 8,321 4,71 4,1 1,26 0,002 5 26 44 20 6 4 3,14 7,065 5,495 3,47 0,99 0,005 6 23 45 15 10 7 3,14 7,065 5,495 3,67 1 0,005 * - при общем расходе смеси 15,7 кг/т, и гарнисажного ковшевого шлака 11,5 кг/т

Таблица 5 № Состав флюса, % Расход смеси, кг/т* CaO CaO Сера в металле MgO Al₂O₃ SiO₂ CaO CaF₂ Флюс Известь Alмет SiO₂ Al₂O₃ 1 43 20 20 10 7 0,785 13,345 1,57 6,7 4,9 0,004 2 40 25 20 9 6 1,57 12,56 1,57 6,06 4,41 0,003 3 33 38 16 8 5 2,355 10,205 3,14 5,14 1,96 0,002 4 30 45 14 7 4 2,669 8,321 4,71 4,51 1,18 0,003 5 26 44 20 6 4 3,14 7,065 5,495 3,74 0,92 0,005 6 23 45 15 10 7 3,14 7,065 5,495 3,99 0,93 0,005 * - при общем расходе смеси 5,7 кг/т, и гарнисажного ковшевого шлака 9,5 кг/т

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к раскислительным рафинировочным смесям при внепечной обработке металла на агрегате печь-ковш. В качестве материала, содержащего CaF₂, используют флюс следующего состава, мас.%: 23-43 MgO, 25-45 Al₂O₃, 10-20 SiO₂, 5-10 CaO и 2-7 CaF₂. Смесь содержит, мас.%: раскислитель 10-35, флюс 5-20, известь остальное. Изобретение позволяет гарантировано получать сталь с содержанием серы не более 0,005%, увеличивает стойкость футеровки ковшей на 10-15% с минимальной экологической нагрузкой на окружающую среду. 1 з.п. ф-лы, 5 табл. ,1 пр.

1. Смесь для обработки стали в ковше, содержащая раскислитель, содержащий CaF₂ материал и известь, отличающаяся тем, что в качестве содержащего CaF₂ материала используется флюс следующего состава, мас.%: 23-43 MgO, 25-45 Al₂O₃, 10-20 SiO₂, 5-10 CaO и 2-7 CaF₂, при соотношении компонентов в смеси, мас. %:
Раскислитель 10-35 Флюс 5-20 Известь остальное

2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве раскислителя используется Al и/или FeAl.