Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса Советский патент 1989 года по МПК C21C7/64 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при 1фоизводстве стали в агре1 атах с основной футеровкой.

Целью изобретения является повышение качества металла.

Предаюженная шлакообразуюшая смесь для сталеплавильного процесса содержит известь (известняк), шлак вторичной переработки алюминия, углеродсо- держащий материал и металлические ни- кельсодержащие отходы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Известняк56-68

Шлак вторичной переработки алюминия 23-34

Углеродсодержащий

материал5-8

Отходы никельсодер-

жащих сталей2-4

Известь (известняк) предназначена для формирования активного основного шлака, обеспечивающего развитие процессов дефосфорации и десульфурации. Снижение содержания извести в смеси менее 56 мас.% приводит к уменьшению основности пишма и, следовательно, его рафинирующей способности по отношению к сере и фосфору. При содержании извести в смеси свыше 68 мас.% снижается скорость формирования шлаковой фазы. Шлаковая фаза при этом обладает высокой степенью гетерогенности, твердая фаза представлена тугоплавкими кристаллами силикатов кальция. Все это негативно влияет на°разЬо

ND

витие процессов дефосфорации и десуль фурации металла.

Шлак вторичной переработки алюмиг ния интенсифицирует процесс ассимиля- ции извести, а также быстро повышает температуру печного шлака при экзотермическом окислении корольков алюминия , что особенно важно в условиях передела хромсодержадих шихт, так как это препятствует развитию процесса окисления хрома и формированию тугоплавкого малоактивного шлака. Содержание этого материала в смеси менее 23 мас.% не обеспечивает высокой скорости формирования шлаковой фазы, и последняя обладает низкой рафинировочной способностью. Увеличение содержания шлака вторичной переработки алюминия свыше 34 мас.% увеличи- вает концентрацию в печной шлаковой ,фазе диоксида кремния, снижая при этом ее основность и, соответствен- JHO, рафинировочные свойства.

Углеродсодержащий материал пред- назначен для увеличения поверхности контакта металла и ишака, а также повышения восстановительного потенциала последнего. Это обеспечивает интенсификацию процесса десульфу- рации и дефосфорации, удаления газов и неметаллических включений. Увеличение поверхности шлакометалли- ческой фазы происходит за счет выделения газообразного оксида углерода. Повышение восстановительного потенциала шлаковой фазы в сталеплавильном агрегате препятствует образованию тугоплавких хромистых шпинелей, снижающих жидкоподвижность шлака и, соответственно, значения его рафинировочных свойств. Материал, содержащий металлический никель, повышает активность углерода, а следовательно, интенсифицирует действие рассмотренных процессов.

В качестве углеродсодержащего материала могут применяться кокс, графкт аморфный литейный, графит кристаллический (серебристый) ли- -тейный. Использование углеродсодержащего материала в количестве менее 5 мас.% снижает значения восстановительного потенциала шлаковой фазы, поверхности контакта металла и шлака, а следовательно, ухудшается качество металла. Расход углеродсодержащего материала свыше 8 мас.%

5 0

5 о 5 О

5

5

связан с резким снижением концентрации оксидов железа в шлаке и, соответственно, уменьшением скорости ассимиляции извести, увеличением степени гетерогенности шлака.

В качестве материала, содержащего металлический никель, используется мелкая стружка, получаемая при механической обработке сталей, легиро Йн- ных никелем. Применение материала, содержащего металлический никель в количестве менее 2 мас.%, снижает значения восстановительного потенциала шлака, поверхности контакта шлакоме- таллической фазы и, соответственно, качества металла. Количество этого материала в составе смеси свьш1е 4 мас.% связано с формированием малоактивного тугоплавкого шлака.

Использование шлака вторичной переработки алюминия в совокупности с материалом (лом и отходы сталей, содержащих никель) создает в сталеплавильном агрегате условия, приближенные к условиям процесса восстановительной дефосфорации. Металлический алюминий шлака вторичной переработки алюминия раскисляет печной шлак и восстанавливает кальций из оксида кальция шлакового расплава. Металлический кальций в условиях раскисленного шлака взаимодействует с фосфором металла по схеме

ЗСа + 2Р : Ca,,Pi, связывая фосфор в фосфидную форму. Однако этот процесс возможен при концентрации углеродсодержащего материала в смеси не более В мас.%. В противном случае, как это имеет место в известной схеме, металлический кальций связывается углеродом с образованием карбида кальция вместо ,. В случае использования известной смеси процесс восстановительной дефосфорации подавлен процессом образования карбида кальция. Вместе с тем углерод- содержащий материал должен интенсифицировать массообменные процессы шлако- металлической фазы с целью снижения концентрации неметало ических включений и газов в металле. Углеродсодержащий материал в количестве 5-8 мас.% обеспечивает высокую скорость массо- обменных процессов только при наличии материала, повышающего активность углерода. Наиболее эффективным материалом, повьщ1ающим активность углерода, является никельсодержащий. Однако

повышение активности углерода возможно только при использовании металлического никельсодержащего материала. Применение никельсодержащего материала с оксидными компонентами (каковым является, в частности, отвальный конечный ошак производства ферроникеля) недопустимо, так как при происходит обратный процесс снижения активности углерода, а также его расходование на восстановление оксидов.

Произведена сравнительная оценка аналогичных параметров выплавки стали с использованием предложенной и известной шлакообразующих сталей.

Предложенную шлакообразующую смесь загружали в периоды завалки- плавления (мартеновская печь), дополнительно - в окислительный (электродуговая печь). Расход смеси для мартеновской плавки 6-10 кг/т стали, электродуговой - 5-8 кг/т.

В табл.1 представлены варианты количественных составов смесей, которые были использованы при выплавке стали; в табл.2 и 3 - данные влияния состава шлакообразующей смеси на физи ческие свойства шлака и качество металла при мартеновской и электродуговой плавке соответственно.

Выплавка стали с использованием предложенной смеси по сравнению с известной (табл.2 и 3) повышает качество металла за счет снижения концентрации серы на 13,64-27,3% (мартеновский процесс) и 15-30% (электродуговой процесс), фосфора - на 18,2- 27,3% (мартеновский процесс) и 21,4- 28,6% (электродуговой процесс), кислорода - на 18-26,2% (мартеновский процесс) и 8-12% (электродуговой процесс), водорода - на 11,1-16,7% (мар- теновский процесс) и 11,1-18,5% (электродуговой процесс),неметалли0

5

0

5

0

5 0 5

ческих включений - на 22,7-31,82% (мартеновский процесс) и 15,8-26,3% (электродуговой процесс).

Определяющая роль в достижении положительного эффекта от использования предложенной смеси отводится шлаковой фазе, значения температуры солидуса которой, по сравнению с известной смесью, ниже на 20-40°С (мартеновский и электродуговой процессы), а вязкости - на 0,1-0,2 Н-с/м (мартеновский процесс) и 0,15-0,25 Н С/м (электродуговой процесс). Кроме того, время плавления натурных шлаковых образцов сокращается на 1-2 мнн (мартеновский процесс) и 1-3 мин (электродуговой процесс).

Применение предложенной шлакообразующей смеси для сталеплавильного процесса, по сравнению с известной, позволяет повысить качество металла за счет снижения концентрации вредных примесей (серы, форсфора) ,газов и неметаллических включений путем активного формирования легкоплавкой шлаковой фазы.

Формула изобретения

Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса, содержащая известняк, шлак вторичной переработки алюминия и углеродсодержащий материал, отличающаяся тем, что, что, с целью повышения качества металла, она дополнительно содержит отходы никельсодержащих сталей при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Известняк56-68

Шлак вторичной переработки алюминия 23-34 Углеродсодержащий материал5-8

Отходы никельсодержащих сталей 2-4

Таблица 1

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в агрегатах с основной футеровкой. Целью изобретения является повышение качества металла. Шлакообразующая смесь для сталеплавильного процесса содержат, мас.%: известь (известняк) 56-68

шлак вторичной переработки алюминия 23-34

углеродсодержащий материал 5-8

отходы никельсодержащих сталей 2-4. Применение шлакообразующей смеси позволяет повысить качество металла за счет снижения концентрации вредных примесей (серы на 14-30% и фосфора на 18-28%), газов и неметаллических включений путем активного формирования легкоплавкой шлаковой фазы. 3 табл.

ест

56 68 62 54 71

73 68 67

72,5

34

23

28,5

36

20

75

28 26

15

В качестве материала, содержащего металлический никель, использовали лом и отходы сталей, содержащих никель (группы Б13).

ест-

1220 1240 1230 1250 1270 1220 1310 1260 1250

1260

0,4 0,5 0,45 0,7 0,65 0,25 ,0,9 0,6 0,55

0,6

6

7

6,5

9,5

9

А,5

13

9

8,5

8

2

4

3

Г

6

10

11

4

12,5

Таблица 2

0,027 0,024 0,025 0,030 0,032 0,038 0,034 0,030 0,029

0,045

0,050,

0,046

0,05

0,070

0,048

0,055

0,080

0,076

3,0 3,2 3,1 3,5 3,9 3,4 3,6 А,2 4,0

0,033 0,061 3,6

0,015 0,017 0,016 0,020 0,022 0,019 0,020 0,022 0,021

0,022

Таблица 3