Науглероживатель стали Советский патент 1992 года по МПК C21C5/28 C21C7/00 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к технике науглероживания стали.

Известен способ, по которому углерод- содержащий материал вдувают в ванну через фурму в конце продувки.

При реализации указанного способа усложняется конструкция фурм,увеличивается их износ и уменьшается процент усвоения науглероживателя за счет частичного его использования на раскисление стали.

Известен науглероживатель стали в виде брикетов, содержащих 40-50% литейного шлама, 10-15% извести и 35-45% углеродистого материала. Этот материал имеет плотность, способствующую успешному вовлечению его в сталь и более полному усвоению углерода.

Однако низкое содержание в науглеро- живателе углеродистого материала ведет к увеличению его массового расхода, а следовательно, к дополнительному перегреву стали над температурой ликвидуса с целью компенсации охлаждающего действия присадки науглероживателя. Это же обстоятельство приводит к сужению диапазона науглероживания, науглероживание на 0,10% и более сопряжено с трудностями, обусловленными необходимостью перегрева стали.

Кроме того, необходимость брикетирования удорожает науглероживатель, а входящая в его состав известь способствует гидратации продукта при хранении, что может привести к выбросам расплава из ковша при сливе стали.

Известен металлургический материал для науглероживания, получаемый из порошков кокса и железа с размерами частиц 1 мм и менее со связкой с образованием окатышей или брикетов.

Данный материал можно успешно использовать для науглероживания стали в плавильном агрегате, однако для науглероживания в ковше (конвертерная сталь науг(Л

С

со со

4 00

лерожиаается преимущественно в ковше) его применение ограничено ввиду охлаждающего действия на сталь, обусловленного необходимостью расплавления железного порошка. Таким образом, науглероживание в ковше более чем на 0,10% углерода требует существенного перегрева металла. Кроме того, при сливе переокисленного металла возможны выбросы его из ковша газообразными продуктами раскисления стали углеродом науглероживателя и с повышением температуры выпускаемого металла раскисление углеродом усиливается.

Известен реагент, содержащий, %: пи- рокарбон 5-45; алюминий 1-10; чугун остальное.

В отличие от описанных науглерожива- геля стали и материала для науглероживания реагент содержит в своем составе алюминий, придающий ему некоторый рас- исляющий эффект, что способствует предотвращениювыбросовпринауглероживании стали в ковше и более полному усвоению углерода.

Однако наличие в составе реагента 45% чугуна не позволяет применять его для науглероживания стали в ковше более чем на 0,10% углерода, так как в этом случае необходим существенный перегрев металла перед выпуском для расплавления железа. Кроме того, наличие в составе реагента алюминия ведет к его удорожанию, при этом его массовое применение становится невозможным.

Наиболее близким к предлагаемому является способ науглероживания стали в ковше эпектродным порошком (практически чистый углерод) фракции до 1,5 мм с подачей его на глрую металла.

При использовании известного материала в качестве науглероживателя расширяются пределы науглероживания стали без существенного перегрева ее перед выпуском.

Однако при сливе переокисленного материала, что имеет место в конвертерных цехах, часть электродного порошка неизбежно расходуется на раскисление стали с образование оксида углерода, что снижает степень усвоения углерода сталью, а также может привести и приводит к выбросам расплава из ковша.

Кроме того, в процессе транспортировки электродного порошка к расходным бункерам конвертерного отделения и особенно пои присадке его в ковш при сливе стали значительная его доля (до 30%) теряется в виде пыли, что загрязняет атмосферу цеха, а также ведет к перерасходу науглероживателя.

Цель изобретения - предотвращение выбросов расплава из ковша, повышение усвоения углерода сталью, уменьшение потерь науглероживателя в виде пыли при транспортировке и присадке в ковш на сливе и, как следствие, уменьшение загрязнения атмосферы цеха.

Поставленная цель достигается тем, что нау тле рожи ватель на основе углерода до0 полнительно содержит карбид кремния при следующем соотношении компонентов, %: углерод 80-90; карбид кремния 6-16; зола остальное, и имеет фракционный состав 2-8 мм. При этом суммарное содержание угле5 рода и карбида кремния в науглероживате- ле не менее 96% по массе, а золы не более 4% по массе. Например, при содержании углерода 85% карбида кремния будет 11%, золы 4%.

0Зола является сопутствующим продуктом процесса получения науглероживателя, содержит , CaFe02, SiOa, S и существенного влияния на технологические свойства науглероживателя не оказывает.

5 Однако исключение золы приводит к усложнению технологии получения науглероживателя и его удорожанию.

Сочетание указанных компонентов в предлагаемом науглероживателе позволяет

0 предотвратить выбросы расплава из ковша, так как входящий в состав науглероживателя карбид кремния легко превращается в жидкой стали в ферросилиций, кремний которого связывает кислород, растворенный в

5 стали, предотвращая или сводя к минимуму раскисление углеродом и образование газообразных продуктов.

Кроме того, за счет экзотермичности реакций окисления кремния предлагаемый на0 углероживатель позволяет производить науглероживание в широких пределах без перегрева стали перед выпуском, тогда как раскисление стали углеродом известного науглероживателя по реакции

5 (FeO) + С Fe СО

идет с поглощением тепла и требует

корректировки температуры стали перед

выпуском сучетом возможной потери тепла.

Вследствие снижения активности кис0 лорода в расплаве за счет взаимодействия его с кремнием достигается более полное усвоение углерода науглероживателя сталью.

Предотвращение потерь науглерожива5 теля в виде пыли достигается за счет применения предлагаемого материала в виде гранул размером 2-8 мм,

Ограничение содержания углерода (80- 90%) обусловлено тем, что при содержании его менее 80% содержание карбида кремния достигает более 16% и науглерожива- тель становится неприменим для кипящих марок стали. При содержании углерода более 90% содержание карбида кремния снижается до значения менее 6% и раскисляющий эффект исчезает, что приводит к потерям углерода на раскисление и появлению вероятности выбросов.

Ограничение фракционного состава (2- 8 мм) вызвано тем, что при размере зерен менее 2,0 мм появляется пылеунос, а при увеличении размера зерен выше 8,0 мм часть науглероживателя не усваивается металлом.

Кроме того, науглероживатель значи- тельно дешевле электродного порошка.

П р и м е р 1. На плавке массой 140 т № 348776 СтЗпс содержание углерода в стали перед выпуском составило 0,08%. В ковш присадили 1,43 кг/т науглероживателя с со- держанием, %: углерод 85; карбид кремния 11; зола остальное, фракции 0,08-2,0 мм с массовой долей фракции 1,0 мм 60%. При присадке науглероживателя наблюдалось сильное пыление. Содержание углерода в готовой стали 0,15%, усвоение углерода науглероживателя 58%.

Пример 2. На плавке массой 140 т Мг 359326 СтЗпс содержание углерода в стали перед выпуском составило 0,10%. Присади- ли 1,67 кг/т науглероживателя, содержащего, %: углерод 85; карбид кремния 11; зола остальное, фракции 8-10 мм. Пыления не наблюдалось, но по ходу выпуска часть науглероживателя плавала в шлаке. Содержа- ние углерода в готовой стали 0,20%, усвоение углерода 60%.

Пример 3, На плавке массой 140 т № 348793 Ст5пс содержание углерода перед выпуском составило 0,09%. В ковш приса- дили 3,2 кг/т науглероживателя фракции 2-8 мм с содержанием, %: углерод 91; карбид кремния 5; зола остальное. В готовой стали получено углерода 0,30%. Это соответствует усвоению углерода на 72%, что ниже в сравнении с электродным порошком (75). В ковше в начале выпуска наблюдалось вскипание металла.

Пример 4. На плавке массой 140 т № 348791 Ст5пс содержание углерода пе- ред выпуском составило 0,06%, В ковш присадили 3,8 кг/т науглероживателя фракции 2-8 мм с содержанием, %: углерод 90; карбид кремния 6; зола остальное. В готовой

стали содержание углерода 0,33%, что соответствует усвоению 79% (по сравнению с электродным порошком).

Пример 5. На плавке массой 140 т № 348796 Ст20тр содержание углерода перед выпуском составило 0,04%. В ковш присадили 1,0 кг/т науглероживателя фракции 2-8 мм, содержащего, %; углерод 85; карбид кремния 11, зола остальное. В готовой стали содержание углерода 0,115%, что соответствует усвоению 88 %.

Пример 6. На плавке массой 140 т № 348795 Ст2кп содержание углерода перед выпуском составило 0,07%. В ковш присадили 0,86 кг/т науглероживателя фракции 2-8 мм с содержанием %; углерод 80; карбид кремния 16; зола остальное. Содержание углерода готовой стали 0,135%, что соответствует усвоению 96%. Кипение стали в изложницах после разливки удовлетворительное.

Пример 7. На плавке массой 140 т № 348798 Ст2пс (задано Ст1кп) содержание углерода перед выпуском 0,07%.В ковш присадили 0,8 кг/т науглероживателя фракции 2-8 мм с содержанием, %: углерод 79; карбид кремния 17. В готовой стали содержание углерода составило 0,13%, что соответствует усвоению 98%, однако кипение стали в изложницах вялое и вместо заданной марки Ст1кп получена сталь марки Ст2пс.

Формула изобретения

1.Науглероживатель стали, содержащий полидисперсный углеродистый материал, отличающийся тем, что, с целью предотвращения выбросов расплава из ковша и повышения степени усвоения углерода сталью, он дополнительно содержит карбид кремния и золу при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Углерод80-90

Карбид кремния 6-16 ЗолаОстальное

2.Науглероживатель по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что суммарное содержание в нем углерода и карбида кремния составляет 96% мае. %.

3.Науглероживатель по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения запыленности в цехе за счет устранения потерь с пылеуносом при транспортировке и сливе стали, он имеет фракционный состав 2-8 мм.

Сущность изобретения: науглерожива- тель содержит, %: углерод 80-90; карбид кремния 6-16; зола остальное. Суммарное содержание в нем углерода и карбида кремния составляет 96 мас.%. Характеристика наугле- роживателя: фракционный состав 2-8 мм, усвоение углерода в стали до 98%. 2 з.п. ф-лы.