Способ получения флюса для сталеплавильного производства Советский патент 1992 года по МПК C21C5/36 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам получения флюсов специальных составов для интенсификации процесса шлаке.образования при конвертировании чугуна.

В кислородно-конвертерном производстве для улучшения шлакового режима плавки используются различные виды флюсов. В состав флюсов входят окислы железа, которые способствуют более раннему наведению шлака за счет ускорения ассимиляции извести.

В период интенсивного обезуглероживания выделяющийся при этом СО восстанавливает из шлака окислы железа и шлак сворачивается, при этом увеличивается угар металла, ухудшается десульфурация и де- фосфорация. Особенно часто сворачивание шлака наблюдается при конвертировании чугуна с низким содержанием марганца, окислы марганца в шлаке в период интенсивного обезуглероживания, обладая меньшей восстановимостью препятствуют сворачиванию шлака.

Известные способы получения флюса для конвертерного производства не позволяют получить продукт с достаточным содержанием окислов марганца без существенного снижения качества из-за высокого содержания в марганцевой руде окислов кремния.

Известен способ получения флюса для сталеплавильного производства, включая обжиг в трубчатой печи материала, состоящего из известняка с ферритной добавкой, содержащей не более 1-3% кремнезема, с отношением окиси железа к окиси кальция в ней, равным 2-3, количество добавки составляет 20-30% от общей массы материала, загружаемого в печь, а температура факела в зоне обжига поддерживается в пределах 1400-1500°С.

сл

с

VJ

4. СЛ

VI VI о

Однако известный способ получения флюса не позволяет получать продукт, обеспечивающий гетерогенный, жидкоподвиж- ный шлак в период интенсивного обезуглероживания, флюс обеспечивает только ранее шлаконаведение за счет ускорения ассимиляции извести...

Высокая скорость процесса обезуглероживания в середине продувки приводит к большому выделению СО, который в виде газовых пузырьков проходит через слой жидкоподвижного шлака, имеющего высокую температуру в пределах 1550-1650°С. Большая контактная поверхность газ-шлак и наличие соответствующих термодинамических условий для реакции восстановления FeO приводит к значительному опережению ее скорости по сравнению со скоростью реакции окисления железа до FeO. В результате в шлаке резко уменьшается количество окислов железа и шлак сворачивается. Состав шихты для спекания флюса соответствует на тройной диаграмме плавкости CaO-FeO-S102 составу конвертерных шлаков.

Целью изобретения является уменьшение износа .футеровки в печи и улучшение шлакового режима кислородно-конвертерной плавки.

Поставленная цель достигается тем, что в обжиговую печь совместно с известняком подают материал, содержащий окислы марганца, с молярным отношением МпО/5102 2-2,5, содержащий 10-15% твердого топлива, расход материала 10-15% от массы всей шихты.

Предлагаемый способ получения флюса заключается в совместном обжиге известняка и добавочного материала, содержащего окислы марганца 30-40% и углерода твердого топлива 10-15%.

Присутствие углерода твердого топлива необходимо для предотвращения возможности окисления МпО и МпзОз до Мп02, что сопровождается большим расходом тепла. При взаимодействии углерода с кислородом газовой фазы образуется СО, который, вступая во взаимодействие с высшими окислами Мп02 и МпОз, восстанавливает их до МпзОз, а при температурах более 700-800°С протекает непрямая реакция восстановления МпзОз. Наличие остаточного углерода во флюсе способствует уменьшению его охлаждающего эффекта в конвертерной плавке.

Во флюсе содержатся не окислы железа, а окислы марганца до 10%. Термодинамически восстановление окислов марганца из шлака в условиях конвертерной плавки газообразным СО невозможно. В период

интенсивного обезуглероживания при резком уменьшении содержания закиси железа в шлаке наличие оксидов марганца, имеющих аналогичные свойства с вюститом в

шлаке, препятствует его сворачиванию.

Замена в составе шихты окислов железа окислами марганца приводит к увеличению стойкости футеровки трубчатой печи. Это обусловлено тем, что окислы железа являются более легкоподвижными, обладая меньшей вязкостью при данных температурах, и, следовательно, большей капиллярной проникающей способностью.

Материал, содержащий оксиды марганца и твердое топливо, можно приготовить из смеси марганцевых концентратов и коксика фракции 0-10 мм. В качестве готового материала можно использовать шламы, образующиеся при производстве доменного

ферромарганца, содержащие %: СаО 5-7; S102 14-16; РегОз6-9; МпО + МпзО/i 30-40; С 10-15. Марганецсодержащую добавку подают в загрузочный конец обжиговой печи в низкотемпературную зону.

В низкотемпературной зоне происходит испарение гигроскопической влаги материала, разложение Са(ОН)2, при температуре более 600°С начинают образовываться ферриты кальция, которые в контакте с SlOg и МпО распадаются, образуя легкоплавкие соединения эвтектического состава MnO-SI02. 2FeO Si02 - SI02, 2СаО Si02 - FeO. Происходит частичное выгорание свободного кислорода в газовой фазе.

Горение топлива продолжается до зоны высоких температур, где расплавление марга- нецсодержащего материала при 1150-1200°С препятствует контакту кислорода газовой фазы с углеродом. Расплав,

содержащий окислы марганца, пропитывает куски извести на глубину 3-15 мм.

Наличие оболочки, состоящей преимущественно из окислов марганца, повышает степень черноты поверхности кусков извести, сокращается время обжига и повышается производительность обжиговой печи.

При крупности извести 20-40 мм количество материала, содержащего 30-40% окислов марганца, должно составлять 1015% от общей массы загружаемого в печь материала. Такой расход марганецсодержа- щих добавок соответствует оптимальному содержанию МпО во флюсе и не приводит к образованию настыли во вращающейся печи.

Получаемый при совместном обжиге флюс является высокоэффективным шлако- образующим материалом, использование которого в кислородно-конвертерном производстве позволит исключить сворачивание шлака в период интенсивного обезуглероживания. Корочка из оксидов марганца на поверхности кусков извести имеет большую прочность, что уменьшает пылевыделе- ние и разрушение при транспортировке, значительно снижает гидратацию продукта при хранении.

П р и м е р 1. Проводят лабораторные исследования возможности получения флюса пропиткой образцов извести фракции 20-40 мм расплавом, при совместном нагреве кусочков известняка и колошниковой пыли, образующейся при выплавке ферромарганца. Состав известняка, мае. %: FeO 0,77; SICfe 0-76; CaO 54.09; п.п.п. 43,2. Состав колошниковой пыли, мае. %: Ре 6,91; FeO 1.16; Рв20з8.89; СаО 6.67; SIO2 14.91; МдО 1,44; МпО 32.61; 2.64; S 0.52; С 12, 19: п.п.п. 12,3.

Результаты влияния температуры и вре- мени обжига на глубину пропитки представлены в табл. 1.

Опытные данные свидетельствуют, что в условиях трубчатых печей со временем пребывания материала 15-20 мин в зоне обжига при температуре факела 1400- 1500°С процесс образования флюса проходит успешно.

П р и м е р 2. Проводят лабораторные исследования скорости пропитки.хромомаг- незитовой футеровки и ее растворения в расплавах ферритов и манганатов.

Измеренная вибрационным вискозиметром вязкость расплавов ферритов представлена в табл. 2

ПримерЗ. Для изучения скорости растворения изготовляют цилиндры из хро- момагнезитоаого кирпича диаметром 10мм, которые на штоке опускают в расплав и вращают со скоростью 40 об/мин в течение 10 мин. После извлечения измеряют средний остаточный диаметр, что и явилось критерием скорости растворения.

Результаты опытов даны в табл. 3.

Использование флюса, полученного по предлагаемой технологии, позволит за счет улучшения шлакового режима конвертерной плавки увеличить выход годной стали, сократить время продувки, улучшить качество металла, уменьшить расход плавикового шпата.

Формула изобретения

Способ получения флюса для сталеплавильного производства, включающий совместный обжиг в трубчатой печи известняка и добавочного материала, содержащего кремнезем,окись кальция,окислы железа, и поддержание температуры факела в зоне обжига в пределах 1400- 1500°С, отличающийся тем, что, с целью уменьшения износа футеровки в печи и улучшения шлакового режима в сталеплавильном производстве, в добавочный материал дополнительно вводят 10-15% углерода твердого топлива и окислов марганца до получения в нем молярного отношения MgO/SlOa, равного 2-2.5, при этом добавочный материал загружают в печь в количестве 10-15% от общей массы обжигаемых материалов.

Использование: черная металлургия, в частности в способах получения флюсов специальных составов для интенсификации процесса шлакообразования при конвертировании чугуна. Сущность изобретения: в трубчатую печь подают известняк совместно с добавочным материалом, содержащим кремнезем, окись кальция, окислы Fe, окислы марганца с отношением MnO/Sl02 2-2,5 и твердый углерод - топливо 10- 15%. Расход добавочного материала составляет 10-15% от массы всей шихты, загружаемой в печь. Шихту обжигают в печи, поддерживая при этом температуру факела 1400- 1500°С. 3 табл.

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3