Способ диффузионного раскисления стали Советский патент 1980 года по МПК C21C5/52 

Изобретение относится к производству металлов и может быть использовано при выплавке стали в плавильных агрега тах, например, дуговых электропечах. Известны способы выплавки стали в дyгoвыjc электропечах И.Щ включающие диффузионное раскисление металла, которое основано на обработке шлака в печи раскислителями. В качестве основных раскислителей при этом используют кокс, фе; росилиций, ал15миний. Обработку шлака при диффузионном раскислении производят либо смесью указанных раокислителей, либо одним из них. Раскисли- тели при этом используют в виде порошка который присаживают на поверхность шлака в печи.. Известен также способ з, в котором для диффузионно.го раскисления использован в качестве раскислителя порошкообразный алюминий. Применение для диффузионного раскисления порошкообразных раскислителей обусловлено большой поверхностью контакта их со шлаком. Однако йрименение для раскисления шлака эл&ментов с большим сродством к кислороду, например, алюминия, в порошкообразном виде приводит к значительному их угару в момент присадки в печь. При этом в атмосфере печи у рабочего окна пр исходит образование взвеси мельчайших частиц раскислителя, которйя воспламеняв ется и сгорает с выбросами пламени и дыма. Кроме того, использование порюш- кдаобразных раскислителей приводит к тому, чтов первую очередь раскисляются верхние сЛои шлака. Это связано с тем, чт5 порошкообразнЬю раскислители,, я в частности алюминий, не могут погружаться в шлак и частично сгорают при контакте с кислородом воздуха. Естественно, что эффективность использования алюминия при этом уменьшается. Целью изобретения является повышение эффективности использования и улучшение качества стали Для достижения указанной доли перед присадками алю мвния шлак обрабатывают угяе Йсбдёржашими материалами, напри мер, отходами коксового производства коксовой щелочью, йоспе чего вводят ал1бми1щй в Виде гранул с размером в поперечйом сечении 0,5-50 мм в коли- честве 0,3-15 кг/т стали.,. Применение для диффузИОнйогЬ р грануйироВййного алюмй)ния Приводит к yMelibiueiffl его угара по дву Причинам, ЕУо-первых, за счет уменьше.ния пбёёрхвости контакта гранули1юванн 14) ал1о1ииния с кислородом воздуз а При этом не могут образовываться лёгковоспламенАюпшеся взвеси, которые, сгорая в воёйухе, приводят к воспламенению более тяжелых фракций порошка. Во-вторы использование гранулировайного шюминйя пр1Шедет йрй определенных условиях к 8огружбншо гранул в шлак дЪ tfrSfraitbi шлак-металл. В этом случае в первую очередь будут раскисляться ближайшие «Гмётййду .слои шлака, повысит эффёктйвйй гъHctoniiatoBeHmi ш Крюме ТОГО, в этом случае возможно более глубокое р&скисление металла, повышение его качества. Такая направленность процесса расКнсления шлака невозк ожна при использовании порошкообразных раскислителей, так ak погружение твердого вещества в жйд1сЬ йьойрёд&йется не толйко разшхггыо плотностей этого вейества и жи КОСТЕ, но и поверхности свойствами этой системы, Tak, для погружения несмачиваюшего ся тве|рдого. вещества сферической форМы в Жидкость в первую очередь необходимо №1ЙрЙненйё условия: 26. А„ -- .г ; где б; -поверхностное натяжение жид. ; кости, дин щ -Г - - - -г - радиус сферы твёрдого вещест .ва,см; - :--,.: : - ййотность твеедогЬ вещества, . - -- - . Длй ae fera мзяШйайбногЬ Допустимого рЗзмера гранулы алюминия, которая может преюдолёть йовГёр йВбтНОё нагт еИйе шлака Я°°5Ь2 5В1 следующие данйУе: плотность твердого алюминия - 2,7 г/см, поверхнос1чюе натяжение шлака 40б дин/см. ЧибленЕюе значение рйдиуса гранулы алюминия, при котором она не будет погружаться в шлак (даже при,адыией плотности гранулы), находится ёЙрШбл 1 мм. ПоBepxHOCTHoie- натяжение шлаков может находиться в пределах 200-600 дин/см, поэтому минимальный размер гранулы принимает 0,5 мм. Вторым ус ловием погружения твердого тела в жид- костЬ, как известно, является положительная разность плотностей, твердого тела, и жидкости: в связи с тем, что плотность алюминия в твердом состоянии равна 2,7 г/см, а плотность ЖИДКОГО) шлака находится в пределах 2,5-3,5 г/см (в зависцМооти от состава шлака), второе условие погружения гранулированного алюминия в пШаках в ряде случаев не будет вы- по/1няться. Поэтому предлагается перед присадкой в печь алюминиевой дробц обрабатывать шлак углерод со держащими, материалами, например,коксом. Предварительная обработка шлака углеродсо- Держащими матёриЩ1ами приводит к вспучиванию шлака и образованию шлаковой пены за счет образования пузырей СО при протекании в шлаке реакций углероДа с окислами железа и марганца. Шлак при этом поднимае.тся, т.е. резко увеличивается толщина слоя шлака, и эффективная плотность шлака ( РЖ ) умёньг- i шается.. При присадке Гранулированного алюминия в момент значительного уменьшения эффективной плотности шлака будет Вьшол- няться условие р «Это значит, что гранулированный алюминий будет догружаться в шлак и тем самым будет новышаться эффективность использования алюМйния и улучшаться качество стали за счет более глубокого раскисл иря : ( Предлагаемый способ выплавки стали, в электропечах осуществляется следую- РИМ образом..; Расплавленный в электропечи металл доводится до требуемого coflepskiaH fi углерода. Затем производится скачивание окислительного шлака и наводка рафинировочного. После расплавления рафиниро- оаочного шлака в печь присаживается молотый .кокс и делается вьщержка в тление 5-15 мин. Последующее более глубокое раскисление шлака делается раскислителями, обладающими большим уродством к кислороду, чем у углероДа. Такими раскислителями являются кремний, в виде ферросилиция и алюминий. Шлак моЖет раскисляться либо одним из этих раскислителей, либо их смесью. При раздельной присадке ферросилиция и алюминия шлак вначале раскисляют Щ)исадками, ферросилиция, а затем присадками алюминия. Перед присадками алк миния шлак обрабатывают леродсодержащими материалами, после чего присажк вают алюминий в виде гранул с размерами 0,5-50 мм в Поперечном сечении. Количество присаживаемого алюминия зависит от марки вьшлавляемой стали и нах:одится в пределах 0,3-15 кг/т. Нижний предел рекомендуется для сталей, остаточное содержание етюминйя в которых не должно пр вьпиать О,02%, верхний предел для сталей, легированных алюмййнием. Проведение опытных плавок в условиях электросталеплешильного цеха завода ЛиЛ показало, что использование гранулированного алюминия по данному способу поз- . воляет снизить окисленность конечных рафинированных Шлаков на 1О-15% (относительно). 7 78 Формула изобретения Способ диффузионного раскнсления стали в плавильных агрегатах, включаюпшЙ иопользование алюминия для раскисления шлака, о т л и чаю щ и и с я тем, что, с тхёлбю повышения эффективности использования и улучшения качества стали, перед присадками алюминия шлак обрабатывают углеродсодержащими материалами, после. чего вводят алюминий в виде гранул сечением О,5-50 мм в количестве 0,3-15 кг/т стали. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Сб. научных трудов Челябинского политехнического института 1975, N9 163, с. 74-79. 2.Журнал Сталь 1077, № 8, с 223-225. 3.Сб. научных трудов Челябинского политехнического института 1978, № 183, с. 74-79.