Порошкообразный реагент для рафинирования стали Советский патент 1983 года по МПК C21C5/54 C21C7/00 

(54) ПОГОШКООБРАЗНЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ

СТАЛИ

1 .

Изобретение относится к металлургии, а именно к внепечной обработке металлов, и может быть использовано, преимущественно, для внепечной обработки. стали в ковше.

Известна десульфурирующая смесь, применяемая для внепечной обработки металла, содержащая 40-50% извести, 10-30% соды, 10-20% алюминия и 15-30% ферросиликокальция 1.

Недостатком этой десульфурирующей смеси является то, что основная составляющая смеси, обеспечивающая десульфурадию стали, введена в ее состав в виде чистой извести. Из-за высокой температуры плавления извести (2500° С) процесс десульфурации происходат только по получении высокоактивного шлака с высоким содержанием в нем СаО, Процесс полз чения такого шпака происходит во времени как за счет растворения извести в щлаке, являющемся продуктом раскисления металла, так и в шлаке, попавшем в ковш из сталеплавильного агрегата.

Из-за кратковременности вьшуска металла из сталеплавильного агрегата серопоглотительпая способность образутощегося в результате расплавления смеси шлака используется не полностью как вследствие кратковременности его взаимодействия с металлом, так и по причине неполного растворения извести в шлаке.

Известна также шлаковая смесь для обработки металла в ковше,, со держащая. 40- 50% извести, 25-30% -глинозема, 8-12% алюминия, остальное - натриевая селитра 2. Однако такие составляющие смеси как известь

10 и глинозем, оказь вающие решающее влияние I на формирование в ковше высокоактивного , рафинирующего шлака, взяты в ней в чистом виде. Это затрудняет их расплавление, формирование рафинировочного шлак, и, спедова15теяьно, протекание процессов рафинирования. Наличие в составе смеси натриевой селитры способствует, ,. с одной стороны, насьпцению стали азотом, за счет ее разложения под действием высокой температуры, с ffpyron - повы20шает окислешюсть металла. Ра ;творение азота в металле значительно ухудшает его свойства , а повышение окисленности - в значительной степени снижает процесс рафинирования, в 399 частности степень десупьфурании металла снижается на 10-20%. Кроме того, применение этих смесей предусмотрено в кусках достаточно хрупкой фракции, так как в противном случав (т. е. при применении мелкой фракции составляющих смеси) из-за конвективных потоков газов, образующихся в объеме ковша в процессе вьшуска из агрегата, происходит интенсивный унос пылевидных составляющих,-.смеси, и, еледовательно, смесь используется неэффективно. Наиболее близкой по достигаемому эффекту к предлагаемой является рафинировочная смесь, содержащая в своем составе, в качестве основы, эвтектический сплав на основе извести и глинозема (известково-глиноземистый синтетический 1Ш1ак) 70-90%, алюминий и известь остальное 3, Известная рафинировочная смесь в качестве основы содержит эвтектический сплав на основе извести и глинозема (известково-глиноземистый синтетический шлак), который, являясь высокоактивным десульфуратором и рас«кислителем, обладает низкой порядка 13001400° С. температурой плавления. Это способствует быстрому расплавлению мелкодисперсны частичек эвтектического сплава при его введении в .металл и протеканию реакций десульфуращп и раскшисления по ходу вспльшания расгшавившихся частичек. Именно наличие в известной смеси эвтектического сплава (на основе извести и глинозема) приводит к достижению наибольшего технического эффекта. Недостатком известной рафинировочной смеси является то, чтО как показало ее опро бование непосредственно в производственных условиях, модифицирующее воздействие ее на неметаллические включения проявляется недостаточно. тт. Целью изобрете}шя является повышение десульфурирующей, раскисляющей и модифици рующей способности и повышение качества стали. Поставленная цель достигается тем, что по рошкообразный реагент для рафинирования стали, содержащий эвтектический сплав на основе извести и глинозема, алюминий и извест дополнительно содержит кальцинированные хлориды щелочных и щелочноземельных металлов при следующем. соотношегши компонентов, вес.%: Эвтектический сплав la основе извести и глинозема60-80 Алюминий2-15 Кальцинированные хлориды щелочных и щелочноземельных металлов10-20 Известь Остальное Введение в слетав порошкообразного реаента кальцинированной хлористой соли по крайней мере одного щелочного или щелочноземельного элемента обуаювлено тем, что при температурах, сталеварения перечисленные соеинения диссоциируют с выделением в свободном виде натрия, калия кальция, магния, которые воздействуют на металл как модификаторы. Мидифицирующее воздействие натрия, калия, кальция, магния проявляется в улучщении микроструктуры готового металла, главным образом, в глобзляризации окисных и, особенно, сульфидных включений. Экспериментально было также установлено, что введега е в металл элементов щелочной группы способствует увеличению формирования структуры непрерывнолитого слитка, снижая общую протяженность столбчатых кристаллов. ,гЭто, в конечном итоге, приводит к мелкозернистой структуры металла и повышению его механргческнх свойств. Дополпительньп эффект проявляется в том, что диссоциируя кальцинированные соли щелочных и щелочноземель1П)1х элементов создают условия дополнительного перемешивания металла, улушгающего рафинировочные nponecci.i и обеспечивают экранизацию пшакометалличсского расгшава от окружающей окислительноii атмосферы за счет вьщеляющпхся при разложении солей газов. Кроме того, перечисленные соли значительно более дешевы, чем трада ционньге модифика.торьт, например силикокальций. Введение в состав реагента эвтектического сплава на основе извести и глинозема подчиняется цели скорейшего получения высокоактивного рафинировочного ишака с высокой серопоглотительпой и ассимилирующей неметаллические включешш способностью: В связи с тем, что используется сплав извести и глинозема эвтектического состава, температура плавления которого составляет 1300-1400 С, знач1{тельно снижаются энергозатраты (затраты тепла) на его расплавлеюге. Введение в состав реагента для рафинирования стали алюминиевого порошка способствует интенсивному раскислению рафинируемого . расгшава (например, стали) и наиболее полной его десульфурадии эвтектическим сплавом на основе извести и глинозема п образующимся высокоактивным покрьгеным шлаком, который в свою очередь, обладая нэлбольшей ассимилующей способностью к продуктам раскисления стали алюминием, способствует очищению металла от неметаллических включений,, Введение в состав реагента для рафи1шрова1ШЯ стали извести обусловлено тем, что , растворяясь в образ тощемся покрывном шлаке, она повьшюет его дсновность, нейтрализуя отрицаTenbHqe влияние таких, например, продуктов раскисления и попадающего в ковш печного шлака, как двуокиси кремния .и окис лов переходных металЛов. Проводимые (Х)отношения ингредиентов . ., реагента. обусловлены тем, что его воздействи на обрабатьтаемый металл многопланово, а каждая составляющая реааента-выполняет основную и подчиненную роль. Так, эвтектичес кий сплав на основе извести н глинозема явля ется в реагенте основным компонентом-десульфуратом. В то же время этот сплав улучшает услови формирования покрывного шлака и ассимиля ции неметаллических (в частости, сульфидных включений. Этим и объясняется применение этого сплава в качестве базового компонента - 60-80%. Использование реагента с содержанием указанного эвтектического сплава в количестве более, чем 80% исключает возКложность применения в эффективных количествах других компонентов, улучшающих действие реагента, а использование эвтектического сплава в количестве менее 60% по отношению к общей массе реагента приводит к его большем общему расходу, что является неэффективным с точки зрения экономики и увеличения энергозатрат процесса. Количество порошка алюминия в составе реагента pamioe 2-15% определено экспериментально, применительнл к широкому сортаменту обрабатываемых сталей с точки зрениятребований и составу сталей по содержанию кислорода и алюминия. Диапазон концентрации в реагенте кальцинированной хлористой соли по крайней мере одного щелочного или щелочноземельного элемента также определен экспериментально. Варьирование этих концентраций в пределах 10-20%, учитывает влияние, например, раскисляющего воздействия на расплав алюминия,, . также входящего в состав реагента. Увеличение концентрации кальцинированной хлористой соли щелочных и щелочноземельных металлов в составе реагента более 20% малоэффективно, учитывая комплекс задач (десульфурация, раскисление, модифицирование), решаемых и другими его составляющими. Также не эффею тивно и уменьшение концентрации этого компонента в составе реагента, так как ожидаемый эффект достигаетсяПри очень больших общих расходах реагента Пример 1. Реагент для рафинирования стали следующего состава, вес.%: Эвтектический сплав на основе извести и глинозема80 Алюминий.2 Кальцинированный хлорид кальция10 ИзвестьОстальное .Приготавливают в виде порошка фракции 0,01-1,0 Мм н с помощью пневмокамерного насоса и погружной фурмы вводят в металл, находящийся в сталеразливочном ковше и покрытый неокяслнтельным восстановительным (сийетическим) шлаком на глубину равную 0,8 высоты металла Расход реагента составляет 1,0 кг/т стали. Содержание серы в етали до продувки реагентом было равным 0,010%7 кислорода - 0,009%. После продувки металл содержит Q,003% алюминия. Неметаллические включе1шя в готовом прокате имеют небольшую протяженность. Сульф1вды представляют собой округлой формы сульфиды кальция не более 1,5-2 балла равно мерно распределенные в поле зрения шлифа.. Вытянутые сульфиды .мауганца практически отсутствуют. Степень глобуляртзащш окисных включений бьша несколько меньшей, однако строчечные включения больцгой, более 2 балла, протяженности практически отсутствуют Крупных скоплений включений не было обнаружено. Пример 2. .Реагент для рафинирования стали следующего состава, вёс.%: Эвтектический сплав на основе извести и глинозема 60 Алю пгаий-15 Кальщ{нированный хлорид натрия20 ИзвестьОстальное Приготавливают и используют как ив примере 1, но расход реагента составляет 15 кг на 1 т стали. До продувки в стали содержит 0,025% серы, 0,020% кислорода. После продувки реагентом 160 т металла в течении 15 мин с интенсивностью подачи реагента 150 кг/мин в металле стало 0,004% серы, 0,004% кислорода, и 0,04% алюминия. Неметаллические включения в катаном металле, как и в примере 1, имеют не большую, не более 30 мк, протяженность ; Вместе с тем было отмечено, что литой металл обладает более плотной маскроструктурой со значительно меньшей, примерно на 40-50%, протяженностью зоны столбчатых кристаллов. Кроме того, несмотря на болеен11зкую температуру . (1545° С) к моменту окончания продувки металл (в конкретном случае ст. 09Г2ФБ) обладает хорошей разливаемос ью. Пример 3 Порошкообразнь1Й реагент для раф1широва1шя стали следующего состава,вес.% Эвтектический сплав на основе извести и глинозема70 Алюминий8 Кальцинированные хлоридь кальция и хлорид натрия в оотношении 1:1 по массе15 ИзвестьОстальное 79 Приготавливают и используют как в приме рах 1 и 2. Расход реагента составляет 8 кг/т стали. Были получены следующие результаты,% Сера Кисло Алюм родНИИ до продувки0,015 0,013 после продувки0,004 0,007 0,05 Микроструктура как литого, так и готового (катаного) металла была равнозначной примерам 1 и 2. Отмечено, что при расходе реагента 0,5 кг на 1 т стали низкое содержание серы в готовом металле (0,004%) достигается в случае ее низкого содержания в исходном (до продувки) металле., Этот уровень оценивается примерно 0,006- 0,007%. Кроме того, металл перед прощшкой должен быть достаточно глубоко раскислен (содержание кислорода не должно превышать 0,008%). Повышение расхода реагента до 18 кг/т ст ли и выше требует значительного перегрева металла перед его вьшуском, что обусловлено затратами тепла на расплавление компонентов реагента, что не вьп-одно как с точки зрения повышенногоугара железа и расхода кислорода, так и с точки зрения износа футеровки сталеплавильного агрегата. Кроме того, повышение температуры металла на вьтуске из сталеплавильного агрегата ведет к.повышению окисленности металла, что отрицательно сказывается на процессах рафинирования, раскисления и легирования стали. Таким образом, предлагаемое изобретение диапазонах заявляемых соотношений позволяет получать наилучшие результаты по рафинированию металла. Использование изобретения на стадии сталеплавильного передела позволяет получать / значительный экономический эффект от 2,0 руЬ. на 1 т стали. При годовом объеме производства сталей типа 09Г2ФБ, 10Г2Ф, 10Г2ФБ - У и т. п. в 500 тыс. т годовая экономия составит около 1,0 млн. руб„ Формула изобретения Порошкообразный реагент для рафинирования стали, содержащий эвтектический сплав на основе извести и глинозема, алюминий и известь, отличающийся тем, что, с целью повышения его десульфурирующей, раскисляющей и модифицирующей способности и повышения качества стали, он дополнительно содержит кальцинированные хлориды щелочных и щелочноземельных металлрв при следз ощем соотношении компонентов, вес.%: Эвтектический сплав на основе извести и глинозема60-80 Алюминий2-15 Кальцинированные хлориды щелочнь1Х и щелочноземельных металлов10-20 ИзвестьОстальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе L Авторское свидетельство СССР № 582300, кл. С 21 С 7/02, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР № 227355, кло С 21 С 7/00, 1965о