Шлакоутворююча суміш для рафінування сталі

Изобретение относится к черной металлургии, преимущественно к получению шлакообразователей для выплавки стали. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату в повышении степени использования бокситовых отходов является шлакообразующий агент [1]. Оксид алюминия, оксид железа или негашеную известь добавляют в красный шлам в количестве обеспечивающем получение шлакообразующего агента состава, мас.%: 23 - 26 8 - 10 5 - 8 остальное Недостатки шлакообразующего агента заключаются в следующем: - отсутствие в составе агента разжижителей ухудшает его те хнологические свойства: повышенная вязкость снижает его активность и рафинирующую способность, увеличено время обработки расплава металла агентом; - из-за повышенного содержания ограничено применение по периодам плавки; - отсутствуют в составе агента раскислители, что увеличивает время процесса рафинирования; - относительно высокая стойкость агента. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать состав шлакообразующей смеси для рафинирования стали путем дополнительного введения шлама газоочистных установок электролиза алюминия и лигнина и изменение при этом соотношения компонентов смеси, что приведет к сокращению времени окисления примесей, повышению степени рафинирования от серы и фосфора и снижению стоимости шлакообразующей смеси. Поставленная задача достигается тем, что шлакообразующая смесь для рафинирования стали, содержащая известь, красный шлам глиноземного производства дополнительно содержит шлам газоочистных установок электролиза алюминия и лигнин, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Красный шлам глиноземного производства имеет следующий химический состав, мас.%: 13 15 7-9 32 - 41 2-5 остальное Дисперсный состав сухого шлама: фракций менее 5мкм - 13%; 5 - 10мкм - 14%; 10 20мкм - 16%; более 20мкм - 22%. Шлам имеет большую влажность, и перед его применением в качестве компонента шлакообразующей смеси его должны обезводить. Шлам газоочисгных установок электролиза алюминия образуется в процессе очистки газов, отсасываемых от электролизеров, от пыли и фтористого водорода в мокрых аппаратах форсуночных скрубберах абсорберах, орошаемых 5% - ным содовым раствором В принципе, для этих целей может быть использована пыль, уловленная из отходящих газов алюминиевых электролизеров, если такие очистки осуществляются по двухступенчатой системе: электрофильтр (для улавливания пыли) и орошаемый скруббер (для улавливания втористого водорода). Эта схема очистки применяется на алюминиевых заводах. Из-за высокого содержания железа и углерода в шламе он пока нигде не используется и выбрасывается в отвал. Его средний химический состав: мас.%: 29 - 31 0,5 0,6 9 - 10 11 - 14 0,5 - 1,5 812 остальное Pb2O3. Дисперсный состав сухого шлама, мас.%: фракций менее 5мкм - 13; 5 - 10мкм - 14; 10 - 20мкм - 9; фракций более 20мкм - 64. Красный шлам глиноземного производства является основным поставщиком окислителя примесей в шлакообразующей смеси, который содержит 30 - 50% Снижение его содержания ниже нижнего граничного предела не оказывает заметного влияния на окислительновосстановительные свойства смеси и требует введения "свежих" компонентов, что снижает долю вторичного сырья шлакообразователя и повышает его стоимость. Повышение содержания красного шлама глиноземного производства за верхний граничный предел приводит к интенсивному окислению примесей в расплаве и углерода, что связано с повышением температуры в сталеплавильной ванне, и как следствие, к выбросам металла и шлака. В этот период процесс дефосфорации стали идет на убыль или даже возможен переход фосфора из шлака в расплав металла, что ведет к браку стали. Шлам газоочистных установок алюминиевых электролизеров вводится в состав шлакообразующей смеси для повышения ее рафинирующей активности, повышения жидкоподвижности шлака и снижение расхода извести и флюорита (плавикового шпата). Содержание шлама 17 - 58% в смеси является относительным. Снижение его содержания за нижний граничный предел повышает вязкость шлака, что связано с дополнительным расходом разжижителей. Превышение содержания шлама газоочистных установок алюминиевых электролизеров за верхний граничный предел существенно снижает основность шлама, что приводит к ухудшению рафинирующи х свойств шлака. Отходы алюминиевого производства выделяются из процесса в виде мелкодисперсных шламов, которые без специальной подготовки не могут вводиться в сталеплавильный агрегат из-за их высокой дисперсности. Для окомкования шлакообразующей смеси предложено использовать лигнин, который является отходом производства целлюлозы и гидролиза растительных материалов. Основой лигнина являются углеводородные соединения. Содержание лигнина 7 - 14мас.% обеспечивает достаточные вяжущие свойства шлакообразующей смеси. Снижение его содержания ниже 7мас.% не обеспечивает необходимой прочности окомкованной смеси, что сопровождается разрушением кусков, снижением газопроницаемости и излишним пылевыделением. Превышение содержания связующего в смеси более 14мас.% недопустимо, так как происходит ее насыщение серой, что снижает степень рафинирования расплава стали. Пример. Шлакообразующая смесь заявляемого состава прошла стадию испытаний при выплавке конструкционных легированных сталей. В состав шлакообразующей смеси вводили красный шлам глиноземного производства, шлам газоочистных установок электролиза алюминия - отходов производства алюминия Днепровского алюминиевого завода, лигнин и известь. Химический и гранулометрический состав исходных компонентов шлакообразующей смеси приведен в табл.1. Выплавку конструкционных легированных сталей проводили на свежей шихте с полным окислением примесей в индукционной печи промышленной частоты. Шлакообразующую смесь испытывали при выплавке сталей марок 30ХГСНА, 25ХГСНМА; 30ХЗМФ, 30 ХН2МФА, 36 Х2Н2МФА. Смесь использовали в виде брикетов размером 60 ´ 60 ´ 80мм, прошедших сушк у при температуре 80 - 250°C, а затем прокалку при температуре 1000 1350°C. В состав металлической части шихты вводили углеродистый лом, легированные отходы конструкционных сталей, чугун. Доводку химического состава расплава стали производили ферросплавами, содержащими молибден (ФМО 60), хром (ФХ100А), ванадий (ВД358), марганец (ФМП75), кремний (ФС 65) и никелем (листовым электролитическим никелем). Результаты испытаний приведены в табл.2. Из таблицы видно, что предпочтительными являются показатели вариантов 5 - 9, так как обеспечивают при выплавке сталей с использованием шлакообразующей смеси более высокую степень рафинирования стали от серы и фосфора, сокращение времени окисления примесей в расплаве и снижение затрат на шлакообразующие компоненты шихты. Испытания заявляемой шлакообразующей смеси при выплавке конструкционных легированных сталей позволили выявить ряд преимуществ по сравнению с известным техническим решением (прототипом): - повышается качество выплавляемых сталей за счет снижения концентрации серы и фосфора с 0,027 - 0,029 и 0,028 - 0,030мас.% до 0,015 - 0,019 и 0,016 - 0,020мас.%, соответственно, которое достигается возможностью рафинирования шлакообразующей смесью в окислительный и восстановительный период плавки; - сокращается время окисления примесей на 4 8% за счет обработки расплава шлакообразующей смесью, имеющей относительно низкую температуру плавления шлака и обладающей более высокой рафинирующей способностью; - решается проблема охраны окружающей среды от выбросов пыли электролизного производства и отходов производства целлюлозы путем комплексного их использования в сталеплавильном производстве в составе шлакообразующей смеси.