Спосіб одержання спіненого шлаку

1. Спосіб одержання спіненого шлаку на розплавах нержавіючих сталей в електродугових печах, причому до печі завантажують суміш із оксидів металів і вуглецевмісного матеріалу під шлак на межу метал-шлак, і оксид металу відновлюють вуглецевмісним матеріалом, при цьому сприяють спінюванню шлаку за допомогою утворених внаслідок відновлення бульбашок газу, причому суміш, яка підлягає завантаженню і яку присаджують у формі формованих виробів, таких як брикети або котуни, містить як основні компоненти з груп: - оксид заліза (Fе2О3, Fе3O4) у будь-якій формі у вигляді окалини, конвертерного або з електродугової печі/ківш-печі висушеного пилу, перетворювача мокрого пилу (шламу), - кокс, графіт, вуглець (С), додатково: - баластний матеріал для всіх нержавіючих марок сталі у формі FeCr, феритного шроту, C2 2 UA 1 3 хрому шлаком створює проблему. Це витікає з фізико-хімічних властивостей шлаків з високим вмістом оксиду хрому. Це не дає можливості спінювання існуючими методами, наприклад, при вприскуванні порошкоподібного вуглецю в матеріали основи з киснем у ванну з розплавленим металом або шлаком. Відомі два методи для спінювання шлаків з високим вмістом оксиду хрому, але всі є незадовільними, наприклад WO 2004/104232 У зв'язку з цим, задачею винаходу є розробка методу або матеріалу, з яким може досягатися спінювання шлаку з високим вмістом оксиду хрому. Згідно винаходу це завдання вирішується за допомогою ознак пункту 1 формули винаходу. Переважні варіанти виконання витікають із залежних пунктів формули винаходу. Суттю винаходу при цьому є те, що матеріал містить носій оксиду заліза, носій вуглецю, ферохром з високим вмістом вуглецю або шрот або оксид нікелю (окрім феритної сталі) як добавку, а також вапняк додатково плавиковий шпат, в'яжучу речовину як меляса і/або цемент і додатковий постачальник газу для процесу спінювання. Цей матеріал повинен існувати у формі брикетів або котунів різної величини. Застосування спінювання шлаку при використанні електродугових печей дає ряд переваг, таких як підвищення термічного коефіцієнта корисної дії печі завдяки низькій теплопровідності піни, низькій витраті вогнетривких матеріалів і електродів, стабілізації електричної дуги і рівня шуму. Щоб отримати ефективне спінювання на фазовій межі метал-шлак потрібно мати значну генерацію газу. Домінуючими факторами при цьому, як створювачі піни газів, є CO і СО2. Ці гази утворюються при відновленні оксиду заліза і оксиду хрому і при термічному розкладанні вапняку наступним чином: Fe2O3 + 3С = 2Fe + 3СО (1) FeO + С = Fe + CO (2) Cr2O3 + 3С = 3СО + 2Сr (3) CrO +С= Cr + СО (4) СаСО3 = СаО + СО2 (5) При цих реакціях ступінь відновлення оксиду заліза вуглецем дуже висока, в той час як відновлення оксиду вуглецем менш ефективне. Слід згадати, що шлаки при отриманні нержавіючої сталі містять дуже мало оксиду заліза, але багато оксиду хрому, так що зрозумілий низький коефіцієнт корисної дії утворення CO у подібного роду шлаках. Ефективне утворення газу могло б бути досягнуто за допомогою направленої добавки синтетичних матеріалів, як окалина і вапняк. Для виділення піни важливу роль грає питома щільність добавок, а саме у порівнянні зі шлаком або металом. Вона сприяє при цьому реакціям, при яких відбувається утворення газів в граничному шарі шлак-метал, так що краще і ефективніше може контролюватися утворення піни. На щільність можна чинити вплив за допомогою вибору дуже щільних матеріалів (металів), так званих баластних матеріалів, як-то феритний шрот і/або 96715 4 ферохром, а також менш щільних матеріалів (оксидів). Основним компонентом при піноутворенні є оксид заліза, Fe2O3 з добавкою вуглецю як засобу відновлення. При цьому відбувається наступна реакція: Fe2O3 + 3С = 2F + 3СО (6) При цьому пінна суміш складається з Fe2O3 і графіту, причому графіту міститься 18,37 мас.% і решта - 81,63 мас.% Fe2O3. Склад доповнюється ферохромом (FeCr) з високим вмістом хрому, феритним шротом і вапняком СаСО3. У разі шлаків аустенітних сталей може присаджуватися оксид нікелю. Ферохром і феритний шрот завдяки високій питомій щільності роблять піноутворюючу присадку більш важкою. Внаслідок цього питома щільність лежить між питомою щільністю шлаку і металу згідно: (7)  шлак <  матеріал <  метал Внаслідок цього матеріал завдяки підйомній силі направлено розташовується на фазовій межі шлак-метал. При цьому він розчиняється у плавильній ванні, внаслідок чого зростає вага розплаву. Завдяки вапняку при термічному розкладанні виходить СO2 який підтримує спінювання, тоді як оксид кальцію розчиняється у шлаку і підвищує в'язкість і основність шлаку. Додатково в'язкість шлаку може регулюватися за допомогою присадки плавикового шпату (CaF2). Запропонований згідно винаходу утворювач піни складається із основних складових як: - оксиди заліза (Fe2O3, Fe3O4) в будь-якій формі у вигляді окалини, перетворювача або електродугової печі /ковш-піч (EAF/LF)висушеного пилу, перетворювача мокрого пилу (шлам), руди, - кокс, графіт, вуглець (С) - баластний матеріал для всіх сортів нержавіючої сталі у формі FeCr, феритного шроту - баластний матеріал для аустенітних нержавіючих і дуплексних сортів сталі у формі FeCr, феритного шроту, аустенітного шроту, дуплексного шроту, оксиду нікелю (NiOx). До добавок відносяться: - вапняк (СаСО3) - вапно і плавиковий шпат (САО і CaFe2) - оксид алюмінію (АІ2О3) Як в'яжучий засіб: - меляса - цемент - або інше можливе в'яжуче. Склад піноутворювача в мас. % може представлятися таким чином: Fe2O3,Fe3O4 10 - 70 С 2 - 16 Баластний матеріал 14 - 78 СаСO3  10 САО і CaFe2  10 А12О3  10 Наступні допущення служать для визначення питомої щільності піноутворювача, причому Fe2O3,m припускається як суміш Fe2O3,m з графітом. Питома щільність Fe2O3 задається формулою: 5 96715 6 Fe 2 O 3 m  Fe 2 O 3 %Fe 2 O 3 / 100%   c %c / 100% , (8) Щільність піноутворювача   Fe O ,m%Fe O ,m / 100%   баласт%баласт/ 100%   СaCO %CaCO / 100%  2 3 2 3 3 3  в' яжуче %в' яжуче / 100% , (9) причому баласт означає FeCr або шрот, а також оксид нікелю %Fe 2 O3 , m  %баласт  %CaCO 3  %в' яжуче  100% Вміст СаСО3 може замінюватися на вміст CaF2, причому, зокрема може прийматися, мас % (10) СаСО3 = 0 або CaF2=0. Питома щільність піноутворювача виходить з наступної нижче таблиці 1. Таблиця 1 Питома щільність чистих монолітних компонентів піноутворювача, які використовуються для визначення щільності матеріалу Компонент Fe Cr Fe2O3 C Питома щільність, 3 т/м 7,86 7,2 5,3 2,25 СаСО3 CaF2 FeCr(*) меляса 2,27 3,18 4,09 0,99 цемент феритовий шрот NiOх 2,9 6,51 6,67 *54 %Cr-35 %Fe-8 %C-3 %Si Наведені дані для питомої щільності стосуються монолітного матеріалу. З іншого боку матеріал, використаний для утворення піни, застосовується у формі брикету, щільність якого, звичайно менше. Брикети виготовляються пресуванням матеріалу, залежно від процентного складу виходить різна щільність. Питома щільність шлаків, отриманих при виплавці сталі, знаходиться у діапазоні від 3 2,5 до 3 г/см . Пресована структура містить Fe2O3 і вуглець у названій суміші і на практиці має щільність 3 3,2 г/см , тоді як за розрахунком для індивідуаль3 них компонентів виходить щільність 4,7 г/см . Для прийнятого до уваги шлаку експериментально ви3 йшла щільність 2,9 г/см . З позиції бажаного ефекту піноутворення питома щільність піноутворювача повинна знаходи3 тися у діапазоні 2,8-6,0 т/м . Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська При невеликих фізичних розмірах добавок (котуни або брикети) газ швидко вивільнюється, оскільки поверхня реакції у цілому при невеликих розмірах стає більшою. Вже відзначалося, що утворююча піну суміш повинна присаджуватися у формі брикетів або котунів. При цьому брикети утворюються у спеціально розробленому пресі. Як переважні для брикетів є розміри, які по діагоналі складають 20100 мм і по висоті 15-40 мм. Котуни або брикети перед пресуванням виготовляються у барабані при добавці меляси або цементу, але при цьому можливі інші технології зв'язування, які забезпечують досягнення бажаних властивостей у частині твердості, міцності на розрив і на стиснення. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601