Присад металургійний для десульфурації рідких сплавів на основі заліза

Реферат: Винахід належить до чорної металургії і стосується присаду для десульфурації рідких чавуну і сталі в ковші. Присад містить, мас. %: натрієва сіль - 95-80, кальцієва сіль - 3-5, металеві відновники до 10, кальцієфтористі сполуки - 1-3, натрієводнева сіль вугільної кислоти -1-2. Технічний результат: зниження в'язкості та підвищення рафінуючої здатності металургійних шлаків. UA 102113 C2 (12) UA 102113 C2 UA 102113 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до чорної металургії і може бути використаний при десульфурації рідких чавуну і сталі в ковші під час випуску та позапічної обробки. Відомий матеріал (Ростовцев С.Т. Теорія металургійних процесів. М.: - 1956. - С. 494), до складу якого входять натрієві компоненти. Процес десульфурації відбувається за рахунок використання натрієвої солі, що відводить сірку в шлак по реакції Na2CO3 + [Fes] + С = Na2S+CO2+Fe-8, 35 ккал/моль До недоліків такого складу належить те, що реакція відбувається з поглинанням тепла, внаслідок чого потрібний підігрів металу з метою забезпечення необхідної швидкості реакції і запобігання охолодженню металу до неприпустимих температур, що призводить до абсолютного браку та аварії в результаті застигання в переливних точках. Крім того, не передбачене виведення в шлак продуктів десульфурації, що неминуче призведе до засмічення металу, а це неприпустимо. Відомий комплексний синтетичний легкоплавкий флюс для процесів чорної металургії (патент Російської Федерації № 2321641, МПК С21ВЗ/02, С21С 1/02, С21С7/04), що містить, мас. %: вуглець 30-60 оксид кальцію 5-30 фториди натрію, алюмінію, кальцію і магнію 25-65 домішки 0,5-5, при цьому домішки містять оксиди алюмінію, заліза, кремнію, при наступному співвідношенні елементів у складі корисних компонентів флюсу без домішок: натрій: алюміній: кальцій: магній (5-15):(1-4):(5-20):(0,1-1,0). До недоліків зазначеного винаходу належить необґрунтованість введення оксиду кальцію з точки зору отримання флюсу, так як він є потужним згущувачем шлаків, що вимагає значних витрат тепла для підтримки в'язкості. Заявлена кількість вуглецю в суміші не може бути забезпечена киснем, що міститься в рідкому залозистому сплаві (FeO). Наявність вуглецю в заявленому співвідношенні абсолютно не обґрунтована кількістю кисню, що міститься в рідкому металі. У цьому складі не враховано, що процес десульфурації ведуть після розкислення металу, коли у нього вже мало кисню, який необхідний для реакції окислення. Крім того, відсутній режим по ошлакуванню продуктів взаємодії запропонованої суміші з рідким металом, що дозволило б отримати шлак, який стійкий по в'язкості до коливань температур. Найбільш близьким по технічній суті і результату, що досягається, до пропонованого є матеріал (присад) для рафінування рідких сплавів на основі заліза (патент Російської Федерації № 2061058, МПК С21С 1/02, С21С7/064), що містить порошки оксиду магнію і металевих відновників, оксиди натрію і в'яжуче при наступному співвідношенні компонентів, мас: оксид магнію 60-70 оксид натрію 2-10 металеві відновники 10-33 в'яжуче 5-10, при цьому, металеві відновники та оксид магнію мають розмір часток 0,05-5,00 мм. Металеві відновники містять кремній та/або алюміній і кальцій при співвідношенні кремнію та/або алюмінію до кальцію 1,0:0,1 1,0:1,0, або металеві відновники містять алюміній і магній при співвідношенні алюмінію до магнію 1,0:0,1 1,0:1,0. Недоліком такого матеріалу є відсутність елемента прямої десульфурації, який спроможний прямо реагувати з сірчистим залізом і знесірчувати його. Десульфурація важко здійснюється в силу того, що потрібно відновити магній з оксидів для здійснення реакції десульфурації. Крім того, здійснення реакції вимагає ретельного дозування компонентів, що ускладнює процес, а саме введення реагентів вкрай трудомістке, так як потрібна обмазка ковша, наслідком чого є додаткові витрати енергоносіїв обмазки, що є не технологічним. В основу винаходу поставлена задача розробити таку десульфуруючу суміш, в якій удосконалення шляхом введення нових елементів і зв'язків між ними дозволить забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні десульфуруючої здатності за рахунок збільшення в суміші вмісту високоактивних компонентів та оптимізації їх співвідношення. Поставлена задача вирішується тим, що до складу присаду металургійного для десульфурації рідких сплавів на основі заліза, що містить металеві відновники і натрієву сіль, згідно з винаходом, додатково введені кальцієва сіль та каталізатор, до складу якого входять кальцієфтористі сполуки і натрієводнева сіль вугільної кислоти, унаступному співвідношенні компонентів, мас. %: 1 UA 102113 C2 5 10 15 20 25 30 35 натрієва сіль 95-80 кальцієва сіль 3-5 металеві відновники до 10 кальцієфтористі сполуки 1-3 натрієводнева сіль вугільної кислоти 1-2. Запропоноване співвідношення компонентів обумовлює оптимальний тепловий баланс, самозабезпечення теплом процесів розплавлення сполук натрію, алюмінію, кальцію, що містяться в флюсі, зниження в'язкості та підвищення рафінуючої здатності металургійних шлаків. Дослідження показали, що при заданому співвідношенні компонентів введення до складу натрієвої солі менше 80 % не забезпечує ефективність десульфурації через нестачу знесірчуючого компонента, і навпаки, введення натрієвої солі більше 95 % впливає на ефективність десульфурації, а лише призводить до зайвого витрачання дорогого матеріалу. При додаванні кальцієвої солі менше 3 % не відбувається повне ошлакування продуктів десульфурації з утворенням шлаку за складом Аl2О3-CaO-SiO2, що знаходиться в межах задовільної в'язкості при необхідній температурі, а при вмісті кальцієвої солі більше 5 % шлаки, що утворюються, збільшують в'язкість та стають тугоплавкими. При вмісті металевих відновників більше 10 % ошлакування продуктів десульфурації не досягає мети через різке підвищення температури плавлення шлаку. Крім того, шлак втрачає в'язкість і лише забруднює рідкий метал. Додавання до складу присаду кальцієфтористих сполук менше 1 % не призводить до прискорення процесу десульфурації і його повноти, а при наявності кальцієфтористих сполук більше 3 % недоцільна, тому що не забезпечується оптимальне знесірчення. Введення до складу присаду натрієводневої солі вугільної кислоти менше 1 % не призводить до якісного перемішування, а введення більше 2 % недоцільне, тому що починається активне кипіння. Присад металургійний для десульфурації рідких сплавів на основі заліза використовується наступним чином. Перед початком роботи сухі компоненти присаду завантажують у змішувач за таким складом: 4 кг кальцієвої солі, 83 кг порошку натрієвої солі, потім додають 10 кг металевих відновників, 1,5 кг кальцієфтористих сполук та 1,5 кг натрієводневої солі вугільної кислоти. Суміш перемішують і упаковують в пакети вагою від 0,5 до 1,5 кг в залежності від ваги металу, що оброблюється. Для знесірчення ваграночного рідкого чавуну, отриманого в індукційних печах, на дно ковша для приймання сплаву закладають пакети, після чого у ківш заливають рідкий чавун. Компоненти присаду входять в реакцію, в результаті якої сірка вилучається без зменшення температури без створення содового шлаку, а завдяки тому, що присад знаходиться на дні ковша, знесірюувач не втрачається. Таким чином, за рахунок використання запропонованого присаду досягається максимально ефективна реакція між натрієм і сіркою як за часом процесу десульфурації, так і за його повнотою. Десульфурація становить не менше 92 %. Можливий варіант десульфурації шляхом вдування присаду в рідкий сплав на основі заліза, наприклад знесірчення сталі шляхом ежекційної подачі присаду в дуття конвертера. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 Присад металургійний для десульфурації рідких сплавів на основі заліза, що містить металеві відновники, натрієву сіль, який відрізняється тим, що додатково містить кальцієву сіль та каталізатор, до складу якого входять кальцієфтористі сполуки і натрієводнева сіль вугільної кислоти у наступному співвідношенні компонентів, мас. %: натрієва сіль 95-80 кальцієва сіль 3-5 металеві відновники до 10 кальцієфтористі сполуки 1-3 натрієводнева сіль вугільної кислоти 1-2. 45 2 UA 102113 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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 3