Спосіб позапічної обробки сталі в ковші

1. Спосіб позапічної обробки сталі в ковші, що включає випуск розплаву зі сталеплавильного агрегату в ківш, подачу в ківш у процесі випуску розплаву шлакоутворюючої суміші і продувку розплаву нейтральним газом, який відрізняється тим, 3 18161 4 міші на вогнетривку футерівку металургійних агреАІ2О3, оксид кремнію Si2 і оксиди лужноземельних гатів приводить до швидкого її руйнування і збільметалів K2O+Na2O [патент України № 50557, 2002 шення витрат на виробництво чавуна і сталі. p.]. Крім того, суміш містить оксид магнію. Кількість Виходячи з цього, у сучасній металургії є актукомпонентів у шлакоутворюючій рафінувальній альна потреба в шлакоутворюючій рафінувальній суміші складає, мас.%: суміші такого хімічного, мінералогічного і фракційалюміній Almet 20-30 ного складу, при якому зменшується небажаний оксид алюмінію АІ2О3 25-45 вплив компонентів суміші на вогнетривку футерівоксид калію К2О 0,5 ку металургійного обладнання і підвищується оксид натрію Na2O 0,5 якість одержуваних продуктів за рахунок більш оксид кремнію і магнію решта глибокого очищення розплаву заліза від небажаПри використанні цієї суміші не можливо досяних домішок. гти глибокого ступеня десульфурації розплаву Відома шлакоутворююча суміш для обробки заліза і видалення інших неметалічних включень і сталі, яка містить оксид кальцію СаО, металевий небажаних домішок. алюміній Almet, оксиди лужноземельних металів В основу корисної моделі поставлена задача К2О+Na2О і оксид алюмінію АІ2О3 [патент РФ № створення способу позапічної обробки сталі в ко2252265, 2005 р.]. Крім того, суміш додатково місвші, у якому за рахунок застосування шлакоутвотить оксиди магнію, заліза, міді, титана, марганцю. рюючої рафінувальної суміші удосконаленого Кількість компонентів у шлакоутворюючій суміші складу буде забезпечене підвищення ефективносскладає, мас.%: ті виплавки сталі. алюміній 5-83 Поставлена задача вирішується тим, що спооксид алюмінію 2,5-75 сіб позапічної обробки сталі в ковші включає виоксид кальцію 0,5-10 пуск розплаву зі сталеплавильного агрегату в ківш, оксид магнію не більш 8 подачу в ківш у процесі випуску розплаву шлакооксид заліза не більш 15 утворюючої суміші і продувку розплаву нейтральоксид міді не більш 2 ним газом, при цьому в ківш подають шлакоутворюючу рафінувальну суміш наступного складу, оксид титана не більш 7 мас.%: оксид марганцю не більш 12 металевий алюміній Almet 8-18 оксиди натрію і калію 5-7. оксид кремнію Si2O 2-6 Основним недоліком описаної суміші є велика оксиди лужноземельних металів кількість компонентів, що обумовлює складність K2O+Na2O 1-3 готування такої суміші. Крім того, високий вміст оксид кальцію СаО 10-55 алюмінію в суміші може привести до виникнення оксид алюмінію АІ2О3 18-53, вибухонебезпечної ситуації як при виготовленні у кількості 5-6 кг/т сталі при вологості не більш суміші, так і в процесі її застосування. 2%. Відомий спосіб позапічної обробки сталі в коВключення до складу шлакоутворюючої рафівші, що включає випуск розплаву зі сталеплавильнувальної суміші оксиду кальцію обумовлене тим, ного агрегату в ківш, подачу в ківш у процесі випущо оксид кальцію є активним компонентом, який ску розплаву шлакоутворюючої суміші і продувку вступає у взаємодію з розчиненої в металі сіркою, розплаву нейтральним газом [патент РФ тим самим сприяє очищенню розплаву заліза від №2138563, 1999р.]. Крім того, у процесі випуску небажаних і шкідливих домішок. Крім того, оксид розплаву в ківш здійснюють також подачу фероспкальцію при виплавці високолегованих, вуглецелавів, навуглецьовувателя і розкиснювача. У якосвих і конструкційних сталей виконує роль модифіті розкиснювача використовують гранульований катора, який сприяє кристалізації структурних алюміній з витратою 0,4-2,0 кг/т металу. Шлакоскладових у здрібненій формі, що поліпшує мехаутворююча суміш включає вапно і плавиковий нічні властивості металу. У присутності алюмінію шпат із загальною витратою 4,2-15,0 кг/т металу і оксид кальцію також сприяє зниженню вмісту неспіввідношенням компонентів 3,5/1-4,5/1. металічних включень у сталі, наприклад її десуНедоліком описаного способу є застосування льфурації. Зниження вмісту оксиду кальцію в сушлакоутворюючої суміші, що включає вапно і пламіші нижче 10% недоцільно, оскільки при цьому не виковий шпат, які змішуються між собою в процесі забезпечується заданий ступінь десульфурації. подачі в ківш, що не дозволяє здійснювати контПідвищення вмісту оксиду кальцію в суміші понад роль ступеня рафінування металу. Крім того, при 55% також є недоцільним, оскільки приведе до використаннітакої суміші утворений розплав шлапідвищення температури плавлення шлаку, що ку поза плавильним агрегатом охолоджується наутворюється, і зниженню його здатності до очистільки швидко, що повноцінно завершити процес щення розплаву заліза від небажаних і шкідливих рафінування металу не вдається. Нарешті, вплив домішок. Включення оксиду кальцію (вапна) доокремих компонентів суміші на вогнетривку футезволяє забезпечити десульфурацію, тобто видарівку металургійних агрегатів приводить до швидлення сірки з розплаву заліза. При цьому сіра міцкого її руйнування і збільшення витрат на виробно зв'язується в сульфід кальцію CaS і переходить ництво чавуна і сталі. у шлак. Такий склад суміші дозволяє забезпечити Найбільш близьким аналогом корисної моделі, підвищення активності оксиду кальцію, що сприяє що заявляється, є шлакоутворююча рафінувальна поліпшенню якісних характеристик металу за расуміш для позапічної обробки сталі в ковші, що включає металевий алюміній Almet оксид алюмінію 5 18161 6 хунок більш ефективного очищення його розплаву перевищувала 2%. Крім того, при вологості суміші від шкідливих домішок і неметалічних включень. більш ніж 2% механічна міцність сформованих з Металевий алюміній являє собою власне неї брикетів зменшується і вони легко руйнуються алюміній у технічно чистому виді. Алюміній розкив процесі збереження, транспортування та заванслює рідкий розплав заліза, тобто видаляє кисень, таження. а наявність оксиду алюмінію сприяє асиміляції Переважним є підготовка компонентів суміші, неметалічних включень, що у свою чергу сприяє при якій кожен компонент має однорідний фракзниженню вмісту шкідливих домішок, наприклад ційний склад. Для цього компоненти суміші піддасірки, кисню в розплаві заліза. За рахунок вибору ють попередньому здрібнюванню до одержання різних співвідношень алюмінію та оксиду алюмінію основної фракції розміром менш ніж 20мм, після можна регулювати процес шлакоутворення. Зничого компоненти дозують і перемішують між соження вмісту алюмінію в суміші нижче 8% недоцібою. Така підготовка шлакоутворюючої рафінувально, оскільки приводить до зниження здатності льної суміші дозволяє підвищити її реактивну здасуміші до очищення розплаву від небажаних або тність у процесі нагрівання, розплавлювання і шкідливих домішок. Крім того, при вмісті металевзаємодії з розплавом заліза. Крім того, однорідвого алюмінію менш ніж 8% не досягається істотний фракційний склад компонентів і їх попереднє ного прискорення шлакоутворення через недостаперемішування сприяє підвищенню активності як тнє надходження тепла реакції окислювання кожного окремого її компонента, так і сумарної алюмінію в зону активного шлакоутворення. Підактивності компонентів у порівнянні з показниками, вищення вмісту алюмінію в суміші понад 18% тащо досягаються при роздільному використанні кож є недоцільним, оскільки приводить до протікомпонентів шлакоутворюючої рафінувальної сукання процесу шлакоутворення з піротехнічним міші. ефектом, що у свою чергу приводить до зниження Цим способом забезпечується високий рівень рафінувальної здатності суміші. При вмісті в суміші рафінування металевого розплаву за рахунок того, оксиду алюмінію менш ніж 18% не забезпечується що вапно, яке входить до складу шлакоутворююзниження в'язкості шлаку до значень, при яких чої суміші (оксид кальцію) забезпечує глибоку девідбувається істотне прискорення шлакоутворенсульфурацію розплаву. Це досягається за рахунок ня. При вмісті в суміші оксиду алюмінію понад 53% високого розріджуючого впливу на частки вапна відбувається збільшення в'язкості шлаку за раху(оксиду кальцію) оксиду алюмінію та оксидів нанок його насичення тугоплавким глиноземом трію і калію, а також утворення легкоплавких шла(АІ2О3). Таким чином, включення до складу шлакокових комплексів і асиміляцію неметалічних вклюутворюючої рафінувальної суміші металевого чень. Крім того, при подачі в ківш суміші алюмінію АІmet і оксиду алюмінію АІ2О3 дозволяє зазначеного складу відбувається значне збільзабезпечити прискорення процесу шлакоутвореншення швидкості позапічної обробки сталі в ковші. ня, що у свою чергу дозволяє підвищити ефективПри цьому шлакоутворююча суміш не містить комність металургійних процесів і знизити виробничі понентів, що володіють високою агресивністю до витрати. вогнетривкої футіровки металургійний агрегатів, за Наявність у суміші оксиду кремнію SiO2 у зарахунок чого термін їх служби збільшується, а визначених межах сприятливо позначається на ратрати на виробництво сталі - скорочуються. фінувальній здатності шлаку. Підвищення вмісту Експериментальне встановлено, що найбільш оксиду кремнію в суміші понад 6% приводить до оптимальний ефект при реалізації способу з викозбільшення в'язкості шлаку і до зниження його раристанням зазначеної шлакоутворюючої суміші фінувальної здатності. досягається при витраті суміші 5-6 кг/т сталі. Для підвищення рідкорухливості шлаку до Переважно, суміш готують попередньо шляскладу суміші введені легкоплавкі компоненти: хом гомогенізації кожного компонента за фракційоксид натрію та оксид калію в кількості 1-3 мас.%. ним складом і перемішування компонентів між Зниження вмісту в суміші оксидів натрію і калію собою. За рахунок цього відбувається підвищення нижче 1% приводить до небажаного збільшення реактивної здатності шлакоутворюючої суміші в в'язкості шлаку, погіршенню умов плавлення суміпроцесі нагрівання, розплавлювання і взаємодії ші і підвищенню часу обробки розплаву заліза. компонентів суміші з металевим розплавом. Введення в суміш більш ніж 3% оксидів натрію і Ефективність шлакоутворюючої суміші у прокалію приводить до зниження температури розпцесі позапічної обробки сталі в ковші ілюструється лаву в зоні реакції і зниженню ефективності його наступними прикладами. обробки шлакоутворюючою рафінувальною суміПриклади 1-25. шшю. Для визначення оптимального складу шлакоСлід зазначити, що основний практичний утворюючої суміші було проведено серію експеефект від використання шлакоутворюючої суміші риментів у процесі позапічної обробки сталі на такого складу полягає в підвищенні технологічної установці "ківш-піч". Вважається, що склад шлакоцінності вапна, що входить до складу суміші, тобто утворюючої суміші, який виявився найбільш ефекоксиду кальцію СаО, при десульфурації металу, тивним у цьому процесі, є універсальним і буде що забезпечується високим розріджувальним оптимальним і ефективним також і у інших метавпливом на частки вапна оксиду алюмінію, а також лургійних процесах, що спрямовані на цільову нооксидів натрію і калію. рмалізацію складу металургійного продукту. Для виключення виникнення пожежонебезпечШлакоутворюючу суміш приготували шляхом них ситуацій при виготовленні, збереженні і трансроздільного попереднього зневоднювання до вопортуванні суміші необхідно, щоб її вологість не логості нижче 2% (при необхідності) і здрібнюван 7 18161 8 ня металевого алюмінію Almet, оксиду кремнію "ківш-піч". Після випуску металу з електропечі ківш SiO2, суміші оксидів лужноземельних металів установили на сталевіз і подали на установку К2О+Nа2О (1:1), оксиду кальцію СаО і оксиду алю"ківш-піч". На поверхню розплаву послідовно примінію АІ2О3 до одержання такого фракційного саджували розфасовану в поліетиленові мішки складу кожного компонента, у якому кількість часшлакоутворюючу суміш, одночасно продували ток розміром менш ніж 20мм була не менш 90%. метал аргоном через дві пористі пробки в днищі Після цього приготували шлакоутворюючу суміш ковша. На всіх плавках шлакоутворюючу суміш 25 різних складів, зазначених у Таблиці 1, кожну з вводили в кількості (10±0,2) кг/т сталі. який розфасували в поліетиленові мішки, зручні Наприкінці кожної плавки вимірювали ступінь для використання. десульфурації мелалу і масову частку сірки в сталі Сталь марки AISI8620 піддали позапічній дезвичайними лабораторними методами. Отримані сульфурації в 130-тонному ковші на установці результати приведені нижче в Таблиці 1. Таблиця 1 Приклад № Склад шлакоутворюючої рафінувальної суміші для позапічноїобробки сталі і показники десульфурації металу Масова частка компонентів шлакообразующей суміші, % Металев. Аl2O3 K2O+Na2O SiO; Оксид каалюміній льцію СаО 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 7,0 8,0 16,0 18,0 19,0 7,0 9,0 15,0 18,0 19,0 7,0 8,0 15,0 18,0 19,0 7,0 8,0 16,0 18,0 20,0 7,0 8,0 16,0 18,0 19,0 82,1 79,0 43,0 18,0 10,0 82,1 78,0 44,0 22,0 10,0 82,1 79,0 44,0 18,0 10,0 82,1 79,0 53,0 18,0 9,0 82,1 79,0 43,0 18,0 10,0 0,9 1,0 2,0 3,0 4,0 0,9 1,0 2,0 3,0 3,4 0,9 1,0 2,0 3,0 3,8 0,9 1,0 2,0 3,0 3,4 0,9 1,0 2,0 3,0 3,6 Аналіз отриманих даних показує, що прийнятний ступінь десульфурації металу (не нижче 46,0%) при припустимій масовій частці сірки в металі після обробки (не більш 0,018%) був досягнутий в плавках 3, 4, 8, 9, 13, 14, 18, 19, 23 і 24, при яких застосовувалися шлакоутворюючі суміші, співвідношення компонентів у яких витримувалось в оптимальних межах. У плавках 1, 2, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 20, 21, 22 і 25 застосовувалися інші шлакоутворюючі суміші, співвідношення компонентів у яких виходило за оптимальні межі та у цих плавках спостерігалися як підвищений вміст сірки в металі, так і недостатня ступінь його десульфурації. Приклад 26. Позапічна обробка сталі в ковші на випуску плавки 1,0 2,0 4,0 6,0 7,0 1,0 2,0 4,0 6,0 6,8 1,0 2,0 4,0 6,0 7,0 1,0 2,0 4,0 6,0 6,6 1,6 2,0 4,0 6,0 6,3 9,0 10,0 35,0 55,0 60,0 9,0 10,0 35,0 55,0 58,0 9,0 10,0 35,0 55,0 61,0 9,0 10,0 35,0 55,0 60,0 9,0 10,0 35,0 55,0 59,0 Ступінь десульфурації металу,% (чисельник) і масова частка сірки в сталі після її обробки, % 10,2/0,026 18,3/0,027 56,5/0,018 46,3/0,012 38,4/0,020 9,5/0,028 20,2/0,025 51,8/0,015 58,6/0,010 43,4/0,027 8,7/0,029 14,3/0,028 57,8/0,011 61,3/0,010 43,3/0,026 9,8/0,027 21,5/0,024 55,2/0,018 58,4/0,014 35,6/0,020 11,6/0,030 18,4/0,026 50,6/0,014 56,4/0,012 45,7/0,018 Приготували шлакоутворюючу рафінувальну суміш, як описано в Прикладах 1-25, з наступним складом, мас.%: металевий алюміній Almet 14 оксид кремнію SiO2 4 оксиди лужноземельних металів K2O+Na2O 2 оксид кальцію СаО 50 оксид алюмінію АІ2О3 30 Після закінчення виплавки сталі в сталеплавильному агрегаті її перелили в ківш відповідної ємності. Сталь марки S235J2G3 піддали позапічній обробці в 175-тонному ковші на випуску плавки. У процесі випуску розплаву в ківш подавали попередньо підготовлену шлакоутворюючу рафінувальну суміш. 9 18161 10 Шлакоутворюючу рафінувальну суміш помісвші продували за звичайною технологією нейтратили в бункер з феросплавами або спеціалізовальним газом. На всіх плавках кількість шлакоутвоний бункер. Під час випуску розплаву для забезрюючої рафінувальної суміші установлювали тапечення ефективності обробки присаджування в кою, щоб вона була в межах 5-6 кг/т сталі. ківш шлакоутворюючої рафінувальної суміші роНаприкінці кожної плавки вимірювали ступінь били рівномірно, починаючи при наповненні ковша десульфурації мелалу і масову частку сірки в сталі металом на 1/6-1/7 висоти і закінчували при напозвичайними лабораторними методами. Отримані вненні його на 1/2 висоти. Одночасно метал у корезультати приведені нижче в Таблиці 2. Таблиця 2 Показники обробки сталі в ковші на випуску плавки Масова частка вуглецю в металі перед випуском,% 0,10 0,12 0,15 0,17 0,16 0,12 0,15 0,13 0,15 0,18 0,18 0,16 0,22 0,17 0,12 0,13 0,16 0,14 0,15 0,17 0,18 0,16 0,11 0,09 0,15 Температура металу перед випуском, ос Витрата суміші, кг/т 1645 1645 1647 1642 1648 1652 1645 1642 1645 1648 1646 1645 1644 1645 1642 1647 1648 1645 1642 1645 1644 1648 1644 1645 1646 5,21 5,02 5,15 5,01 5,02 5,41 5,02 5,21 5,02 5,21 5,05 5,21 5,02 5,02 5,46 5,21 5,21 5,25 5,23 5,21 5,21 5,05 5,21 5,02 5,02 Аналіз отриманих даних показує, що при використанні шлакоутворюючої рафінувальної суміші для обробки металу в ковші на випуску плавки досягається стабільне повторення очікуваного результату по ступені десульфурації металу і вмісту сірки. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Масова частка Ступінь десульфурації металу, сірки в металі % (чисельник) і масова частка перед обробкою, сірки в сталі після її обробки,% % 0,040 20,0/0,032 0,037 18,9/0,030 0,048 31,2/0,033 0,045 28,9/0,032 0,047 38,3/0,029 0,046 23,9/0,035 0,045 33,3/0,030 0,048 37,5/0,030 0,052 42,3/0,030 0,045 40,0/0,027 0,050 46,0/0,027 0,045 42,2/0,026 0,042 23,8/0,032 0,047 25,5/0,035 0,048 37,5/0,030 0,043 18,6/0,035 0,044 27,3/0,032 0,046 30,4/0,032 0,050 36,0/0,032 0,048 20,8/0,028 0,040 25,0/0,030 0,045 37,8/0,028 0,050 32,0/0,034 0,048 20,8/0,038 0,046 26,1/0,034 Таким чином, корисна модель, що заявляється дозволяє підвищити ефективність виплавки сталі при позапічній обробці сталі в ковші за рахунок використання шлакоутворюючої суміші з оптимально підібраним складом компонентів. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601