Спосіб наведення шлаку в сталеплавильних агрегатах

1. Спосіб наведення шлаку в сталеплавильних агрегатах, що включає випуск зі сталеплавильного агрегату в розливний ківш розплаву заліза і введення в розплав шлакоутворювальної суміші, який відрізняється тим, що в розплав уводять шлакоутворювальну суміш наступного складу, мас. %: 3 18164 4 продукту. Крім того, при використанні такої суміші В основу корисної моделі поставлено задачу шлаковий розплав поза плавильним агрегатом створення способу наведення шлаку в сталеплаохолоджується настільки швидко, що не вдається вильних агрегатах, у якому за рахунок застосуванповноцінно завершити процес рафінування метаня шлакоутворюючої рафінувальної суміші удолу. Нарешті, вплив окремих компонентів суміші на сконаленого складу буде забезпечене підвищення вогнетривку футерівку металургійних агрегатів ефективності наведення шлаку в сталеплавильних приводить до швидкого її руйнування і збільшення агрегатах. витрат на виробництво чавуна і сталі. Поставлена задача вирішується тим, що споВиходячи з цього, у сучасній металургії є актусіб наведення шлаку в сталеплавильних агрегатах альна потреба в шлакоутворюючій рафінувальній включає роздільну подачу в сталеплавильний агсуміші такого хімічного, мінералогічного і фракційрегат шлакоутворюючих матеріалів з наступним ного складу, при якому зменшується небажаний корегуванням розплавленого шлаку присадками вплив компонентів суміші на вогнетривку футеріврозріджувачів, при цьому в сталеплавильний агреку металургійного обладнання і підвищується гат подають шлакоутворюючу рафінувальну суміш якість одержуваних продуктів за рахунок більш наступного складу, мас. %: глибокого очищення розплаву заліза від небажаметалевий алюміній Almet 8-18 них домішок. оксид кремнію SiO2 2-6 Відома шлакоутворююча суміш, яка містить оксиди лужноземельних металів 1-3 оксид кальцію СаО, металевий алюміній Almet, окK2O+Na2O сиди лужноземельних металів K2O+Na2O і оксид оксид кальцію СаО 10-55 алюмінію Al2O3 [патент РФ № 2252265, 2005 р.]. оксид алюмінію Al2O3 18-53 Крім того, суміш додатково містить оксиди магнію, у кількості 7-15кг/т розплаву заліза при волозаліза, міді, титана, марганцю. Кількість компоненгості не більш 2%. тів у шлакоутворюючій суміші складає, мас. %: Включення до складу шлакоутворюючої рафіалюміній - 5-83; оксид алюмінію - 2,5-75; оксид нувальної суміші оксиду кальцію обумовлене тим, кальцію - 0,5-10; оксид магнію - не більш 8; оксид що оксид кальцію є активним компонентом, який заліза - не більш 15; оксид міді - не більш 2; оксид вступає у взаємодію з розчиненої в металі сіркою, титана - не більш 7; оксид марганцю - не більш 12 і тим самим сприяє очищенню розплаву заліза від оксиди натрію і калію - 5-7. небажаних і шкідливих домішок. Крім того, оксид Основним недоліком описаної суміші є велика кальцію при виплавці високолегованих, вуглецекількість компонентів, що обумовлює складність вих і конструкційних сталей виконує роль модифіготування такої суміші. Крім того, високий вміст катора, який сприяє кристалізації структурних алюмінію в суміші може привести до виникнення складових у здрібненій формі, що поліпшує мехавибухонебезпечної ситуації як при виготовленні нічні властивості металу. У присутності алюмінію суміші, так і в процесі її застосування. оксид кальцію також сприяє зниженню вмісту неВідомий спосіб наведення шлаку в сталепламеталічних включень у сталі, наприклад її десувильних агрегатах, що включає випуск зі сталепльфурації. Зниження вмісту оксиду кальцію в сулавильного агрегату в розливний ківш розплаву міші нижче 10% недоцільно, оскільки при цьому не заліза і введення в розплав шлакоутворюючої сузабезпечується заданий ступінь десульфурації. міші, що включає вапно, шлак від виробництва Підвищення вмісту оксиду кальцію в суміші понад вторинного алюмінію і стабілізований відвальний 55% також є недоцільним, оскільки приведе до шлак від виробництва ферованадія [патент РФ № підвищення температури плавлення шлаку, що 2255119, 2005 р.]. утворюється, і зниженню його здатності до очиОсновним недоліком цього способу є незбалащення розплаву заліза від небажаних і шкідливих нсованість сполуки шлакоутворюючої суміші, яка домішок. Включення оксиду кальцію (вапна) довводиться, що не забезпечує достатнього рівня зволяє забезпечити десульфурацію, тобто видарафінувальних властивостей суміші, що у свою лення сірки з розплаву заліза. При цьому сіра міцчергу приводить до зниження якості одержуваного но зв'язується в сульфід кальцію СаS і переходить продукту. 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, що включає металевий алюміній Almet, окхунок більш ефективного очищення його розплаву сид алюмінію Al2O3, оксид кремнію Si2 і оксиди від шкідливих домішок і неметалічних включень. лужноземельних металів K2O+Na2O [патент УкраїМеталевий алюміній являє собою власне ни № 50557, 2002 p.]. Крім того, суміш містить окалюміній у технічно чистому виді. Алюміній розкисид магнію. Кількість компонентів у шлакоутворюслює рідкий розплав заліза, тобто видаляє кисень, ючій рафінувальній суміші складає, мас. %: а наявність оксиду алюмінію сприяє асиміляції алюміній Almet 20-30 неметалічних включень, що у свою чергу сприяє оксид алюмінію Al2O3 25-45 зниженню вмісту шкідливих домішок, наприклад оксид калію K2O 0,5 сірки, кисню в розплаві заліза. За рахунок вибору оксид натрію Na2O 0,5 різних співвідношень алюмінію та оксиду алюмінію оксид кремнію і магнію можна регулювати процес шлакоутворення. Знирешта. ження вмісту алюмінію в суміші нижче 8% недоціПри використанні цієї суміші не можливо досяльно, оскільки приводить до зниження здатності гти глибокого ступеня десульфурації розплаву суміші до очищення розплаву від небажаних або заліза і видалення інших неметалічних включень і шкідливих домішок. Крім того, при вмісті металенебажаних домішок. 5 18164 6 вого 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 алюкожного окремого її компонента, так і сумарної мінію в зону активного шлакоутворення. активності компонентів у порівнянні з показниками, Підвищення вмісту алюмінію в суміші понад 18% що досягаються при роздільному використанні також є недоцільним, оскільки приводить до протікомпонентів шлакоутворюючої рафінувальної сукання процесу шлакоутворення з піротехнічним міші. ефектом, що у свою чергу приводить до зниження Переважним є виконання шлакоутворюючої рафінувальної здатності суміші. При вмісті в суміші рафінувальної суміші з наступним фракційним оксиду алюмінію менш ніж 18% не забезпечується складом компонентів, %: зниження в'язкості шлаку до значень, при яких 20,0мм 90 відбувається істотне прискорення шлакоутворен>20,0мм решта ня. При вмісті в суміші оксиду алюмінію понад 53% Такий фракційний склад компонентів суміші є відбувається збільшення в'язкості шлаку за рахуоптимальним з погляду фізико-хімічних закономірнок його насичення тугоплавким глиноземом ностей процесів їх засвоєння. Відхилення фрак( Al2O3 ). Таким чином, включення до складу шлаційного складу убік дрібнодисперсних часток недоцільно, тому що вимагає додаткових витрат, але коутворюючої рафінувальної суміші металевого не дає помітного ефекту. Збільшення вмісту велиалюмінію Almet, і оксиду алюмінію Al2O3 дозволяє кодисперсних часток приводить до збільшення забезпечити прискорення процесу шлакоутворенчасу наведення шлаку, тобто також є невиправданя, що у свою чергу дозволяє підвищити ефективним. ність металургійних процесів і знизити виробничі У цьому способі процес розплавлювання твевитрати. рдих шлакоутворюючих матеріалів і процес розкиНаявність у суміші оксиду кремнію SiO2 у заслення шлакового розплаву, що утворюється, відзначених межах сприятливо позначається на рабуваються одночасно, що приводить до фінувальній здатності шлаку. Підвищення вмісту скорочення тривалості виплавки сталі і зменшеноксиду кремнію в суміші понад 6% приводить до ню виробничих витрат. збільшення в'язкості шлаку і до зниження його раЕкспериментальне встановлено, що найбільш фінувальної здатності. оптимальний ефект при реалізації способу з викоДля підвищення рідкорухливості шлаку до ристанням зазначеної шлакоутворюючої суміші складу суміші введені легкоплавкі компоненти: досягається при витраті суміші 7-15кг/т сталі. оксид натрію та оксид калію в кількості 1-3 мас. %. Переважно, суміш готують попередньо шляЗниження вмісту в суміші оксидів натрію і калію хом гомогенізації кожного компонента за фракційнижче 1% приводить до небажаного збільшення ним складом і перемішування компонентів між в'язкості шлаку, погіршенню умов плавлення сумісобою. За рахунок цього відбувається підвищення ші і підвищенню часу обробки розплаву заліза. реактивної здатності шлакоутворюючої суміші в Введення в суміш більш ніж 3% оксидів натрію і процесі нагрівання, розплавлювання і взаємодії калію приводить до зниження температури розпкомпонентів суміші з металевим розплавом. лаву в зоні реакції і зниженню ефективності його Ефективність шлакоутворюючої суміші у прообробки шлакоутворюючою рафінувальною суміцесі наведення шлаку в сталеплавильних агрегашшю. тах ілюструється наступними прикладами. Слід зазначити, що основний практичний Приклади 1-25. ефект від використання шлакоутворюючої суміші Для визначення оптимального складу шлакотакого складу полягає в підвищенні технологічної утворюючої суміші було проведено серію експецінності вапна, що входить до складу суміші, тобто риментів у процесі позапічної обробки сталі на оксиду кальцію СаО, при десульфурації металу, установці «ківш-піч». Вважається, що склад шлащо забезпечується високим розріджувальним коутворюючої суміші, який виявився найбільш впливом на частки вапна оксиду алюмінію, а також ефективним у цьому процесі, є універсальним і оксидів натрію і калію. буде оптимальним і ефективним також і у інших Для виключення виникнення пожежонебезпечметалургійних процесах, що спрямовані на цільову них ситуацій при виготовленні, збереженні і транснормалізацію складу металургійного продукту. портуванні суміші необхідно, щоб її вологість не Шлакоутворюючу суміш приготували шляхом перевищувала 2%. Крім того, при вологості суміші роздільного попереднього зневоднювання до вобільш ніж 2% механічна міцність сформованих з логості нижче 2% (при необхідності) і здрібнюваннеї брикетів зменшується і вони легко руйнуються в процесі збереження, транспортування та завання металевого алюмінію Almet , оксиду кремнію таження. SiO2, суміші оксидів лужноземельних металів Переважним є підготовка компонентів суміші, K2O+Na2O (1:1), оксиду кальцію СаО і оксиду алюпри якій кожен компонент має однорідний фракмінію Al2O3 до одержання такого фракційного ційний склад. Для цього компоненти суміші піддаскладу кожного компонента, у якому кількість часють попередньому здрібнюванню до одержання ток розміром менш ніж 20мм була не менш 90%. основної фракції розміром менш ніж 20мм, після Після цього приготували шлакоутворюючу суміш чого компоненти дозують і перемішують між со25 різних складів, зазначених у Таблиці 1, кожну з бою. Така підготовка шлакоутворюючої рафінуваякий розфасували в поліетиленові мішки, зручні льної суміші дозволяє підвищити її реактивну здадля завантаження в установку «ківш-піч». тність у процесі нагрівання, розплавлювання і Сталь марки AISI8620 піддали позапічній девзаємодії з розплавом заліза. Крім того, однорід 7 18164 8 сульфурації в 130-тонному ковші на установці ковша. На всіх плавках шлакоутворюючу суміш «ківш-піч». Після випуску металу з електропечі вводили в кількості (10±0,2)кг/т сталі. ківш установили на сталевіз і подали на установку Наприкінці кожної плавки вимірювали ступінь «ківш-піч». На поверхню розплаву послідовно придесульфурації мелалу і масову частку сірки в сталі саджували розфасовану в поліетиленові мішки звичайними лабораторними методами. Отримані шлакоутворюючу суміш, одночасно продували результати приведені нижче в Таблиці 1. метал аргоном через дві пористі пробки в днищі Таблиця 1 Склад шлакоутворюючої рафінувальної суміші для позапічної обробки сталі в установці «ківш-піч» і показники дееульфурації металу Ступінь десульфурації металу, % (чисельник) і Оксид ка- масова частка сірки в льцію СаО сталі після її обробки, % 9,0 10,2/0,026 10,0 18,3/0,027 35,0 56,5/0,018 55,0 46,3/0,012 60,0 38,4/0,020 9,0 9,5/0,028 10,0 20,2/0,025 35,0 51,8/0,015 55,0 58,6/0,010 58,0 43,4/0,027 9,0 8,7/0,029 10,0 14,3/0,028 35,0 57,8/0,011 55,0 61,3/0,010 61,0 43,3/0,026 9,0 9,8/0,027 10,0 21,5/0,024 35,0 55,2/0,018 55,0 58,4/0,014 60,0 35,6/0,020 9,0 11,6/0,030 10,0 18,4/0,026 35,0 50,6/0,014 55,0 56,4/0,012 59,0 45,7/0,018 Масова частка компонентів шлакообразующей суміші, % Приклад№ Металев. алюміній Al2O3 K2O+Na2O SiO2 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 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 63 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. Наведення шлаку в сталеплавильних агрегатах Приготували шлакоутворюючу рафінувальну суміш, як описано в Прикладах 1 - 25, з наступним складом, мас. %: металевий алюміній Almet 12 оксид кремнію SiO2 4 оксиди лужноземельних металів 2 K2O+Na2O оксид кальцію СаО 35 оксид алюмінію Al2O3 45 Після розплавлювання вихідних шихтових матеріалів у сталеплавильних агрегатах виконується наведення (корегування) технологічного шлаку з метою забезпечення заданих параметрів виплавки сталі. По ходу виплавки сталі в 250-тонній мартенівській печі вуглецевої, низьколегованої і легованої сталі, на дзеркало металу присаджували попередньо підготовлену шлакоутворюючу рафінувальну суміш. 9 18164 10 На всіх плавках кількість шлакоутворюючої порівнювали з аналогічними показниками, отримарафінувальної суміші установлювали такою, щоб ними раніше на плавках, у яких не застосовувалавоно було в межах 7-15кг/т сталі. ся така шлакоутворююча рафінувальна суміш. По ходу плавки контролювали швидкість наОтримані результати приведені нижче в Таблиці 2. грівання металу і швидкість видалення сірки, що Таблиця 2 Показники обробки сталі в ковші на випуску плавки Масова частка Температура мета- Витрата сумі- Швидкість нагрівання Швидкість нагрівання метавуглецю в ме- лу перед присадкою ші, кг/т металу без присаджулу після присаджування талі перед суміші, °С вання суміші, °С/хв. суміші, "С/хв (чисельник) і присадкою (чисельник) і відповід- відповідно швидкість видасуміші, % но швидкість видалення сірки %/хв. лення сірки %/хв. 0,60 1555 7,22 1,08/0,00011 2,81/0,00032 0,52 1545 8,33 0,96/0,00008 2,56/0,00028 0,45 1547 7,58 1,25/0,00010 3,15/0,00035 0,57 1542 9,01 1,11/0,00012 2,94/0,00032 0,36 1558 9,25 1,32/0,00016 2,96/0,00031 0,52 1552 7,86 1,24/0,00014 2,92/0,00034 0,45 1545 9,95 1,33/0,00013 3,11/0,00033 0,53 1552 11,23 1,23/0,00012 2,86/0,00032 0,55 1545 10,56 1,17/0,00009 2,76/0,00028 0,48 1548 9,56 1,08/0,00009 2,67/0,00029 0,58 1546 8,65 1,67/0,00011 3,26/0,00036 0,56 1545 7,53 1,09/0,00015 2,63/0,00028 0,62 1544 8,64 1,34/0,00014 2,94/0,00031 0,57 1545 9,32 1,32/0,00012 2,92/0,00032 0,42 1552 9,25 1,23/0,00011 2,86/0,00028 0,53 1547 8,76 1,45/0,00011 2,67/0,00030 0,56 1548 7,56 1,22/0,00012 2,66/0,00031 0,54 1545 7,12 1,24/0,00009 3,08/0,00028 0,55 1542 8,34 1,07/0,00011 2,56/0,00027 0,47 1545 9,11 0,98/0,00008 2,45/0,00025 0,48 1544 10,64 1,11/0,00009 2,68/0,00027 0,56 1548 10,65 1,23/0,00010 2,92/0,00031 0,61 1544 11,22 1,13/0,00014 2,86/0,00034 0,59 1545 12,35 1,25/0,00018 2,96/0,00036 0,55 1546 7,66 1,35/0,00016 3,11/0,00035 Аналіз отриманих даних показує, що при використанні шлакоутворюючої рафінувальної суміші для наведення (корегування) технологічного шлаку в сталеплавильному агрегаті по ходу виплавки сталі досягається швидкість нагрівання металевої ванни до 3,11°С/хв. і швидкість зниження масової частки сірки в металі, що досягала значень до 0,00036%/хв, що в два і більше разів перевищує Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков аналогічні показники, отримані в плавках без присаджування даної шлакоутворюючої рафінувальної суміші. Таким чином, корисна модель, що заявляється дозволяє підвищити ефективність наведення шлаку в сталеплавильних агрегатах 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