Спосіб позапічної обробки сталі

1. Спосіб позапічної обробки сталі, що включає випуск розплаву зі сталеплавильного агрегата в ківш, подачу в ківш у процесі випуску розплаву шлакоутворюючих матеріалів, присадку вапна і продувку розплаву нейтральним газом, який відрі 3 18172 4 Виходячи з цього, у сучасній металургії є актукоутворюючі матеріали включають вапно і плавиальна потреба в композиціях для оптимізації шлаковий шпат із загальною витратою 4,2-15,0кг/т мекового режиму виплавки сталі, що будуть мати талу і співвідношенням компонентів 3,5/1-4,5/1. такий хімічний і фракційний склад, при якому мініУ цьому способі відсутня можливість ефективмізується агресивний вплив компонентів композиного регулювання процесів шлакоутворення, які ції на металургійне обладнання, і підвищується значним чином впливають на загальні термодинаякість одержуваних продуктів за рахунок більш мічні і теплообмінні процеси рафінування сталі по глибокого очищення розплаву заліза від небажавмісту сірки і неметалічних включень. них домішок. Крім того, для цілей зниження матеНайбільш близьким аналогом композиції, що ріальних витрат на виробництво сталі переважним заявляється, є композиція для оптимізації шлакоє використання однієї універсальної композиції, вого режиму виплавки сталі, що включає карбід придатної для оптимізації шлакового режиму викремнію SiC, металевий алюміній Almet і оксид плавки для різних способів виробництва сталі. алюмінію АІ2О3 [патент України №18995, 1997p.]. Якість одержуваного кінцевого продукту в різКрім того, зазначена композиція містить оксид них процесах виробництва сталі визначається тикремнію SiO2. пом використовуваних шлакоутворюючих матеріаПри використанні цієї композиції рівень в'язколів, а також застосовуваних композицій для сті шлаку залишається досить високим, що у свою оптимізації шлакоутворюючого режиму виплавки чергу приводить до погіршення умов плавлення сталі, їх складом і фізико-хімічними властивостякомпозиції і зниженню ефективності шлакового ми. При позапечній обробці сталі в сталерозливрежиму виплавки сталі. ному ковші в ході випуску металу зі сталеплавильВ основу корисної моделі поставлена задача них агрегатів найчастіше використовують такі створення способу позапічної обробки сталі, у шлакоутворюючі матеріали як вапно, плавиковий якому за рахунок застосування композиції для опшпат, а також вторинний кусковий алюміній. При тимізації шлакового режиму виплавки буде забезтакому наборі шлакоутворюючих матеріалів відсупечене удосконалення шлакового режиму позапічтня можливість ефективного регулювання проценої обробки сталі в сталерозливному ковші, а сів шлакоутворення, що значно впливає на загатакож будуть забезпечені оптимізація хімічного льні термодинамічні і теплообмінні процеси складу суміші шлакоутворюючих матеріалів, підрафінування сталі по вмісту сірки та інших немевищення рафінувального потенціалу розплавленої талічних включень. Виходячи з цього, у сучасній шлакової фази і прискорення активізації основних металургії є актуальна потреба в композиціях для хімічних компонентів шлакового розплаву. оптимізації шлакового режиму виплавки сталі, що Поставлена задача вирішується тим, що спобудуть мати такий хімічний і фракційний склад, сіб позапічної обробки сталі включає випуск розппри якому мінімізується агресивний вплив комполаву зі сталеплавильного агрегату в ківш, подачу в нентів композиції на металургійне обладнання, ківш у процесі випуску розплаву легуючих добавок, підвищується якість одержуваних продуктів за рарозкиснювачів, шлакоутворюючих матеріалів, прихунок більш глибокого очищення розплаву заліза садку вапна і продувку розплаву нейтральним гавід небажаних домішок, а також забезпечується зом, при цьому одночасно з присадкою вапна здійможливість ефективного регулювання процесів снюють подачу композиції для оптимізації шлакоутворення. шлакового розплаву, що включає, мас.%: Відома композиція для оптимізації шлакового карбід кремнію SiC 5-15 режиму виплавки сталі, що включає оксид алюміоксиди лужноземельних металів нію АІ2О3 [патент України №18705, 1997p.]. Крім K2O+Na2O 1-3 оксиду алюмінію зазначена композиція включає металевий алюміній Almet 15-30 плавиковий шпат CaF2, оксид кальцію (вапно) металевий кремній Simet 5-15 CaО, оксид кремнію SiO2, залізо Fe, вуглець С, оксид алюмінію Al2O3 37-74. сірку S, фосфор Р і оксид титана ТiO2. Присутній у композиції для оптимізації шлакоОсновними недоліками зазначеної композиції вого режиму виплавки сталі карбід кремнію SiC є відносно високий вміст фосфору, що виключає при розплавлюванні композиції взаємодіє з рідким можливість її використання при виробництві тугопзалізом по реакції: лавких сплавів через "забруднення" сплаву фосSiCТВ+[Fe] [Si][Fe]+[C][Fe], фором. Суміш також не забезпечує високого стус асиміляцією кремнію і вуглецю розплавлепеня витягу тугоплавких елементів. Крім того, ним металом сталевої ванни. суміш містить у собі велику кількість різних компоЗазначена особливість взаємодії карбіду кренентів, що значно підвищує її вартість і складність мнію впливає на механізм розподілу кисню між її виготовлення і застосування. металевою і шлаковою фазами і регулює швидВідомий спосіб позапічної обробки сталі, що кість зневуглецювання металевої ванни, а також включає випуск розплаву зі сталеплавильного агблокує процес переокислювання металу в період регату в ківш, подачу в ківш у процесі випуску розокислювання вуглецю. Наявність карбіду кремнію плаву шлакоутворюючих матеріалів, присадку вав композиції створює також достатній розкиснювапна і продувку розплаву нейтральним газом льний ефект. Зниження вмісту карбіду кремнію в [патент РФ №2138563, 1999р.]. Крім того, у процесі композиції нижче 5% недоцільно, оскільки на почавипуску розплаву в ківш здійснюють також подачу тку окисного періоду плавки спостерігається актиферосплавів, навуглецьовувача і розкиснювача. У візація окислювання заліза до FeO. Підвищення якості розкиснювача використовують гранульовавмісту карбіду кремнію в композиції понад 15% ний алюміній з витратою 0,4-2,0кг/т металу. Шлатакож є недоцільним, оскільки це приводить до 5 18172 6 блокування процесу окислювання вуглецю. Це алюмінію Almet і зниження рафінувального потенціможе викликати необхідність введення додаткових алу шлакової фази. Збільшення вмісту кремнію окислювачів, приводить до перегріву сталевої понад 15% є недоцільним, оскільки може привести ванни і негативно діє на футерівку печі, а також до уповільнення реакції окислювання металевого збільшує час виплавки сталі, що у свою чергу приалюмінію Almet і зниження рафінувального потенціводить до збільшення витрат на виробництво стаалу шлакової фази. лі. Для одержання рідкорухливого шлаку до Металевий алюміній являє собою власне складу композиції введені легкоплавкі компоненти: алюміній у технічно чистому виді. Алюміній розкиоксид натрію та оксид калію в кількості 1-3% мас. слює рідкий розплав, тобто видаляє кисень, а наяЗниження вмісту в композиції оксидів натрію і кавність оксиду алюмінію сприяє як прискоренню лію нижче 1% приводить до небажаного збільшензасвоєння вапна, так і асиміляції неметалічних ня в'язкості шлаку, погіршенню умов плавлення включень, що у свою чергу сприяє зниженню вміскомпозиції і зниженню ефективності шлакового ту шкідливих домішок, наприклад сірки і кисню в режиму виплавки сталі. Введення в композицію сталі. За рахунок вибору різних співвідношень більш 3% оксидів натрію і калію приводить до зниалюмінію та оксиду алюмінію можна регулювати ження температури розплаву в зоні реакції і знипроцес шлакоутворення. Зниження вмісту алюміженню ефективності його обробки шлакоутворююнію в композиції нижче 15% недоцільно, оскільки чими матеріалами, що містять композицію для приводить до зниження рафінувальних властивосоптимізації шлакового режиму виплавки сталі. тей шлаку, тобто до зниження здатності шлаку до Для виключення виникнення пожежонебезпечочищення розплаву від небажаних або шкідливих них ситуацій при виготовленні, збереженні і трансдомішок. Крім того, при вмісті металевого алюміпортуванні композиції необхідно, щоб її вологість нію менш ніж 15% не досягається істотного присне перевищувала 2%. корення шлакоутворення через недостатнє надхоОптимальність зазначеного вище співвіднодження тепла реакції окислювання алюмінію в шення компонентів у композиції була підтверджезону активного шлакоутворення. Підвищення вмісна багаторазовими експериментами, виконаними ту алюмінію в суміші понад 30% також є недоцільяк у лабораторних, так і у виробничих умовах. ним, оскільки приводить до протікання процесу Переважним є виконання композиції для опшлакоутворення з піротехнічним ефектом, підвитимізації шлакового режиму виплавки сталі з нащення температури шлаку в реакційній зоні, що у ступним фракційним складом компонентів,%: свою чергу приводить до тимчасового уповільнен20,0мм і менше 90 ня протікання основних сталеплавильних процесів більш 20,0мм решта. і зниженню рафінувальної здатності шлакового Такий діапазон фракційних складів компоненрозплаву. тів композиції пояснюється фізико-хімічними закоВміст у композиції оксиду алюмінію менш ніж номірностями ефективності їх використання і за37% не забезпечує зниження в'язкості шлаку до своєння при проведенні основних технологічних значень, при яких відбувається істотне прискоренпроцесів виплавки сталі. Відхилення фракційного ня шлакоутворення. При вмісті оксиду алюмінію складу убік збільшення вмісту дрібнодисперсних понад 74% в'язкість шлаку не тільки не знижуєтьчасток недоцільно, тому що вимагає додаткових ся, але навіть підвищується за рахунок насичення витрат, але не дає помітного ефекту. Збільшення шлаку тугоплавким глиноземом (АІ2О3). вмісту великодисперсних часток приводить до Таким чином, включення до складу композиції збільшення часу наведення шлаку, тобто також є для оптимізації шлакового режиму виплавки сталі невиправданим. металевого алюмінію А1щеі і оксиду алюмінію У цьому способі композиція для оптимізації АІ2О3 у встановлених межах дозволяє забезпечити шлакового режиму виплавки сталі забезпечує підвисоку швидкість протікання реакцій шлакоутвовищення ефективності використання рафінувальрення з одночасним підтримуванням рідкорухлиного потенціалу шлакової фази, зниження загальвості шлакового розплаву в умовах тривалого пеної витрати вапна і виключає необхідність ріоду часу і широкого діапазону температур додаткового використання в складі шлакоутворюпроцесів виплавки сталі, що дозволяє забезпечити ючої суміші плавикового шпату і кускового вторинефективність металургійних процесів і знизити ного алюмінію. Зазначена композиція по ходу техвиробничі витрати. нологічного процесу вводиться разом зі Металевий кремній Simet широко застосовуєтьшлакоутворюючим матеріалом. По ходу випуску ся в металургії як одна з основних розкиснюючих і металу на його дзеркалі формується високоактивлегуючих добавок. Металевий кремній - це кремній ний рафінувальний шлак, який за рахунок кінетичтехнічної чистоти (96-99% Si), що одержується у ної енергії падаючого струменя металу захоплюрудовідновних електропечах відновленням кварється і змішується з основною його масою в циту вуглецевими відновниками (деревне вугілля, сталеразливному ковші і, по мірі його наповнення, нафтовий кокс і ін.). Присутність у суміші металездійснює рафінувальну дію на сталь, формуючи до вого кремнію Simet У зазначених межах дозволяє закінчення випуску плавки на дзеркалі металу в стабілізувати вплив на шлако-металевий розплав ковші шар рідкорухливого рафінувального шлаку, металевого алюмінію Almet за рахунок чого підвищо асимілює неметалічні продукти реакцій взаєщується загальний технологічний ефект від викомодії активних елементів металу, розкиснювачей і ристання композиції. Зниження вмісту кремнію легуючих елементів, а також процесів рафінування нижче 5% є недоцільним, тому що приводить до металу по сірці. прискорення реакції окислювання металевого 7 18172 8 Експериментально встановлено, що найбільш Компоненти композиції, що завантажується, оптимальний ефект при реалізації способу з викомають вологість близько 1,5% при наступному ристанням зазначеної композиції досягається при фракційному складі: введенні композиції в кількості 0,2-0,4 маси вапна 20,0мм і менше 92,5% при вологості не більш 2%. більш 20,0мм решта. Реалізація способу позапічної обробки сталі Таким чином, двокомпонентна тверда шлакоілюструється наступним прикладом. утворююча суміш, що включає металургійне вапно Приклад. Позапічна обробка сталі і композицію для оптимізації шлакового режиму Здійснюють випуск розплаву зі сталеплавильвиплавки сталі міститься в бункер з феросплавами ного агрегату в ківш. У процесі випуску розплаву в першу чергу. Після наповнення сталерозливного здійснюють подачу в ківш шлакоутворюючих маковша металом на 1/7-1/6 його висоти здійснюють теріалів та металургійного вапна. При цьому одноприсадку феросплавів з бункера, при цьому вапно часно з присадкою вапна на дзеркало металу здійразом із зазначеною композицією надходить у меснюють завантаження композиції для оптимізації тал в останню чергу. У випадку механізованої пошлакового режиму позапічної обробки сталі в кільдачі феросплавів у ківш вапно разом із зазначекості 1,5-3,0кг/т сталі (30-40% маси вапна). Зазнаною композицією подають відразу ж після чена композиція включає, мас.%: присадки феросплавів по єдиному тракті. Далі карбід кремнію SiC 5 здійснюють продувку розплаву нейтральним газом оксиди лужноземельних металів за встановленою технологією. K2O+Na2O 1,5 Кількість композиції, що вводиться, варіювали металевий алюміній Almet 20 з розрахунку від 1,45 до 3,25кг/т сталі (30 - 40% металевий кремній Simet 6 маси вапна). оксид алюмінію АІ2О3 67,5. Таблиця 1 Показники використання композиції для позапічної обробки сталі в ковші на випуску зі сталеплавильного агрегату (чисельник без використання композиції / знаменник з використанням композиції) Витрати композиції, кг -/145 -/150 -/200 -/250 -/200 -/200 -/250 -/200 -/250 -/200 -/200 -/200 -/200 -/250 -/200 -/250 -/250 -/250 -/250 -/250 -/250 -/200 -/200 -/200 -/250 -/275 -/300 -/325 Витрати вапна, кг 600/600 600/650 600/600 600/650 650/600 600/600 600/650 650/600 600/700 600/600 650/600 600/600 650/600 600/650 650/600 600/650 600/700 650/700 600/650 650/650 600/650 650/600 600/600 600/600 650/700 650/650 650/700 600/650 Витрати пла- Витрати кусково- Тем-ра металу вик. шпату, кг го алюмінію, кг на випуску, °С 200/35/1650/1646 200/35/1640/1642 200/35/1640/1640 200/35/1640/1645 200/35/1644/1640 200/40/1640/1642 200/35/1648/1645 200/40/1640/1642 200/40/1636/1640 200/35/1648/1645 200/35/1644/1644 200/35/1636/1640 200/40/1648/1645 200/35/1636/1640 200/40/1640/1640 200/40/1644/1642 200/35/1644/1644 200/35/1644/1640 200/35/1640/1640 200/40/1644/1644 200/35/1648/1645 200/40/1640/1640 200/40/1640/1640 200/35/1640/1642 200/35/1640/1642 200/35/1648/1645 200/40/1640/1640 200/35/1640/1642 Аналіз отриманих даних показує, що при використанні композиції в складі шлакоутворючої суміші для позапічної обробки сталі в ковші на випуску плавки зі сталеплавильного агрегату досягається значне, у порівнянні з традиційними шлакоутворюючими сумішами, збільшення ступеня десульфурації металу. Включення до складу шлакоутворюючої суміші заявленої композиції, Вміст S до обробки, % 0,043/0,041 0,040/0,032 0,042/0,040 0,040/0,032 0,037/0,035 0,042/0,041 0,041/0,045 0,040/0,040 0,035/0,038 0,034/0,036 0,040/0,044 0,036/0,038 0,038/0,036 0,040/0,040 0,040/0,037 0,041/0,046 0,042/0,040 0,035/0,040 0,040/0,040 0,041/0,038 0,045/0,039 0,040/0,042 0,041/0,035 0,040/0,036 0,040/0,040 0,041/0,040 0,045/0,040 0,043/0,041 Вміст S після обробки, % 0,037/0,035 0,035/0.024 0,035/0,025 0,035/0,028 0,030/0,022 0,035/0,028 0,035/0,032 0,034/0,034 0,028/0,020 0,030/0,029 0,035/0,034 0,030/0,030 0,032/0,029 0,035/0,030 0,034/0,020 0,035/0,033 0,035/0,034 0,030/0,024 0,034/0,028 0,035/0,034 0,040/0,030 0,035/0,034 0,035/0,025 0,035/0,027 0,034/0,025 0,033/0,024 0.036/0,028 0,037/0,034 Вилучено S,% 0,006/0,006 0,005/0,008 0,007/0,015 0,005/0,004 0,007/0,013 0,007/0,012 0,006/0,013 0,006/0,006 0,007/0,018 0,004/0,007 0,005/0,010 0,006/0,008 0,006/0,007 0,005/0,010 0,006/0,017 0,006/0,013 0,007/0,006 0,005/0,016 0,006/0,012 0,006/0,004 0,005/0.009 0,005/0,008 0,006/0,010 0,005/0,009 0,006/0,015 0,008/0,016 0.009/0,012 0.006/0,007 за інших рівних умов позапічної обробки сталі в сталерозливному ковші, сприятливо впливає на зниження масової частки сірки в металі, що, при виконанні усіх вимог щодо параметрів композиції і оптимальній її витраті в межах, що заявляються, забезпечує зниження витрати плавикового шпату і кускового алюмінію, поліпшення якості сталі і зниження витрат на виробництво сталі. При цьо 9 18172 10 му найбільш помітно ефект застосування компоудосконалений шлаковий режим позапічної оброзиції виявляється при завантаженні приблизно бки сталі в сталерозливному ковші, а також оп1,5-3,0кг/т сталі (30-40% маси вапна). тимальний хімічний склад суміші шлакоутворююТаким чином, корисна модель, що заявляєтьчих матеріалів, високий рафінувальний потенціал ся, за рахунок використання композиції для опрозплавленої шлакової фази і прискорену активітимізації шлакового режиму виплавки сталі з опзацію основних хімічних компонентів шлакового тимально підібраним складом компонентів має розплаву. Комп’ютерна верстка М. Мацело 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