МЕТАЛЛИЗОВАННЫЙ ФЛЮСУЮЩИЙ ШИХТОВЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ
SINTERED FLUXING CHARGE MATERIAL FOR STEEL MAKING

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для производства стали.
Известен шихтовый материал для сталеплавильного производства в виде чугуна, полученный доменной технологией переработки железных руд. Материал представляет собой сплав железа с содержанием углерода ~4% и является чистым по содержанию цветных металлических примесей первородным сырьем для получения стали. Основной недостаток чугуна - неэффективное использование сырьевых материалов в процессе производства стали, обусловленное его химическим составом. Высокое содержание кремния в чугуне, при окислении переходящего в шлак в виде диоксида кремния, способствует разрушению футеровки сталеплавильных агрегатов. Для нейтрализации диоксида кремния дополнительно в шлак вводят оксид кальция. В результате этого увеличивается расход флюсовых материалов и масса образовавшегося шлака (Металлургия чугуна. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., и др. М.: Металлургия, 1989. 191-194 с).
Известен шихтовый материал «Синтиком» (Дорофеев Г.А., Шахпазов Е.Х., Афонин С.З., Шевелев Л.Н. Синтиком - первородная металлошихта для электросталеплавильного производства при выплавке качественной стали // Электрометаллургия. 2008. №7. С.28-33.), полученный введением в жидкий чугун в процессе разливки различных добавок - от окислительных до восстановительных. В качестве окислительного компонента используются железная руда, отсев мелочи агломерата, окалина, железорудные окатыши и другие. Восстановителями являются различные углеродсодержащие вещества - уголь, кокс, графит и др.
«Синтиком», содержащий оксиды железа, может использоваться в качестве чистой первородной шихты для выплавки стали в конверторе и дуговой сталеплавильной печи.
Основным недостатком материала «Синтиком» является интенсивный износ футеровки, т.к. вносимая оксидная часть состоит только из оксидов железа и не обеспечивает поступление оксидов магния, необходимых для уменьшения разрушения футеровки, а использование в качестве механического связующего чугуна приводит к тем же недостаткам.
Известны гранулы твердого чугуна, полученные процессом «ITmk3» (Металлургия железа: учебник для вузов. Юсфин Ю.С, Пашков Н.Ф. М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. - 467 с: ил.). По качеству эти гранулы близки к качеству доменного нерафинированного чугуна и имеют состав, мас.%: углерод - 2,5…3,5, кремний - 0,2, марганец - 0,1, фосфор - 0,06, сера - 0,05, железо металлическое - 96…98.
Недостаток материала - интенсивный износ футеровки, т.к. материал содержит только металлическую часть, а для наведения шлака необходимо дополнительно вводить шлакообразующие.
В сталеплавильных агрегатах при переработке чугуна в сталь в результате агрессивного воздействия шлаков на магнезиальную футеровку сталеплавильных агрегатов последняя изнашивается. Уменьшение износа достигается повышением концентрации оксида магния в сталеплавильном шлаке. С этой целью в шлак добавляют магнийсодержащие вещества (доломит, доломитизированную известь) и специальные шлакообразующие флюсы.
Известен магнезиальный флюс, который содержит, мас.%: оксид магния - 36,0…94,0, оксид кальция - 1,0…35,0, оксид железа - 3,0…15,0, диоксид кремния - 1,0…10,0. (RU 2299913, C21C 5/54 от 20.10.2006 г.)
Недостатком этого флюса является то, что он может использоваться только в завалку при производстве стали в конверторе и дуговой сталеплавильной печи вследствие низкой скорости его растворения в шлаковом расплаве, которая обусловлена его химическим составом, представленным в основном оксидом магния.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому шихтовому материалу является холодный металлизованный продукт, получаемый по технологии «Midrex», (Металлургия железа: учебник для вузов. Юсфин Ю.С., Пашков Н.Ф. М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. - 212-230 с: ил.) содержащий, мас.%: железо металлическое 83-90; углерод 1,0-2,5; оксиды 2,8-6,0; Mn, Cr, Ni, Cu, Mo, Sn, Pb, Zn - следы.
Данный материал обладает высокой степенью металлизации, широким диапазоном содержания углерода, низким содержанием серы, фосфора и цветных металлов и высокой насыпной плотностью. Однако при использовании материала происходит интенсивный износ футеровки сталеплавильных агрегатов при выплавке стали вследствие растворения оксида магния футеровки в сталеплавильном шлаке.
Изобретение решает задачу повышения стойкости футеровки сталеплавильных агрегатов.
Это достигается тем, что металлизованный флюсующий шихтовый материал для производства стали содержит восстановленное металлическое железо и дополнительно содержит оксид магния и марганца оксиды при следующем соотношении компонентов, мас.%:
металлическое железо 60…85,
оксид магния 15…25,
оксиды марганца 3…6,
примесные оксиды - остальное.
Присутствие в составе комплексного металлизованного флюсующего шихтового материала для производства стали восстановленного железа обеспечивает введение железа и быстрое растворение оксида магния. Содержание в составе комплексного металлизованного флюсующего шихтового материала восстановленного металлического железа менее 60% приводит к снижению его ценности как железосодержащего материала и ухудшению растворимости оксида магния. Содержание восстановленного металлического железа более 85% приводит к уменьшению содержания оксида магния и снижает его ценность как флюсующего материала.
Присутствие в составе металлизованного флюсующего шихтового материала оксида магния обеспечивает поступление в сталеплавильную ванну вместе с железосодержащим шихтовым материалом оксида магния. Оксид магния растворяется в шлаке, что способствует увеличению его концентрации, уменьшению скорости разрушения магнезиальной футеровки и исключает необходимость присадки специально приготовленных магнезиальных флюсов. Содержание оксида магния менее 15% приводит к увеличению расхода металлизованного флюсующего шихтового материала для достижения необходимой концентрации оксида магния в шлаке. Содержание оксида магния более 25% приводит к снижению содержания восстановленного металлического железа и ухудшает растворимость металлизованного флюсующего шихтового материала.
Наличие в составе металлизованного флюсующего шихтового материала оксидов марганца при температуре сталеплавильной ванны приводит к его восстановлению углеродом и растворению в металле, что обеспечивает практически полное использование этого дефицитного элемента для легирования стали. Содержание оксида марганца менее 3% снижает эффективность его введения для легирования стали. Содержание оксида марганца более 6% приводит к снижению содержания остальных составляющих металлизованного флюсующего шихтового материала.
Металлизованный флюсующий материал получают следующим образом. Исходным материалом являются куски сидеритовой руды, которые обжигают при температуре 600…700°C и дробят до необходимой фракции; Полученный дробленый материал смешивают с углеродсодержащими материалами и подвергают восстановительному обжигу при температуре 1100…1200°C с выдержкой 30…60 мин. Полученный восстановленный материал подвергают разделению на фракции с выделением металлизованного флюсующего шихтового материала и остатков восстановителя. Материал также содержит в своем составе оксид кальция, оксид кремния и оксид алюминия, являющиеся примесными оксидами сидеритовой руды. При этом металлизованный флюсующий шихтовый материал содержит следы металлов, таких как Cr, Ni, Cu, Mo, Sn, Pb, Zn.
Полученный металлизованный флюсующий шихтовый материал используют для производства стали в конверторе и дуговой сталеплавильной печи. При производстве стали в конверторе материал загружают вместе с металлоломом. Это способствует раннему введению в шлак оксида магния и упрощает технологию выплавки стали. В дуговую сталеплавильную печь материал загружается вместе с металлоломом в первой бадье (при загрузке бадьями), либо периодически в процессе плавки при непрерывной загрузке. Оксид магния, содержащийся в металлизованном флюсующем шихтовом материале, растворяясь в шлаке, увеличивает износостойкость футеровки вследствие уменьшения перехода оксида магния из магнезиальной футеровки в шлак.