СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТАЛИ В КОВШЕ
MIXTURE FOR STEEL PROCESSING IN LADLE

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к раскислительным рафинировочным смесям, используемым при внепечной обработке металла на агрегате «печь-ковш».
2
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является смесь для обработки стали в ковше, раскрытая в описании технологии внепечной обработки металла на агрегате «печь-ковш» при производстве низкокремнистой стали, включающая раскислитель, материал, содержащий CaF в виде плавикового шпата, кусковую и порошкообразную флюидизированную известь (RU №2465340).
Недостатком известной смеси является высокие материальные затраты на формирование смеси с использованием в больших количествах (более 500 кг на плавку) плавикового шпата, трудности в создании условий для удаления серы при введении обрабатывающей смеси, повышенный угар раскислителя и износ футеровки.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности смеси в процессе ковшевой обработки
2
Технический результат - создание в ковше условий для достижения глубокой десульфурации стали с минимальным использованием CaF, повышения стойкости футеровки ковшей и улучшения экологической обстановки окружающей среды.
2
2
2
3
2
2
Технический результат достигается тем, что известная смесь для обработки стали в ковше, включающая раскислитель, материал, содержащий CaF и известь, по предложению, в качестве материала, содержащего CaF, она содержит флюс следующего состава: 23-43% MgO, 25-45 AlO,10-20% SiO, 5-10% СаО и 2-7% CaF, при соотношении компонентов в смеси, масс. %:
Раскислитель
10-35;
Флюс
5-20;
Известь
остальное
2
3
2
2
Смесь в качестве раскислителя может содержать AI и/или FeAI. Предложенная раскислительная смесь в результате включения в ее состав флюса с определенными соотношениями компонентов позволяет получить в ковше рафинировочный шлак системы MgO - AlO - SiO - CaO - CaF; насыщенный по содержанию (MgO), образующий значительное количество легкоплавких фаз и обладающий пониженной вязкостью.
2
3
2
2
Оптимальное содержание компонентов в используемом флюсе составляет: 23-43% MgO, 25-45% AlO, 10-20% SiO, 5-10% CaO и 2-7% CaF, которое при заявленном количестве флюса и извести в смеси обеспечивает рафинирование металла от вредных примесей и снижение износа периклазоуглеродистой футеровки ковша.
При содержании MgO во флюсе менее 23% формируемый в ковше рафинировочный шлак из-за высокой агрессивности к переклазоуглеродистой футеровке не обеспечивает высокой стойкости ковшей. При содержании MgO в интервале 23-43% формируемый в ковше рафинировочный шлак обеспечивает глубокую десульфурацию металла и высокую стойкость периклазоуглеродистой футеровки ковшей. Дальнейшее повышение концентрации MgO во флюсе приводит к тому, что формируемый в ковше шлак смещается в гетерогенную область. Такой шлак не обеспечивает глубокой десульфурации металла и высокой стойкости футеровки ковшей.
2
2
3
Для эффективного использования смеси при обработке металла в ковше состав компонентов смеси, в рамках предложенного состава, выбирается с учетом получения в печи ковше рафинировочного шлака при основности (CaO)/(SiO)=2,5÷6,0 и отношении (CaO)/(AlO)=1,0÷6,0. Состав смеси, обеспечивающий получение рафинировочного шлака при соотношении компонентов в нем за пределами приведенных отношений, не позволяет получить оптимальные рафинирующие свойства шлака.
Магнезиальный флюс, входящий в состав смеси, используют в виде брикета.
2
3
2
2
Оптимальный химический состав флюса в брикетах: 23-43% MgO, 25-45% AlO,10-20% SiO, 5-10% CaO и 2-7% CaF.
Заявленная смесь для обработки стали в ковше была испытана на 450 плавках при выплавке трубных марок стали. Выплавку осуществляли в 135 т дуговых сталеплавильных печах. Выпуск металла производили в ошлакованный ковш. Количество гарнисажного шлака в ковше 9,5-13 кг/т. Формирование шлаковой смеси осуществляли в ковше на выпуске из печи присадками магнезиального флюса при различных соотношениях заявленного состава, присадками извести и алюминия и последующими присадками извести и алюминия на установке «ковш-печь».
Пример
2
3
2
2
Магнезиальный флюс, содержащий, масс. %: MgO 43; AlO 20; SiO 20; СаО 10; CaF 7, массой 200 кг, гранулированный алюминий 220 кг и известь 650 кг загрузили в ковш на выпуске. Дополнительно присадили 1000 кг извести и 50 кг алюминиевой проволоки после поступления плавки на установку «ковш-печь». Количество гарнисажного шлака в ковше составляло 13 кг/т металла.
Общий расход компонентов смеси составил:
Раскислитель (суммарный расход Al)
270 кг (12,7%)
Флюс
210 кг (9,5%)
Известь
1650 кг (77,8%)
что в пересчете на тонну металла при расходе смеси 15,7 кг/т составило Флюса 0,785 кг/т; Извести 13,345 кг/т; Alмет 1,57 кг/т. Продолжительность обработки на установке «ковш-печь» 55 мин. Содержание серы в металле после завершения обработки стали в ковше смесью составило 0,004%.
Примеры испытаний различных составов флюса в смеси и расходов компонентов, формирующих смесь, и влияние полученной смеси на содержание серы в трубной стали после завершения обработки приведены в таблицах 1-5. В результате обработки содержание серы состаляло 0,002-0,005%.
Приведенные примеры в рамках предложения не исчерпывают все возможные варианты формирования смеси и допускают иные варианты создания смеси в ковше путем варьирования, например времени присадок.
Применение заявленной смеси, формируемой в ковше с использованием в качестве раскислителя алюминия и/или ферроалюминия в количестве 10-35%, магнезиального флюса в количестве 5-20% и извести - остальное, позволяет гарантировано получать сталь с содержанием серы не более 0,005%, достичь увеличения стойкости футеровки ковшей на 10-15% с минимальной экологической нагрузкой на окружающую среду.
Таблица 1
№
Состав флюса, %
Расход смеси, кг/т*
CaO
CaO
Сера в металле
MgO
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
SiO<sub>2</sub>
CaO
CaF<sub>2</sub>
Флюс
Известь
Alмет
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
1
43
20
20
10
7
0,44
7,48
0,88
3,93
6,04
0,005
2
40
25
20
9
6
0,88
7,04
0,88
3,72
5,53
0,005
3
33
38
16
8
5
1,32
5,72
1,76
3,33
2,7
0,003
4
30
45
14
7
4
1,496
4,664
2,64
3,05
1,72
0,002
5
26
44
20
6
4
1,76
3,96
3,08
2,75
1,4
0,003
6
23
45
15
10
7
1,76
3,96
3,08
2,8 4
1,4
0,004
*- при общем расходе смеси 8 кг/т, и гарнисажного ковшевого шлака 13 кг/т
Таблица 2
№
Состав флюса, %
Расход смеси, кг/т*
CaO
CaO
Сера в металле
MgO
A1<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
SiO<sub>2</sub>
CaO
CaF<sub>2</sub>
Флюс
Известь
Alмет
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
1
43
20
20
10
7
0,785
13,345
1,57
5,46
5,22
0,004
2
40
25
20
9
6
1,57
12,56
1,57
5,03
4,72
0,003
3
33
38
16
8
5
2,355
10,205
3,14
4,35
2,16
0,003
4
30
45
14
7
4
2,669
8,321
4,71
3,87
1,32
0,002
5
26
44
20
6
4
3,14
7,065
5,495
3,32
1,04
0,003
6
23
45
15
10
7
3,14
7,065
5,495
3,49
1,05
0,002
* - при общем расходе смеси 15,7 кг/т, и гарнисажного ковшевого шлака 13 кг/т
Таблица 3
№
Состав флюса, %
Расход смеси, кг/т*
CaO
CaO
Сера вметалле
MgO
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
SiO<sub>2</sub>
CaO
CaF<sub>2</sub>
Флюс
Известь
Alмет
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
SiO<sub>2</sub>
1
43
20
20
10
7
0,85
14,45
1,7
5,74
5,13
0,004
2
40
25
20
9
6
1,7
13,6
1,7
5,27
4,63
0,003
3
33
38
16
8
5
2,55
11,05
3,4
4,54
2,1
0,002
4
30
45
14
7
4
2,89
9,01
5,1
4,02
1,28
0,004
5
26
44
20
6
4
3,4
7,65
5,95
3,42
1,01
0,003
6
23
45
15
10
7
3,4
7,65
5,95
3,61
1,02
0,003
* - при общем расходе смеси 17 кг/т, и гарнисажного ковшевого шлака 13 кг/т
Таблица 4
№
Состав флюса, %
Расход смеси, кг/т*
CaO
CaO
Сера в металле
MgO
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
SiO<sub>2</sub>
CaO
CaF<sub>2</sub>
Флюс
Известь
Alмет
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
1
43
20
20
10
7
0,785
13,345
1,57
5,9
5,08
0,003
2
40
25
20
9
6
1,57
12,56
1,57
5,4
4,59
0,002
3
33
38
16
8
5
2,355
10,205
3,14
4,64
2,07
0,002
4
30
45
14
7
4
2,669
8,321
4,71
4,1
1,26
0,002
5
26
44
20
6
4
3,14
7,065
5,495
3,47
0,99
0,005
6
23
45
15
10
7
3,14
7,065
5,495
3,67
1
0,005
* - при общем расходе смеси 15,7 кг/т, и гарнисажного ковшевого шлака 11,5 кг/т
Таблица 5
№
Состав флюса, %
Расход смеси, кг/т*
CaO
CaO
Сера в металле
MgO
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
SiO<sub>2</sub>
CaO
CaF<sub>2</sub>
Флюс
Известь
Alмет
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
1
43
20
20
10
7
0,785
13,345
1,57
6,7
4,9
0,004
2
40
25
20
9
6
1,57
12,56
1,57
6,06
4,41
0,003
3
33
38
16
8
5
2,355
10,205
3,14
5,14
1,96
0,002
4
30
45
14
7
4
2,669
8,321
4,71
4,51
1,18
0,003
5
26
44
20
6
4
3,14
7,065
5,495
3,74
0,92
0,005
6
23
45
15
10
7
3,14
7,065
5,495
3,99
0,93
0,005
* - при общем расходе смеси 5,7 кг/т, и гарнисажного ковшевого шлака 9,5 кг/т