Шихта для циклонной выплавки синтетического шлака

 

Изобретение относится к черной металлургии , а именно к производству синтетических шлаков для рафинирования металла . Целью изобретения является повышение десульфурируюшей способности и снижение стоимости шлака. Шихта для циклонкой выплавки синтетического шлака содержит , мас.%: отвальный шлак производства углеродистого ферромарганца 90-95 и гидротированную известь 5-10. Использование шлака позволяет уменьшить исходное содержание серы в металле на 47-50% при уменьшении стоимости синтетического шлака на 1-2 руб/т шлака. 1 ил. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (504 С 21 С5 54

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO (.Л

С

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2! ) 4124392/31-02 (22) 18.06.86 (46) 07.06.88. Бюл. № 21 (71) Днепропетровский металлургический институт им. Л. И. Брежнева (72) Ю. А. Нефедов, А. А. Гусев, Ю. В. Бычков, В. М. Федоринчик, Т. Е. Власова, Г. Ф. Кулагин, В. Н. Сулима и Г. Н. Штефан (53) 669.18.046 (088.8) (56) Использование шлака углеродистого фер ромарганца и/или силикомарганца для ооработки стали в ковше. ТУ 14 — 18 — 124 — 76.

Авторское свидетельство СССР № 954171, кл. В 22 D 27/00, 1981.

„„SU„» 1401055 А1 (54) ШИХТА ДЛЯ ЦИКЛОННОЙ ВЪ|ПЛАВКИ СИНТЕТИЧЕСКОГО ШЛАКА (57) Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству синтетических шлаков для рафинирования металла. Целью изобретения является повышение десульфурирующей способности и снижение стоимости шлака. Шихта для циклон«roH выплавки синтетического шлака содержит, мас.%: отвальный шлак производства углеродистого ферромарганца 90 — 95 и гидротированную известь 5 — 10. Использование шлака позволяет уменьшить исходное содержание серы в металле на 47 — 50% при уменьшении стоимости синтетического шлака на 1 — 2 руб/т шлака. 1 ил. 2 табл.

1401055

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству синтетических шлаков для рафинирования металла.

Цель изобретения — — повышение десульфурирующей способности и снижение стоимости шлака.

Предла аемая шихта содержит, мас.",(: отвальный шлак производства углеродистого ферромарганца 90 — 95; гидратированная известь 5 — 10. Применение гидратированной извести в качестве окислителя позволяет снизить содержание серы в синтетическом шлаке до требуемых значений, а также поддерживать необходимый уровень физикохимических свойств шлака (жидкотекучесть, температуру плавления), которые необходимы для получения металла с содержанием серы (0,015Я.

Циклонный способ выплавки синтетических шлаков, состоягцих из тугоплавких компонентов, заключается в создании высоких рабочих температур (1700 — 1850 С) в обь- 20 еме плавильной камеры. Максимальные температуры в циклоне достигаются лишь при горении в стехиометрическом соотношении энергоносителя (например, природного газа) и воздуха. Поэтому в продуктах сгорания отсутствует газообразный окислитель. Это отличительный признак плавильного циклона от обжиговых печей и муфельных, в которые окислитель попадает из атмосферы.

Сера в жидком шлаке находится в сульфидной форме (S ), т.е. все соединения серы в шлаке — — это (Са, Mg, Мп) S. Удаление серы из шлака в отсутствие газообразного окислителя происходит по следующим реакциям:

Са (ОН) >+ СaS= 2CaO+H S (1)

Са (ОН) +MgS= СаО+ MgO+ H S (2)

Са (ОН) + MnS= CaO+MgO+H S (3)

2Н О+2Я= 2HzS+ Ог (4)

Са(ОН)>+ S = CaO+H S (5)

Са(ОН) = СаО+ Н>0 (б)

Для обоснования возможности протекания представленных реакций приведены ре- 40 зультаты термодинамического анализа. На чертеже представлены зависимости изменения изобарно-изотермического потенциала от температуры. Отрицательное значение

Qz свидетельствует о возможности протекания реакций, положительное — о невозможности. Чем больше угол наклона прямой к оси температур, тем интенсивнее идет реакция. Точка пересечения прямой с осью температур дает температуру начала реакции.

Как видно из приведенных данных, в области рабочих температур циклонной камеры все ракции термодинамически возможны и протекают достаточно интенсивно.

Что касается реакции диссоциации гидратированной извести (6), то температура термодинамического равновесия 711К, т.е. при этой температуре с одинаковой скоростью идет процесс разложения Са(ОН)> и обратный ему — процесс соединения СаО и Н>0.

При T)711K течение реакции принимает необратимый характер, и она идет только слева направо. Независимо от количества паров воды в газовой фазе гашение извести в области температур )711К термодинамически невозможно.

Таким образом, для удаления серы из шлака в циклоне необходимо присутствие гидроокиси кальция.

Нижний предел содержания гидратированной извести в шихте ограничен 5 Мас. б .

При более низком ее содержании не обеспечивается необходимая серопоглотительная способность шлака из-за высокого содержания в нем серы. При содержании гидратированной извести в шихте 5 — 10 мас.Я шлак имеет оптимальные вязкость, температуру плавления и минимальное количество серы.

Химический анализ использованных отвальных шлаков производства углеродистого ферромарганца, мас.Я: СаО 43 — 50;

SiO 32 — 33; МпО 18 — 20; MgO 2 5 — 3 0;

S 1,5 — 2,0.

Нижний предел содержания шлака углеродистого ферромарганца принят равным

90 мас.Я, при котором происходит заметное снижение температуры плавления и вязкости шлака. Верхний предел 95 мас.Я принят из тех соображений, что более высокие его содержания в шлаке невозможно обеспечить при указанном количестве другого компонента.

Предлагаемые составы шихт и физикохимические свойства полученных из них синтетических шлаков представлены в табл. 1.

Сравнительные исследования рафинирующих свойств синтетического шлака, полученного из предлагаемой шихты и из известной, проводят в кислородно-конвертерном цехе. Шихту предлагаемого состава готовят из отвальных шлаков производства углеродистого ферромарганца и гидратированной извести фракции «(3 мм и проплавляют в опытно-промышленной циклонной шлакоплавильной установке. В процессе расплавления шихты в зоне температур

1700 — 1850 С гидратированная известь взаимодействует с серой шлака по реакциям:

Са (ОН) = СаО+ Н О

CaS+ Н>О= СаО+ Н

Ca(OH) >+ CaS= 2CaO+ Н>Ь.

1401055

Т а бли ца 1

Шлак

Состав шихты, мас.Е

Начальное содержание сеОтносительная

Температура плавВязкость шлака

Конечное содержание серы в шлаке после десульфурация

Отваль— ный шлак

Гидратиления, О С при

1600 С, Па с шлака, z рованная известь ры в шлаке, Х циклонной плав— ки, 7. углеродистого ферромарганца

85,9

0,10

89,0

11,0

1410

0,71

92,1

90,0

10,0

0,04

1375

0,51

90,5

0,62

0,05

9,5

1360

91,9

0,04

91,6

8,4

92,7

1365

0,55

1340

95,0

5,0

0,70

0,04

94,3

96,0

0,14

74,0

4,0

1310

0,54

Та блица 2

КоэффициСодержание серы в металле

Содер— жание серы в меОтносительная

Шлак ент десульфурация

Si0

Са распределеталле до обработпосле обработки, Е ния серы ки шлаком, Х

56,0

25,0

15,0 3,90 0,10

0,030 0,022 25,5 20

Известный состав

65,8 20,0 11,9 1,6 0,70 0,034 0,032

63,0 21,0 12,9 2,7 0,40 0,031 0,030

3,0 2

3,0 4

0,260

0,220

0,190

0,185

0,180

0,150

Состав синтетического шлака, мас.Е

52,0 28,0 15,0 1,96 0,04

48,0 30,0 18,8 3,15 0,05

49,0 31,0 17,5 2,46 0,04

46,1 31,0 20,0 2,86 0,04

43,2 33,2 20,6 2,86 0,14

0,032 0,025

0,030 0,015

0,028 0,014

0,034 0,018

0,035 0,017

20,0 17

50,0 25

50,0 37

47,4 40

49,1 44

1401055

Формула изобретения

2027 о0

-25

-100

Составитель К. Сорокин

Редактор Н. Янола 1ехред И. Верес Корректор Л. Патай

Заказ 2521/27 Тираж 545 Подписное

В14ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35. Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Окись кальция переходит в жидкий шлак, а сероводород удаляется с дымовыми газами. Синтетический шлак из известной шихты получают в ковше из шлака от производства углеродистого ферромарганца, который вводят на дно ковша в количестве

10 — 12 кг/т, затем на струю металла дают свежеобожженную известь в количестве

7 — 10 кг/т стали.

Синтетическим шлаком из шихты предлагаемого состава и из шихты извесгного состава обрабатывают сталь марки Д в сталеразливочном ковше емкостью 60 т.

Расход синтетического шлака 20 — 30 кг/т стали. Результаты исследований по,десульфурации металла представлены в табл. 2.

При использовании шлаков 1 и 6 степень десульфурации стали составляет соответственно 20 и 25,5%. Это объясняется тем, что избыток гидратированной извести являегся источником дополнительной окиси кальция в шлаке 1, которая приводит 20 к повышению вязкости и температуры его плавления, а высокое содержание серы в шлаке препятст1зует ее распределению между шлаковой и металлической фазами. В шлаке

6 высокое конечное содержание серы (0,(4%) которое является следствием недостатка гидратированной извести в исходной шихте, не позволяет достигнуть более высокой степени десульфурации.

Применение шлакообразующих смесей известного состава практически не обеспечивает удаления серы из металла (степень десульфурации 3% ). Это происходит вследствие того, что присадка извести в ковш приводит к загущению шлака, так как температура плавления смеси СаΠ— 8102—

МпО, содержа1цей 63 — 65,8% СаО равна 1700 С.

При обработке стали шлаками 2 — 5, выплавленными из шихты предлагаемого состава, степень десульфурации составляет

47,4- — 50,0%, что обеспечивает повышение качества металла.

Применение шихты предлагаемого состава уменьшает стоимость синтетических шлаков за счет применения вместо обожженной некондиционной (гидратированной) извести.

Шихта для циклонной выплавки синтетического шлака, включающая отвальный

s шлак производства углеродИстого ферромарганца и известь, отличающаяся тем, что, с целью повышения десульфурирующей способности и снижения стоимости шлака, она в качестве извести содержит гидратированную известь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Отвальный шлак производства углеродистого ферромарганца 90 — 95

Гидратированная известь 5 — 10