Шлаковая смесь для обработки стали в ковше

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к обработке стали твердыми шлаковыми смесями в процессе ее выпуска из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш. Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении эффективности удаления серы из стали и ее десульфурации при выпуске стали из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш. Шлаковая смесь содержит алюминий в гранулах, карбид кальция, известь в виде кусков в частично обожженном состоянии с содержанием в кусках 2 - 20% известняка и плавиковый шпат. Соотношение фракционного состава компонентов шлаковой смеси составляет: известь:плавиковый шпат = 0,125 - 5,0; известь:алюминий = 0,3 - 7,2; известь:карбид кальция = 0,1 - 5,0. Количество компонентов в шлаковой смеси составляет, мас.%: известь 30 - 80; алюминий 1 - 30; карбид кальция 0,5 - 35; плавиковый шпат остальное. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к обработке стали твердыми шлаковыми смесями в процессе ее выпуска из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш.

Наиболее близкой по технической сущности является шлаковая смесь для обработки стали в ковше в процессе ее выпуска из сталеплавильного агрегата, содержащая известь, алюминий и плавиковый шпат (авт. св. СССР N 1682401 A, C 21 C 7/06, 07.10.91).

Недостатком известной шлаковой смеси является замедленное наведение рафинировочного шлака в ковше, а также недостаточная эффективность удаления серы из стали.

Это объясняется тем, что известь в смеси находится полностью в обожженном состоянии и нерегламентированным составом компонентов в смеси и их фракционного состава.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении эффективности удаления серы из стали и ее десульфурации при выпуске стали из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш.

Указанный технический эффект достигается тем, что шлаковая смесь для обработки стали в ковше содержит известь, алюминий и плавиковый шпат.

Смесь дополнительно содержит карбид кальция, причем она содержит алюминий в гранулах, а известь - в частично обожженном состоянии в виде кусков, содержащих 2 - 20% известняка, при соотношении в смеси фракционного состава: извести к плавиковому шпату, равном 0,125 - 5; извести к алюминию - 0,3 - 7,2 и извести к карбиду кальция - 0,1 - 5,0, при соотношении в ней компонентов, мас.%: известь - 30 - 80 алюминий - 1 - 30 карбид кальция - 0,5 - 35,0 плавиковый шпат - остальное а количество компонентов в шлаковой смеси составляет, мас.%: известь - 30 - 80 алюминий - 1 - 30 карбид кальция - 0,5 - 35 плавиковый шпат - остальное
Повышение эффективности удаления серы из стали и ее десульфурации будет происходить вследствие ускоренного наведения шлака в ковше из-за оптимального его состава по компонентам и их фракционному составу. Наличие в шлаковой смеси гранул алюминия необходимой фракции предопределяет образование легкоплавкой эвтектики Al₂O₃. При этом обеспечивается быстрый перевод извести в жидкое состояние вследствие образования и присутствия в расплаве Al₂O₃. Присутствие в шлаковой смеси карбида кальция, являющимся сильным раскислителем, увеличивает кинетику перемешивания всех составляющих образующегося шлака.

Диапазон значений количества известняка в кусках извести в пределах 2 - 20% объясняется физико-химическими закономерностями растворения извести. При меньших значениях не будет обеспечиваться барботаж расплава из-за малого количества выделяющегося CO₂. При больших значениях будет происходить переохлаждение расплава вследствие большого количества выделяющегося CO₂.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от количества серы в стали, выпускаемой из сталеплавильного агрегата в ковш.

Диапазон значений соотношений фракционного состава компонентов шлаковой смеси в пределах (известь): (плавиковый шпат) = 0,125 - 5,0, (известь): (алюминий) = 0,3 - 7,2 и (известь):(карбид кальция) = 0,10 - 5,0 объясняется физико-химическими закономерностями эффективности их использования и усвоения. При меньших значениях будет увеличиваться время наведения шкала вследствие большой фракции компонентов шлаковой смеси. При больших значениях будет недостаточной эффективность использования плавикового шпата, алюминия и карбида кальция вследствие малой величины фракции компонентов шлаковой смеси. При этом алюминий и карбид кальция быстро сгорают и не успевают усваиваться расплавом.

Указанные диапазоны устанавливаются в прямой зависимости от содержания серы в стали, выпускаемой из сталеплавильного агрегата.

Диапазон значений количества извести в шлаковой смеси в пределах 30 - 80% объясняется физико-химическими закономерностями десульфурации стали. При меньших и больших значениях будет уменьшаться интенсивность процесса десульфурации.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от содержания серы в выпускаемой из стаплавильного агрегата стали.

Диапазон значений содержания алюминия в шлаковой смеси в пределах 1 - 30% объясняется физико-химическими закономерностями десульфурации стали. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая интенсивность десульфурации стали. При больших значениях будет происходить перерасход алюминия без дальнейшего повышения интенсивности десульфурации.

Указанный диапазон устанавливается в обратной зависимости от содержания серы в выпускаемой из сталеплавильного агрегата стали.

Диапазон значений содержания карбида кальция в шлаковой смеси в пределах 0,5 - 35,0% объясняется физико-химическими закономерностями наведения шлака. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая интенсивность перемешивания в шлаке всех его составляющих. При больших значениях будет происходить науглероживание расплава вследствие интенсивного образования оксида кальция.

Указанный диапазон устанавливается в обратной зависимости от содержания серы в выпускаемой из сталеплавильного агрегата стали.

Анализ научно-исследовательской и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемой шлаковой смеси с другими техническими решениями. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень". Ниже дан вариант осуществления изобретения с различными технологическими параметрами, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

После выплавки в конвертере емкостью 350 т стали с химическим составом, %: C = 0,12; Mn = 0,7; Si = 0,3; S = 0,025 - 0,035; P = 0,020; Al = 0,04; Cr = 0,10; Ni = 0,15; Cu = 0,20; Mo = 0,03; N = 0,006. Сталь выпускают из конвертера в сталеразливочный ковш соответствующей емкости. В процессе выпуска выплавленной стали из конвертера в сталеразливочный ковш подают твердую шлаковую смесь. Шлаковая смесь содержит в виде кусков известь, плавильный шпат, гранулированный алюминий и карбид кальция. Известь находится в частично обожженном состоянии с содержанием в кусках 2 - 20% известняка. Соотношение фракционного состава компонентов шлаковой смеси составляет (известь): (плавиковый шпат) = 0,125 - 5,0, (известь):(алюминий) = 0,3 - 7,2, (известь): (карбид кальция) = 0,10 - 5,0. Количество компонентов в шлаковой смеси составляет, мас.%:
известь - 30 - 80
алюминий - 1 - 30
карбид кальция - 0,5 - 35
плавиковый шпат - остальное
В таблице приведены примеры состава шлаковой смеси в зависимости от количества серы в выпускаемой из конвертера стали в сталеразливочный ковш.

Расход компонентов шлаковой смеси составляет: известь - 5 - 20 кг/т стали; алюминий гранулированный - 0,3 - 2,5 кг/т стали; плавиковый шпат - 1,5 - 5,0 кг/т стали; карбид кальция - 0,01 - 0,035 кг/т стали.

В первом и пятом примерах вследствие несоответствия содержания известняка в кусках извести, фракционного состава компонентов шлаковой смеси и их количеств в смеси необходимым пределам не обеспечивается достаточная степень десульфурации стали в сталеразливочном ковше.

В оптимальных примерах 2 - 4 вследствие необходимых значений содержания известняка в кусках извести, фракционного состава компонентов и их количества в шлаковой смеси обеспечивается технологически достаточная десульфурация стали в сталеразливочном ковше после ее выпуска из сталеплавильного агрегата перед направлением ковша на установку непрерывной разливки стали. Применение изобретения позволяет повысить эффективность десульфурации стали в 3,5 - 4,5 раза.

Формула изобретения

Шлакообразующая смесь для обработки стали в ковше, содержащая известь, алюминий и плавиковый шпат, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит карбид кальция, причем она содержит алюминий в гранулах, а известь - в частично обожженном состоянии в виде кусков, содержащих 2 - 20% известняка, при соотношении в смеси фракционного состава: извести к плавиковому шпату, равном 0,125 - 5, извести к алюминию - 0,3 - 7,2 и извести к карбиду кальция - 0,1 - 5,0 при следующем соотношении в ней компонентов, мас.%:
Известь - 30 - 80
Алюминий - 1 - 30
Карбид кальция - 0,5 - 35,0
Плавиковый шпат - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1