Шлаковая смесь для обработки стали в ковше

Авторы патента:

Саврасов Анатолий Иванович (KZ)

Жучков Владимир Иванович (RU)

Ким Александр Сергеевич (KZ)

Акбердин Александр Абдуллович (KZ)

Селиванов Евгений Николаевич (RU)

Кутдусова Халифа Ширьяздановна (KZ)

Сычев Александр Владимирович (RU)

Золин Андрей Николаевич (KZ)

Добромилов Александр Александрович (KZ)

Бабенко Анатолий Алексеевич (RU)

C21C7/076 - использование шлаков или флюсов в качестве обрабатывающих агентов (C21C 7/06,C21C 7/064,C21C 7/068 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2562849:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) (RU)
Акционерное общество "АрселорМиттал Темиртау" (АО "АрселорМиттал Темиртау") (KZ)

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при обработке стали в ковше твердыми шлаковыми смесями. Шлаковая смесь содержит известь, алюминий, в качестве флюсующего материала колеманит состава 30-45% B₂O₃, 20-30% СаО, 3-7% SiO₂ и не более 0,2% S и магнезиальный флюс состава 25-75% MgO и 10-50% СаО при следующем соотношении компонентов, мас.%: колеманит 4-10, алюминий 5-20, магнезиальный флюс 6-30, известь - остальное. Изобретение позволяет повысить качество обрабатываемого металла и стойкость переклазоуглеродистой футеровки ковшей, а также улучшить экологическую обстановку за счет исключения присадок плавикового шпата и отсутствия развития процесса формирования самораспадающихся шлаков. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к обработке стали в ковше твердыми шлаковыми смесями.

Для производства стали с низким (0,010-0,015%) и сверхнизким (0,003-0,005%) содержанием серы процесс десульфурации осуществляют, как правило, на агрегатах ковш - печь с формированием высокоосновных шлаков системы СаО - CaF₂. Однако кратковременное действие плавикового шпата на физико-химические свойства шлака не обеспечивает высокой эффективности десульфурации стали, а экологическая вредность плавикового шпата в совокупности с формированием «самораспадающихся» шлаков значительно ухудшает экологическую обстановку.

Известна, например, смесь для обработки стали в ковше, раскрытая в описании технологии внепечной обработки металла на агрегате ковш - печь при производстве низкокремнистой стали, включающая раскислитель, плавиковый шпат, кусковую и порошкообразную флюидизированную известь (RU 2465340, МПК С21С 7/00, опубл. 08.07.2011).

Недостатком известного способа являются высокие материальные затраты на формирование известной смеси с высокими рафинирующими свойствами, связанными с использованием в больших количествах (более 500 кг на плавку) плавикового шпата, инжектированием в ковш дорогостоящей порошкообразной флюидизированной извести, интенсивным износом огнеупорной футеровки ковшей, и ухудшением экологической обстановки окружающей среды из-за присутствия в известной смеси плавикового шпата.

Известна шлаковая смесь для обработки стали в ковше, содержащая кусковую известь, плавиковый шпат и гранулированный алюминий (RU 2138562, С21С 7/06, опубл. 27.09.1999).

Недостатком известной шлаковой смеси является низкая степень десульфурации металла, высокий охлаждающий эффект из-за наличия в извести до 16% известняка, интенсивный износ футеровки ковшей и ухудшение экологической обстановки окружающей среды из-за наличия в смеси плавикового шпата и формирования самораспадающихся шлаков.

Наиболее близкой по технической сущности является смесь для обработки стали в ковше, содержащая оксиды железа, кусковую известь, забалансовый флюоритовый известняк и борсодержащую руду (Авт. св. №1711486, С21С 7/064, опубл. 08.10.1991).

Недостатком известной шлаковой смеси является низкая степень десульфурации металла из-за высокой концентрации оксидов железа в формируемой шлаковой смеси и высокого содержания серы в борсодержащей руде, интенсивный износ футеровки ковшей и сохранение экологической нагрузки на окружающую среду.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в улучшении качества металла за счет достижения низких, не более 0,005 -0,008%, содержаний серы в металле и микролегирования стали бором, в повышении стойкости переклазоуглеродистой футеровки ковшей, а также в улучшении экологической обстановки за счет исключения присадок плавикового шпата и отсутствия развития процесса формирования самораспадающихся шлаков.

Указанный технический результат достигается тем, что шлаковая смесь для обработки стали в ковше, содержащая известь, флюсующий материал, алюминий, согласно изобретению в качестве флюсующего материала содержит колеманит, содержащий 30-45% B₂O₃, 20-30% СаО, 3-7% SiO₂ и не более 0,2%S, и дополнительно магнезиальный флюс, содержащий 25-75% MgO и 10-50% СаО при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Колеманит	4-10
Алюминий	5-20
Магнезиальный флюс	6-30
Известь	Остальное

Оксиды магния и кальция, содержащиеся в магнезиальном флюсе в заявленном количестве, обеспечивают формирование в ковше высокоосновных рафинировочных шлаков в области насыщения MgO, обладающих низким агрессивным воздействием на переклазоуглеродистую футеровку ковшей с сохранением высоких рафинирующих свойств при заявленном количестве извести в шлаковой смеси.

Принципиальным отличием предложенной шлаковой смеси является использование взамен плавикового шпата колеманита, содержащего 30-45% B₂O₃, 20-30% СаО, 3-7% SiO₂ и не более 0,2% S.

Борный ангидрит, как и CaF₂, обладает высокой разжижающей способностью, значительно снижает температуру плавления и вязкость шлака, но в отличие от CaF₂ не загрязняет атмосферу цеха вредными выбросами, исключает развитие процесса формирования самораспадающихся шлаков и, как следствие, улучшает экологическую обстановку на объекте. Кроме того, распределение бора между шлаком и металлом обеспечивает улучшение качества стали за счет микролегирования ее бором.

При заявленном количестве колеманита в шлаковой смеси (4-10%) в ковше формируются высокоосновные магнезиальные шлаки с содержанием 2-5% В₂О₃, обладающие высокими рафинирующими свойствами, позволяющие достичь содержания серы в металле не более 0,004-0,006% при исходном ее содержании 0,025-0,030%, сохраняющие низкое агрессивное воздействие на периклазоуглеродистую футеровку ковшей, обеспечивающие микролегирование стали бором в количестве 0,002-0,005% и, как следствие, улучшение ее качества и улучшение экологической обстановки окружающей среды. При меньших значениях колеманита в шлаковой смеси формируемые в ковше высокоосновные магнезиальные шлаки не обеспечивают глубокой десульфурации металла из-за их гетерогенизации и высокой вязкости, повышения качества стали из-за низкого, не более 0,002% бора и улучшения экологической обстановки из-за развития процесса формирования самораспадающихся шлаков. При больших значениях колеманита в шлаковой смеси отмечается ухудшение качества стали из-за «высоких», более 0,005% содержаний бора и высокий износ периклазоуглеродистой футеровки ковшей из-за повышенной агрессивности формируемого шлака.

Заявленный диапазон содержания алюминия в шлаковой смеси в пределах 5-20% обусловлен необходимостью формирования в ковше жидких высокоосновных шлаков с высокими рафинирующими свойствами за счет быстрого перевода извести в жидкое состояние вследствие образования и присутствия в шлаке Al₂O₃. При меньших значениях алюминия в шлаковой смеси не обеспечивается глубокая десульфурация металла из-за высокой вязкости образующегося в ковше шлака. При больших значениях алюминия в шлаковой смеси увеличивается себестоимость стали без дальнейшего улучшения рафинирующих свойств формируемого в ковше шлака.

Диапазон значений количества магнезиального флюса заявленного состава в шлаковой смеси в пределах 6-30% обеспечивает формирование в ковше высокоосновных магнезиальных шлаков с низким агрессивным воздействием на периклазоуглеродистую футеровку ковшей с сохранением высоких рафинирующих свойств, обеспечивающих концентрацию серы в металле не более 0,004-0,006% при исходном содержании серы 0,025-0,030%. При меньших значениях магнезиального флюса в шлаковой смеси формируемый в ковше шлак, сохраняя высокие рафинирующие свойства, будет обладать высоким агрессивным воздействием на периклазоуглеродистую футеровку ковшей. При больших значениях магнезиального флюса в шлаковой смеси формируемый в ковше шлак, сохраняя низкое агрессивное воздействие на периклазоуглеродистую футеровку, не обеспечивает глубокой десульфурации металла из-за его высокой гетерогенизации и вязкости.

Заявленный диапазон значений количества извести в шлаковой смеси обусловлен необходимостью формирования в ковше высокоосновных шлаков с высокими рафинирующими свойствами, обеспечивающими глубокую десульфурацию металла с достижением содержания серы в стали не более 0,004-0,006% при исходной концентрации серы в металле 0,025-0,030%. При меньших и больших значений извести в шлаковой смеси формируемый в ковше шлак не обеспечивает глубокой десульфурации металла.

Анализ научно-технической и патентной литературы не выявил совпадения отличительных признаков заявленной шлаковой смеси с другими техническими решениями. На основании этого можно сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию «изобретательский уровень».

Ниже приводится вариант осуществления заявленного технического решения, не исключающий другие варианты реализации изобретения.

После завершения окислительного рафинирования фосфористого чугуна в 300 т кислородном конвертере полупродукт, содержащий 0,04% С; 0,05% Mn; 0,015% Р и 0,027% S, выпускают в ковш с отсечкой шлака. Борсодержащий высокоосновной магнезиальный шлак формируют в ковше на установке ковш-печь путем присадки извести, колеманита, алюминия и магнезиального флюса в количестве:

колеманит	0,15 т (8,0%)
алюминий	0,3 т (16,0%)
магнезиальный флюс	0,25 т (13,0%)
известь	1,2 т (63,0%)

После завершения обработки стали в ковше содержание серы в металле составило 0,005% и 0,003% содержания бора.

В таблице приведены составы шлаковых смесей и эффективность их использования. Установлено, что применение заявленной шлаковой смеси (2, 3 и 4), формируемой в ковше с использованием колеманита в количестве 4-10%, алюминия в количестве 5-20%, магнезиального флюса, заявленного состава в количестве 6-30% и извести - остальное, позволило гарантированно получать сталь с содержанием серы 0,004-0,006% и бора 0,002-0,005%, достичь повышения прочностных свойств с сохранением высоких пластических характеристик низкоуглеродистого металла, увеличение стойкости периклазоуглеродиетой футеровки ковшей на 10-15% и минимальной экологической нагрузки на окружающую среду.

Таблица

Примеры применения шлаковой смеси с различным соотношением компонентов

Шлаковая смесь для обработки стали в ковше, содержащая известь, флюсующий материал и алюминий, отличающаяся тем, что в качестве флюсующего материала используют колеманит, содержащий 30-45% B₂O₃, 20-30% CaO, 3-7% SiO₂ и не более 0,2% S, и дополнительно магнезиальный флюс, содержащий 25-75% MgO и 10-50% CaO, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Колеманит	4 - 10
Алюминий	5 - 20
Магнезиальный флюс	6 - 30
Известь	Остальное

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам и способам получения флюсов для высокотемпературных агрегатов. Металлургический флюс выполнен в виде гранул бикерамического состава, содержит, мас.%: оксид магния основа, оксид кальция 12-30, двуокись кремния 2-10, оксиды железа 3-10, оксид алюминия 2-7.

Металлизованный флюсующий шихтовый материал для производства стали // 2509161

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для производства стали в конверторе и дуговой сталеплавильной печи. Шихтовый материал содержит, мас.%: металлическое железо 60-85, оксид магния 15-25, оксиды марганца 3-6, примесные оксиды остальное.

Способ производства стали с низким содержанием серы // 2479636

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства стали с низким содержанием серы. .

Способ получения магнезиального модификатора // 2476608

Изобретение относится к области металлургии, в частности к модификаторам в виде флюса, и может быть использовано для нанесения шлакового гарнисажа на футеровку металлургических агрегатов и наведения шлака в период плавки.

Способ получения синтетического флюса для металлургических процессов выплавки чугуна и стали // 2465342

Изобретение относится к черной металлургии, к производству флюсов для выплавки чугуна и стали. .

Способ дефосфорации ферросплавов // 2454467

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам рафинирования ферросплавов в ковше. .

Шлаковая смесь для обработки жидкого металла // 2453610

Изобретение относится к металлургии, в частности к процессам обработки жидкого металла. .

Твердая шлакообразующая смесь для рафинирования стали // 2450059

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к обработке стали в сталеразливочном ковше. .

Способ получения стали для стальных труб с отличной стойкостью в кислой среде // 2433189

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки стали. .

Состав кондиционирующей добавки для шлака, способ ее получения и способ ее использования при получении стали // 2404264

Изобретение относится к составу и способу получения кондиционирующей добавки для шлака при получении стали, в частности нержавеющей, в электрической печи. .

Способ внепечной обработки стали // 2564202

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к способам обработки жидкого металла в ковше. В способе осуществляют выпуск плавки из сталеплавильного агрегата, ввод раскислителей и жидкого шлака предыдущей плавки. Во время слива металла из сталеплавильного агрегата в стальковш производят присадку кремний и марганецсодержащих ферросплавов в количестве до 80 кг/т стали, после окончания слива металла на него осуществляют слив жидкого шлака предыдущей плавки в количестве 0,5-32,0 кг/т стали, затем производят обработку металла на установке печь-ковш, во время которой присаживают карбид кремния и карбид кальция в количестве 0,5-2,5 и 0,2-0,6 кг/т стали соответственно и обеспечивают соотношения в стали: [Mn]/[Si]≥3 и [Mn]/[S]≥20, где [Мn], [Si], [S] - содержание марганца, кремния и серы в металле,соответственно, %. Изобретение позволяет снизить себестоимость производства стали при сохранении ее качества. 1 табл.

Шлакообразующая смесь для рафинирования стали // 2605410

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для рафинирования стали в агрегатах «ковш-печь» и вакууматорах. Шлакообразующая смесь содержит в качестве флюса отходы производства вторичного алюминия и шлаковую составляющую и дополнительно двууглекислый натрий при следующем соотношении компонентов, мас.%: двууглекислый натрий 1,0-2,0, отходы производства вторичного алюминия 10,0-30,0, шлаковая составляющая остальное. Отходы производства вторичного алюминия, имеющие следующий химический состав, мас.%: Al металлический мелкодисперсный 5,0-20,0, Al2O3 50,0-75,0, MgO 5,0-12,0, SiO2 1,0-10,0, (NaCl+KCl+NaF+KF+Na2O+K2O) 5,0-20,0. Достигается низкая вязкость шлака, повышение степени рафинирования и десульфурации стали, стойкость футеровки. 1 ил., 3 табл.

Способ внепечной обработки стали // 2607877

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали с применением методов ее внепечной обработки. В способе осуществляют отсечку печного шлака, выпуск металла в ковш, подогрев металла в печи-ковше и наведение высокоосновного шлака, десульфурацию металла, наведение низкоосновного шлака, вакуумирование, непрерывную разливку металла и непрерывное перемешивание металла аргоном. При выпуске металла в ковш присаживают 10-12 кг/т стали шлакообразующих материалов в виде извести, алюмокорундовой смеси и карбида кремния при их соотношении (1,0-1,5):(0,20-0,25):(0,10-0,15) соответственно и чушковый алюминий в количестве 1,3-1,4 кг/т стали. Изобретение позволяет гарантированно осуществлять комплексное рафинирование металла от серы до 0,002-0,005% с последующим легированием ею до 0,020-0,035%, водорода до 0,0002% и оксидных неметаллических включений в металле глиноземистой природы до 0,0030-0,0035% объемных, а также снизить общую длительность внепечной обработки до уровня, не превышающего длительности непрерывной разливки. 4 з.п. ф-лы, 2 пр., 1 табл.

Способ выплавки стали в конвертере // 2620217

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке стали в кислородных конвертерах. В способе осуществляют завалку лома, заливку чугуна, продувку металла кислородом, присадку шлакообразующих материалов по ходу продувки. После окончания продувки металла кислородом осуществляют замер окисленности металла и в зависимости от его значения в конвертер присаживают высокомагнезиальный флюс в количестве 0,3-4,0 кг/т стали, имеющий состав, мас. %: оксид магния 47,0-65,0, оксид кальция 1,0-10,0, потери при прокаливании 25,0-45,0 и неизбежные примеси остальное, причем при окисленности металла менее 400 ppm присаживают 0,3-2,0 кг/т стали, при окисленности металла 400-1200 ppm - 0,5-3,0 кг/т стали, а при окисленности металла более 1200 ppm - 1,0-4,0 кг/т стали упомянутого флюса, при этом при окисленности металла 400-1200 ppm и более 1200 ppm в конвертер дополнительно присаживают алюминийсодержащий материал, состоящий из 3,0-20,0% алюминия металлического и 35,0-65,0% оксида алюминия, в количестве 0,2-1,5 кг/т стали и 0,5-2,0 кг/т стали соответственно. После слива металла, производят нанесение шлакового гарнисажа на футеровку конвертера методом раздува шлака азотом, во время которого осуществляют присадку высокомагнезиального флюса в количестве до 4,0 кг/т стали и/или кокса в количестве до 5,0 кг/т стали. Изобретение позволяет повысить выход годной стали, сократить удельный расход огнеупорного боя для подварок и торкретмасс, снизить износ футеровки конвертера со стороны слива металла за счет формирования после окончания продувки металла кислородом насыщенного магнезиального шлака. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

Способ выплавки стали в электродуговой печи // 2632736

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам получения стали в электродуговых печах. Способ включает проведение заправки печи после выпуска плавки путем подачи магнезитового порошка на поврежденные участки набивки боковых стенок рабочего пространства печи и пода, загрузку шихты в печь, ввод флюса, расплавление шихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию и десульфурацию металла, скачивание шлака, выпуск стали в ковш. В печь вводят флюс из смеси серпентинита и магнезита, содержащий компоненты при следующем соотношении (мас. %): MgO≥40; СаО≤5; SiO2≤40; Fe2O3≤8; Al2O3≤1; H2O≤2; потери при прокаливании ≤47%. Флюс имеет крупность не более 100 мм, а расход флюса на плавку составляет 5-20 кг/т. Содержание MgO в шлаке в течение всей плавки составляет 8-14%. Ввод флюса осуществляют во время загрузки шихты, и/или расплавления шихты, и/или перед скачиванием шлака, и/или перед выпуском стали в ковш. Изобретение позволяет стабилизировать содержание MgO в шлаке по ходу всей плавки, ускорить растворение извести, снизить вязкость шлака и повысить его рафинирующую способность, снизить средний расход магнезитового порошка для проведения заправки, а также увеличить продолжительность кампании дуговых сталеплавильных печей. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Способ выплавки стали в электродуговой печи // 2632743

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам получения стали в электродуговых печах. Способ включает проведение заправки печи после выпуска плавки путем подачи магнезитового порошка на поврежденные участки набивки боковых стенок рабочего пространства печи и пода, загрузку шихты в печь, ввод флюса, плавление шихты, окислительный период плавки, восстановительный период плавки, выпуск плавки. При этом в печь вводят флюс из смеси серпентинита и магнезита, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас. %: MgO≥40; СаО≤5; SiO2≤40; Fe2O3≤8; Al2O3≤1; H2O≤2; потери при прокаливании ≤47%. Флюс имеет крупность не более 100 мм, а расход флюса на плавку составляет 5-20 кг/т. Содержание MgO в шлаке в течение всей плавки составляет 8-14%. Ввод флюса осуществляют во время загрузки шихты и/или плавления шихты и/или окислительного периода. Изобретение позволяет стабилизировать содержания MgO в шлаке по ходу всей плавки, ускорить растворение извести, снизить вязкость шлака и повысить его рафинирующую способность, снизить средний расход магнезитового порошка для проведения заправки, а также увеличить продолжительность кампании дуговых сталеплавильных печей. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Способ ковшовой обработки легированных сталей // 2637194

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве легированных марок сталей с содержанием углерода от 0,2 до 0,7 мас. %, в том числе с повышенной концентрацией серы 0,01-0,04 мас. %. В способе ковшовой обработки легированных сталей осуществляют ступенчатый ввод раскислителей и легирующих компонентов на выпуске полупродукта в сталь-ковш с последующей подачей металла на непрерывную разливку. Температура и содержание активного кислорода в полупродукте на выпуске составляют 1600-1700°С и 0,030-0,075% соответственно, первичное раскисление осуществляют предварительно присаженным на дно сталь-ковша углеродсодержащим материалом, при наполнении стальковша на 1/6-1/5 высоты присаживают алюминий в количестве до 3 кг/тонну, при наполнении сталь-ковша на 1/2-2/3 высоты присаживают силикомарганец совместно со второй присадкой углеродсодержащего материала, после осуществляют подачу легирующих компонентов в виде лигатур и ферросплавов на середину марочного содержания компонентов из расчета их полного усвоения, а перед подачей металла на непрерывную разливку в ковш присаживают кальцийсодержащие материалы. Изобретение позволяет получить низкий уровень загрязненности металла неметаллическими включениями, в том числе сульфидного, силикатного и шпинельного типов, за счет оптимизации процессов раскисления, легирования металла и модифицирования кальцийсодержащими материалами, а также снизить сталеплавильные дефекты за счет повышения стабильности непрерывной разливки. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Сталеплавильный флюс "экошлак" и способ его получения и применения // 2637839

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве стали с использованием флюсов в качестве обрабатывающих реагентов. Сталеплавильный флюс содержит, мас. %: оксид кальция основа; оксид алюминия 5-25; диоксид кремния 5-20; оксид магния 4-15; оксиды железа 0,1-2, который подают в установку кристаллизации шлака для термической стабилизации путем ускоренного охлаждения в интервале температур 1600→600°С со скоростью 30-100°С/с, обеспечивающей кристаллизацию двухкальциевого силиката (C2S) в метастабильной фазе βL и получение кондиционного продукта кусковой формы фракции 5-70 мм и отсева фракции менее 5 мм. Изобретение позволяет получить флюс с низкой температурой плавления 1425-1465°С и высокой реакционной способностью, а также обеспечивает формирование первичного шлака, насыщенного оксидами кальция и железа, снижение негативного воздействия на окружающую среду за счет исключения образования отходов и выбросов фторсодержащих веществ, накопление и хранение шлака в отвалах. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 пр., 4 табл.

Способ получения синтетического флюса для сталеплавильного производства // 2639199

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения синтетического флюса для сталеплавильного производства. Способ включает смешивание компонентов исходной шихты на основе отходов производства вторичного алюминия (ОПВА) и связующего, последующее формование смеси. При смешивании в качестве связующего используют алюминат натрия и дополнительно вводят армирующий компонент в виде боросиликатного стекловолокна в количестве 0,3-3,6 масс. %, полученную смесь брикетируют, готовые брикеты помещают в герметичную емкость с газоотводящим трактом, а расход связующего зависит от удельной поверхности ОПВА и определяется по эмпирическому уравнению. Изобретение позволяет получить комплексный сталеплавильный флюс с низкими энергозатратами и высокими прочностными свойствами брикетов при одновременном обеспечении стабилизации рафинировочных шлаков. 1 з.п. ф-лы, 6 табл., 1 ил.