твердая шлакообразующая смесь для рафинирования стали

Формула изобретения

Твердая шлакообразующая смесь для рафинирования стали, содержащая известь и разжижитель шлака, отличающаяся тем, что в качестве разжижителя шлака она содержит флюорит-селлаитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Известь	75-80
Флюорит-селлаитовый концентрат	20-25

Описание изобретения к патенту

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

Известен способ обработки стали в сталеразливочном ковше (см. Кудрин В.А. Теория и технология производства стали. - М.: Изд-во «АСТ», 2003, 528 с.), включающий выпуск стали из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш, подачу в ковш раскислителей, легирующих и шлакообразующих материалов в виде металлургического флюса, состоящего из компонента повышающего основность шлака (кальцийсодержащий компонент - известь) и компонента, способствующего увеличению жидкотекучести шлака (разжижитель - плавиковый шпат).

Плавиковый шпат металлургический (массовая доля фтористого кальция 75-95%) в шлакообразующих смесях за счет своей легкоплавкости способствует образованию расплава при температурах ниже температуры плавления ее компонентов.

Известна порошкообразная рафинирующая смесь [1], содержащая алюминий, силикокальций, плавиковый шпат, известь. Недостатком данной смеси является недостаточная степень десульфурации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является твердая шлакообразующая смесь для рафинирования стали [2], содержащая алюминийсодержащий материал, известь и разжижитель шлака, в качестве которого используется плавиковый шпат, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Известь	72-80
Плавиковый шпат	17-20
Алюминийсодержащий материал	3-8

Недостатками данной шлакообразующей смеси являются недостаточная степень десульфурации.

Технической задачей изобретения является повышение степени десульфурации.

Задача решается тем, что в твердой шлакообразующей смеси для рафинирования стали, содержащей известь и разжижитель шлака, в качестве разжижителя используют флюорит-селлаитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%.:

Известь	75-80
Флюорит-селлаитовый концентрат	20-25

Сущность изобретения заключается в использовании в составе твердой шлакообразующей смеси для рафинирования стали низкоконцентрированного фтористого кальция (CaF₂) и фтористого магния (MgF₂ ).

При взаимодействии высококонцентрированного фтористого кальция с расплавом металла фтор выделяется в атмосферу - загрязняя окружающую среду, а также снижает стойкость огнеупорной футеровки ковшей. Флюорит-селлаитовый концентрат за счет более низких концентраций фтористого кальция и магния более инертный материал по отношению к огнеупорной футеровке ковшей, при этом в составе твердой шлакообразующей смеси обеспечивает высокую степень десульфурации металла.

Флюорит-селлаитовый концентрат месторождения «Суран» Республики Башкортостан имеет следующий химический состав, мас.%:

Сумма флюорита (CaF2) + селлаита (MgF2)	75-94
в т.ч. CaF2	37-47
MgF 2	38-47
Оксида кремния (SiO2)	2-20
Прочие (MgCO3, CaCO3, Fe2O3 , Al2O3, TiO2 и др.)	3,97-4,40
Cepa (S)	0,02-0,30
Фосфор (Р)	0,01-0,30

Из диаграммы фазового равновесия двухкомпонентной системы CaF₂-MgF₂ известно (см. Минералы. Справочник. Диаграммы состояния. Под редакцией института геологии. М.: Наука, 1974, С.246), что эвтектической точке (порядка 940°С) соответствует наиболее низкая температура плавления смеси фтористого кальция и магния, и достигается это при их примерно равном содержании (фиг. Диаграмма состояния системы CaF₂-MgF₂).

Именно такое, примерно равное количество фтористого кальция и магния содержится в природном флюорит-селлаитовом концентрате месторождения «Суран» Республики Башкортостан, что является несомненным его преимуществом, имея в виду его использование в качестве разжижителя шлака.

Низкое содержание кремния (2-20%), особо низкие содержания серы (0,02-0,30%) и фосфора (0,01-0,30%) позволяют использовать флюорит-селлаитовый концентрат в составе твердой шлакообразующей смеси при производстве сталей ответственного назначения.

При содержании во флюорит-селлаитовом концентрате суммы флюорита (CaF₂) + селлаита (MgF₂) менее 75% не обеспечивается наилучший эффект реагирования с компонентами расплава, а их сумма более 94% практически не присутствует в месторождении.

Таким образом, оптимальной можно считать сумму содержания флюорита (CaF₂) + селлаита (MgF₂) в заявляемой твердой шлакообразующей смеси 75-94%.

Содержание SiO ₂ во флюорит-селлаитовом концентрате составляет в пределах 2-20%.

При снижении содержания SiO₂ во флюорит-селлаитовом концентрате менее 2% происходит соответствующее увеличение содержания суммы флюорита (CaF₂) + селлаита (MgF₂), что снижает температуру плавления шлакообразующей смеси, способствует раннему образованию жидкоподвижного, активного шлака и повышает степень десульфурации металла.

При увеличении содержания SiO₂ более 20% снижается основность шлака и по этой причине снижается степень десульфурации металла.

На основании вышеизложенного оптимальным содержанием SiO₂ во флюорит-селлаитовом концентрате является 2-20%.

Назначение прочих компонентов во флюорит-селлаитовом концентрате заключается в следующем: MgCO ₃ и CaCO₃ после декарбонизации в расплавленном металле обеспечивают эффективное его перемешивание; Fe₂ O₃ дополнительно разжижает расплав; TiO₂ стабилизирует жидкотекучесть расплава.

При размере фракции флюорит-селлаитового концентрата менее 5 мм не исключается вынос мелочи в атмосферу во время обработки стали, что повышает запыленность на рабочих местах, снижается его усвоение расплавом металла.

При размере же фракции флюорит-селлаитового концентрата крупнее 80 мм замедляется его растворение в расплаве металла.

Таким образом, оптимальным является размер фракции флюорит-селлаитового концентрата 5-80 мм.

Содержание флюорит-селлаитового концентрата 20-25% (мас.) в составе твердой шлакообразующей смеси для рафинирования стали является оптимальным, что подтверждено результатами опытов.

При содержании флюорит-селлаитового концентрата менее 20% и более 25% не обеспечиваются наилучший эффект реагирования твердой шлакообразующей смеси с компонентами расплава и высокая степень десульфурации.

Примеры конкретного исполнения

В сталеплавильном цехе ОАО «ММК» провели опыты (плавки № 16858-16936) по заявленному способу обработки стали.

- известь по СТО ММК 223-2007;

- плавиковый шпат марки ФК-75 по ГОСТ 29220-91;

- флюорит-селлаитовый концентрат по ТУ 1769-003-56402667-2010.

Результаты опытов приведены в таблице.

№ состава	Содержание, %	Степень десульфурации, %
	Известь	Флюорит-селлаитовый концентрат	Плавиковый шпат
1 (Прото- тип)	80	-	20	39,2
2	73	27	-	39,4
3	75	25	-	40,2
4	76	24	-	43,5
5	78	22	-	42,2
6	80	20	-	41,3
7	82	18	-	39,5

Из приведенной таблицы следует, что степень десульфурации металла при его обработке заявляемой твердой шлакообразующей смесью на 1,0-4,3% выше, чем по прототипу. Кроме того, при оптимальной степени десульфурации расход флюорит-силаитового концентрата на 0,1-0,3 кг/т ниже расхода плавикового шпата, что соответственно снижает стоимость твердой шлакообразующей смеси.

Список источников

1. Авторское свидетельство СССР № 1122709, кл. C21C 7/02.

2. Авторское свидетельство СССР № 2003702, кл. C21C 7/076.