твердая шлакообразующая смесь для рафинирования стали
Классы МПК: | C21C7/076 использование шлаков или флюсов в качестве обрабатывающих агентов |
Автор(ы): | Тахаутдинов Рафкат Спартакович (RU), Бодяев Юрий Алексеевич (RU), Прохоров Сергей Викторович (RU), Хоменко Александр Андреевич (RU), Сарычев Борис Александрович (RU), Николаев Олег Анатольевич (RU), Сарычев Валентин Федорович (RU), Тарасов Игорь Анатольевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-11-17 публикация патента:
10.05.2012 |
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к обработке стали в сталеразливочном ковше. Твердая шлакообразующая смесь содержит известь и в качестве разжижителя шлака флюорит-селлаитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%: известь - 75-80; флюорит-селлаитовый концентрат - 20-25. Использование изобретения обеспечивает повышение степени десульфурации металла, снижение расхода разжижителя шлака. 1 ил., 1 табл., 7 пр.

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.
Класс C21C7/076 использование шлаков или флюсов в качестве обрабатывающих агентов