RU2031133C1

RU2031133C1 - Powder-like slag mixture for refining of high-chromium steel and alloy

Info

Publication number: RU2031133C1
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Гудим; А.Ю. Катаргин; Ю.Б. Тахтаев; Е.В. Мокров; А.В. Иванов; А.Н. Комаров
Original assignee: Катаргин Анатолий Юрьевич
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1991-07-12
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: powder-like mixture is blown in chrome melt, for example, with oxygen at decarbonization of melt. Mixture has the following composition, wt.-%: dust from furnace of combined roasting of lime with chrome ore 10-80; terminal slag of argon-oxygen refining process 10-80, and lime - the rest. EFFECT: economy of chrome, chrome ore, lime, fluoro-containing components. 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве высокохромистых сталей и сплавов, например при выплавке нержавеющих сталей монопроцессом в дуговых электропечах или дуплекс процессом с аргоно-кислородным рафинированием. The invention relates to metallurgy of steel and can be used in the production of high-chromium steels and alloys, for example, in the smelting of stainless steels by a monoprocess in electric arc furnaces or a duplex process with argon-oxygen refining.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является порошкообразная смесь, взятая за прототип, предназначенная для снижения угара хрома при продувке расплава кислородом до низких содержаний углерода в металле. Эта смесь включает хромовую руду 40-60%, железную руду 10-20%, плавиковый шпат 5-15%, известь - остальное. The closest in technical essence and the achieved effect to the invention is a powder mixture, taken as a prototype, designed to reduce chrome fumes when the melt is purged with oxygen to low carbon contents in the metal. This mixture includes chromium ore 40-60%, iron ore 10-20%, fluorspar 5-15%, lime - the rest.

Недостатками этой смеси являются значительные расходы компонентов хромовой руды, извести, плавикового шпата, расходы на подготовку смеси, например измельчение компонентов, и дополнительный расход извести, помимо смеси, например, для десульфурации. The disadvantages of this mixture are the significant costs of the components of chromium ore, lime, fluorspar, the cost of preparing the mixture, for example grinding the components, and the additional consumption of lime, in addition to the mixture, for example, for desulfurization.

Цель изобретения - снижение расхода хромовой руды, фторсодержащих компонентов извести, уменьшение угара хрома, утилизация экологически вредных пыли из печей совместного обжига известняка с хромовой рудой и конечных раскисленных шлаков процесс аргоно-кислородного рафинирования при ускоренном шлакообразовании. The purpose of the invention is to reduce the consumption of chrome ore, fluorine-containing components of lime, reducing chrome fumes, the disposal of environmentally harmful dust from co-firing limestone with chrome ore and the final deoxidized slag, the process of argon-oxygen refining with accelerated slag formation.

Это достигается тем, что порошкообразная смесь содержит упомянутую пыль, конечные шлаки артоно-кислородного рафинирования (АКР) и известь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пыль из печей сов-
местного обжига из-
вестняка с хромо- вой рудой 10-80
Конечные шлаки про-
цесса аргоно-кисло-
родного рафиниро- вания 10-80 Известь Остальное
Нижний предел содержания пыли и шлака 10%, при меньшем содержании очень небольшим будет расход этих компонентов и достигаемый экологический эффект. Даже если принять расход порошкообразной смеси близким к максимально возможному (100 кг на тонну стали), то расход каждого экологически вредного компонента составит 10 кг на тонну стали или при производительности цеха 400,000 т стали в год расход компонента составит 4000 т, т.е. 10% от его годового производства. При более низком расходе применение смеси практически не решит экологической проблемы по одному из этих компонентов, и не произойдет экономии хрома и хромовой руды.This is achieved by the fact that the powder mixture contains the aforementioned dust, the final slags of the artono-oxygen refining (AKP) and lime in the following ratio of components, wt.%:
Dust from stoves
local firing
lignite with chrome ore 10-80
The final slag is
cessa argono-sour
native refining 10-80 Lime Else
The lower limit of the content of dust and slag is 10%, with a lower content, the consumption of these components and the achieved environmental effect will be very small. Even if we take the consumption of the powder mixture as close as possible (100 kg per ton of steel), then the consumption of each environmentally harmful component will be 10 kg per ton of steel, or with a production capacity of 400,000 tons of steel per year, the component consumption will be 4000 tons, i.e. 10% of its annual production. At a lower consumption, the use of the mixture will practically not solve the environmental problem for one of these components, and there will be no saving of chromium and chromium ore.

При содержании пыли более 80% количество конечного шлака АКР будет меньше 19% , с учетом присутствия в смеси 1,0% извести. Это означает, что шлак, формируемый на такой основе, будет иметь основность около 5 при умеренном содержании фторидов (около 2%). С учетом окисления примесей и т.д. основность шлака понизится, но останется высокой. Повышение содержания пыли в смеси будет означать повышение основности и снижение содержания CaF₂ в шлаке. Этот шлак будет гетерогенным, что затруднит последующее восстановление окислов хрома из такого шлака.If the dust content is more than 80%, the amount of the final slag of the AKP will be less than 19%, given the presence of 1.0% lime in the mixture. This means that the slag formed on this basis will have a basicity of about 5 with a moderate fluoride content (about 2%). Taking into account the oxidation of impurities, etc. slag basicity will decrease but remain high. An increase in the dust content of the mixture will mean an increase in basicity and a decrease in the content of CaF ₂ in the slag. This slag will be heterogeneous, which will complicate the subsequent reduction of chromium oxides from such slag.

При содержании в конечных раскисленных шлаков АКР в смеси больше 80% количество окислов хрома в смеси будет небольшим, снизится окислительный потенциал смеси и не будет снижения угара хрома и экономии хромовой руды. Содержание окислов хрома в смеси в анализируемом случае может составить менее 4-7%. If the content of AKP in the final deoxidized slag exceeds 80%, the amount of chromium oxides in the mixture will be small, the oxidation potential of the mixture will decrease, and there will be no decrease in chromium fumes and economy of chromium ore. The content of chromium oxides in the mixture in the analyzed case may be less than 4-7%.

Предлагаемую смесь опробовали на плавках, проводимых в открытой индукционной печи емкостью 20 кг жидкой стали. Плавки вели в тигле, изготовленном из отмагниченного плавленного магнезита. Расход смеси составлял 70 кг в пересчете на тонну жидкой стали. Расход кислорода 0,6...0,8 м³. Продувку с ведением смеси начинали при температуре 1620-1630^оС.The proposed mixture was tested on swimming trunks conducted in an open induction furnace with a capacity of 20 kg of molten steel. The melts were conducted in a crucible made of magnetized fused magnesite. The flow rate of the mixture was 70 kg, calculated on a ton of molten steel. Oxygen consumption 0.6 ... 0.8 m ³ . Purging with the mixture started at a temperature of 1620-1630 ^about C.

Химический состав металла перед продувкой, мас.%: углерод 0,12-0,17; хром 12,10...15,81; никель 9,8-10,7. Результаты опытных плавок с обработкой расплава смесями разного состава приведены в табл. 2. Составы испытанных смесей и их показатели - в табл. 1. Следует, что наилучшие показатели по угару хрома достигнуты при применении смеси 1 (верхний предел по содержанию пыли и нижний по содержанию шлака). The chemical composition of the metal before purging, wt.%: Carbon 0.12-0.17; chrome 12.10 ... 15.81; Nickel 9.8-10.7. The results of experimental melts with melt treatment with mixtures of different compositions are given in table. 2. The compositions of the tested mixtures and their indicators are in table. 1. It follows that the best performance for chrome fumes was achieved when using mixture 1 (the upper limit for dust and the lower for slag).

Состав этой смеси обеспечивал наилучшие показатели по угару хрома (0,99 абс. %; 7,24 отн.%). Практически одинаковые показатели со смесью прототипом-IV достигнуты со смесью III (среднее содержание пыли и шлака, несколько худшие показатели получены при применении смеси III (нижний предел по содержанию пыли и верхний по содержанию шлака). Рассматривая эти показатели применения смесей и особенно смеси II и сравнивая их со смесью прототипом, следует иметь ввиду, что при плавке в индукционной печи шлак отгоняется к стенкам тигля и налипает на них, поэтому восстановление окислов хрома из шлака практически невозможно. The composition of this mixture provided the best indices for chrome burning (0.99 abs.%; 7.24 rel.%). Almost the same performance with the mixture of prototype-IV was achieved with mixture III (average dust and slag content, slightly worse performance was obtained using mixture III (lower limit on dust content and upper on slag content). Considering these indicators of use of mixtures and especially mixtures II and comparing them with the mixture of the prototype, it should be borne in mind that when melting in an induction furnace, the slag is distilled off to the walls of the crucible and adheres to them, so the recovery of chromium oxides from the slag is practically impossible.

В реальных условиях дуговой печи или конвертора АКР по окончании окислительного периода окислы хрома из шлака восстанавливают присадкой на шлак восстановителей например, ферросилиция. Восстановление кремнием будет протекать полнее там, где шлак гомогенный и имеет высокую основность. Показатели применения смеси II будут близкими к применению смеси прототипа, так как смесь II обеспечивает высокую гомогенность шлака (CaF₂=8%) и высокую основность (5,62). Наихудшие показатели по угару хрома (1,89 абс.%; 13,27 отн.%) будут без применения каких-либо смесей.In real conditions of an arc furnace or an AKP converter, at the end of the oxidation period, chromium oxides from slag are reduced by adding reducing agents to the slag, for example, ferrosilicon. Silicon reduction will proceed more fully where the slag is homogeneous and has a high basicity. The performance of mixture II will be close to the use of the mixture of the prototype, since mixture II provides high slag homogeneity (CaF ₂ = 8%) and high basicity (5.62). The worst chrome fumes (1.89 abs.%; 13.27 rel.%) Will be without any mixtures.

Из материалов, представленных в таблице, видно, что угар хрома из расплава закономерно уменьшается с увеличением содержания окислов хрома в смеси от 7,25 отн. % , в смеси I (Cr₂O₃ 17,35%) до 9,46 отн.% в смеси II (Cr₂O₃ 4,34% ) и до 13,27 отн.% без применения смеси. Вместе с тем большую роль играет основность шлака, что следует из сравнения при практически одинаковом содержании окислов хрома 17,33 и 19,10% соответственно, но при более высокой основности смеси 1 - 7,79, против 2,74 у смеси IV относительный угар хрома при применении смеси IV будет большим 7,24% против 8,99%. Сравнение применения смесей III и IV приводит к такому же выводу. Относительный угар хрома практически одинаков 8,57% и 8,99%. Одинаковые результаты достигнуты при меньшем содержании окислов хрома в смеси III 11,44% против 19,10% . Это можно объяснить пониженной основностью смеси IV - 2,7. 4.From the materials presented in the table, it is clear that the fume of chromium from the melt naturally decreases with an increase in the content of chromium oxides in the mixture from 7.25 rel. % in mixture I (Cr ₂ O ₃ 17.35%) up to 9.46 rel.% in mixture II (Cr ₂ O ₃ 4.34%) and up to 13.27 rel.% without using the mixture. At the same time, the basicity of slag plays an important role, which follows from a comparison with almost the same content of chromium oxides 17.33 and 19.10%, respectively, but with a higher basicity of the mixture 1 - 7.79, versus 2.74 for mixture IV, the relative fumes chromium when applying mixture IV will be large 7.24% versus 8.99%. Comparison of the use of mixtures III and IV leads to the same conclusion. The relative fumes of chromium are almost the same 8.57% and 8.99%. The same results were achieved with a lower content of chromium oxides in mixture III of 11.44% versus 19.10%. This can be explained by the reduced basicity of mixture IV - 2.7. 4.

Исходя из материалов показатели применения смесей I и III будут лучше, чем у смеси прототипа. Показатели по угару хрома смеси II будут соизмеримы с прототипом, но во всех трех случаях смеси I, II, III будут превосходить, смесь-прототип по экономически показателям. У всех смесей, включая прототип, показатели будут лучше, чем без применения смесей. Based on the materials, the performance of mixtures I and III will be better than that of the mixture of the prototype. The chrome fumes of mixture II will be commensurate with the prototype, but in all three cases, mixtures I, II, III will exceed the prototype mixture in economic terms. All mixtures, including the prototype, performance will be better than without the use of mixtures.

Claims

POWDERED SLAG MIXTURE FOR REFINING HIGH-CHROME STEELS AND ALLOYS, including material containing chromium oxides and lime, characterized in that it additionally contains the final slag of the argon-oxygen refining process, and as a material containing chromium oxides, it contains dust with chrome ore in the following ratio of components, wt.%:
Dust from co-fired limestone and chrome ore kilns - 10 - 80
The final slag of the argon-oxygen refining process - 10 - 80
Lime - Else