RU2773563C1 - Slag modifier for steel processing in a steel ladle - Google Patents
Slag modifier for steel processing in a steel ladle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773563C1 RU2773563C1 RU2022105889A RU2022105889A RU2773563C1 RU 2773563 C1 RU2773563 C1 RU 2773563C1 RU 2022105889 A RU2022105889 A RU 2022105889A RU 2022105889 A RU2022105889 A RU 2022105889A RU 2773563 C1 RU2773563 C1 RU 2773563C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- slag
- modifier
- content
- ladle
- Prior art date
Links
- 239000003607 modifier Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 44
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 33
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010450 olivine Substances 0.000 claims abstract description 18
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 15
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052599 brucite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 12
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 claims description 10
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 8
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 37
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 16
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 description 16
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 16
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 5
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 5
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 5
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 description 5
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 5
- 235000012254 magnesium hydroxide Nutrition 0.000 description 5
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 5
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 5
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 4
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 2
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052840 fayalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011093 chipboard Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009847 ladle furnace Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 239000011378 shotcrete Substances 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к модифицирующим шлак материалам для обработки стали в сталеразливочном ковше.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular, to slag-modifying materials for processing steel in a steel-pouring ladle.
Известен сталеплавильный флюс с содержанием компонентов в составе, мас.%: оксид магния - основа, оксид кальция - 15-30, двуокись кремния - 2-7, оксиды железа - 4-10. Флюс выполнен в виде гранул и состоит из бикерамического материала - оболочки и ядра, при этом соотношение массы ядра к массе оболочки находится в пределах от 0,8 до 2,5, причем соотношения содержания оксида магния и оксида кальция в оболочке к их содержанию в ядре составляют: (80-90):(38-42) и (7-15):(45-55) соответственно [Патент RU 2363737, МПК C21C5/00, 2009]. Использование изобретения позволяет создать флюс с высокой реакционной способностью его к растворению в шлаковых расплавах сталеплавильного производства. Known steel flux with the content of components in the composition, wt.%: magnesium oxide - base, calcium oxide - 15-30, silicon dioxide - 2-7, iron oxides - 4-10. The flux is made in the form of granules and consists of a biceramic material - a shell and a core, while the ratio of the mass of the core to the mass of the shell is in the range from 0.8 to 2.5, and the ratio of the content of magnesium oxide and calcium oxide in the shell to their content in the core are: (80-90):(38-42) and (7-15):(45-55), respectively [Patent RU 2363737, IPC C21C5/00, 2009]. The use of the invention makes it possible to create a flux with a high reactivity for dissolution in slag melts of steelmaking.
Применение при обработке стали в ковше гранул бикерамического состава в качестве магнезиально-известкового флюса, который вводят порциями по 100-300 кг под струю выпускаемой стали из сталеплавильного агрегата не ранее наполнения ковша 1/100 и не позднее наполнения на 2/3, в требуемом количестве, обеспечивает достижение соотношения между содержанием оксида магния в шлаке и футеровке в ковше (%MgO)шлак/(%MgO)футеровка ковша = 0,05-0,16. Использование изобретения обеспечивает увеличение стойкости огнеупорной футеровки ковша [RU 2413006 от 17.09.2009]. Application in the processing of steel in a ladle of granules of a biceramic composition as a magnesia-lime flux, which is introduced in portions of 100-300 kg under the stream of steel being produced from a steel-smelting unit not earlier than filling the ladle 1/100 and not later than filling it by 2/3, in the required amount , ensures the achievement of the ratio between the content of magnesium oxide in the slag and the lining in the ladle (% MgO) slag / (% MgO) ladle lining = 0.05-0.16. The use of the invention provides an increase in the durability of the refractory lining of the ladle [RU 2413006 of 17.09.2009].
Бикерамический флюс произведён во вращающейся печи высокотемпературным обжигом компонентов шихты до 1600 °С, с образованием гранул центром которых является ядро в виде зерна ожелезнённого обожженного доломита с максимальным содержанием оксида кальция, а поверхностная оболочка, состоит из обожжённого магнезита, с максимальным содержанием оксида магния при минимальном содержании оксида железа. Поверхностная оболочка флюса, содержащая 80-90 % MgO и 7-15 % СаО, является низкопористой тугоплавкой спеченной матрицей малоожелезнённого периклаза, с температурой плавления более 1750 ºС, что существенно ограничивает как высокую реакционную способность флюса к его растворению в шлаках высокой основности
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому модификатору шлака является известный состав магнезиального модификатора металлургического шлака, содержащий оксиды кальция, железа, магния и кремнезем, который согласно изобретению содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.% на прокаленное вещество: оксид кальция 0,5-10,0, кремнезем 0,5-5,0, оксиды железа 0,5-6,0, оксид магния - остальное, причем оксид магния находится в карбонатной и гидратной формах при их соотношении в пределах 0,5-2 [Патент RU 2244017, МПК C21C5/36, C21C5/06, C21C5/54, 2005]. В качестве шихты для получения модификатора применяют природный магнезит и кальцинированный магнезит, которые после совместного сухого помола смешивают, затем окомковывают при увлажнении молотой смеси водой с производством гранул или брикетов, после чего их сушат для придания им прочности. Техническим результатом изобретения является создание модификатора магнезиального состава, обладающего высокой основностью, прочностью, скоростью диспергации и растворения в шлаковых расплавах сталеплавильного конвертера или дуговой сталеплавильной печи для образования защитного гарнисажного слоя на ней.The closest in technical essence to the proposed slag modifier is the known composition of the magnesian metallurgical slag modifier containing oxides of calcium, iron, magnesium and silica, which according to the invention contains these components in the following ratio, wt.% per calcined substance: calcium oxide 0.5- 10.0, silica 0.5-5.0, iron oxides 0.5-6.0, magnesium oxide - the rest, and magnesium oxide is in carbonate and hydrate forms at their ratio within 0.5-2 [Patent RU 2244017, IPC C21C5/36, C21C5/06, C21C5/54, 2005]. As a charge to obtain a modifier, natural magnesite and calcined magnesite are used, which, after joint dry grinding, are mixed, then pelletized while moistening the ground mixture with water to produce granules or briquettes, after which they are dried to give them strength. The technical result of the invention is the creation of a magnesia composition modifier having a high basicity, strength, dispersion and dissolution rate in slag melts of a steel-smelting converter or an arc steel-smelting furnace to form a protective scull layer on it.
Попытки применения известного магнезиального модификатора для обработки стали в ковше предпринимались на разных металлургических предприятиях СНГ, но возможность массового внедрения была ограничена. Известно, что сырой магнезит содержит серу не менее 0,1 %, а кальцинированный (каустический) магнезит является продуктом обжига сырого магнезита природным газом и соответственно при любых соотношениях вводимого в шихту сырого и кальцинированного магнезита, содержание серы в модификаторе составляет более 0,1 %, что ограничивает применение магнезиального модификатора для обработки стали в ковше. Кроме этого, магнезиальный модификатор имеет высокий показатель соотношения в пределах 0,5-2 содержания карбонатной формы MgCO3 к гидратной форме Mg(OH)2.Attempts to use the well-known magnesia modifier for steel processing in the ladle were made at various metallurgical enterprises of the CIS, but the possibility of mass implementation was limited. It is known that raw magnesite contains sulfur of at least 0.1%, and calcined (caustic) magnesite is a product of burning raw magnesite with natural gas and, accordingly, at any ratio of raw and calcined magnesite introduced into the charge, the sulfur content in the modifier is more than 0.1% , which limits the use of magnesia modifier for steel processing in the ladle. In addition, the magnesia modifier has a high ratio within 0.5-2 of the content of the carbonate form of MgCO3 to the hydrate form of Mg(OH)2.
Чем выше соотношение карбонатной формы MgCO3 к гидратной форме Mg(OH)2, тем медленнее идёт распад магнезиального модификатора, снижая скорость его диспергации. Известно, что процесс дегидратации Mg(OH)2 идёт при более низких температурах (300-450 °С), чем декарбонизация MgCO3 в пределах (500-800 °С). Кроме этого, при дегидратации происходит разрыв кристаллической решётки материала в дисперсный оксид магния при физическом воздействии, а декарбонизация приводит к получению высокопористого неразрушенного куска периклаза, для распада которого требуется дополнительное химическое взаимодействие с активным реакционным шлаком. Охлаждающий эффект магнезита MgCO3 выше, чем у брусита Mg(OH)2, что также важно учитывать в условиях обработки стали при пониженной температуре после выпуска из сталеплавильных агрегатов, где существенно замедляется реакция взаимодействия с маложелезистым (FeO)< 10% высокоосновным шлаком.The higher the ratio of the carbonate form of MgCO3 to the hydrated form of Mg(OH)2, the slower the decomposition of the magnesia modifier, reducing the rate of its dispersion. It is known that the process of Mg(OH)2 dehydration proceeds at lower temperatures (300–450°C) than MgCO3 decarbonization within the range (500–800°C). In addition, during dehydration, the crystal lattice of the material breaks into dispersed magnesium oxide under physical impact, and decarbonization leads to the production of a highly porous undestroyed piece of periclase, the decomposition of which requires additional chemical interaction with active reaction slag. The cooling effect of magnesite MgCO3 is higher than that of brucite Mg(OH)2, which is also important to take into account in the conditions of steel processing at a low temperature after tapping from steelmaking units, where the reaction of interaction with low-iron (FeO) < 10% high-basic slag is significantly slowed down.
Входящие в состав модификатора потери при прокаливании СO2 и Н2О интенсифицируют перемешивание и кондиционирование расплава, способствуя дегазации металла, в частности снижению содержания азота в стали.Losses during ignition of CO2 and H2O included in the composition of the modifier intensify the mixing and conditioning of the melt, contributing to the degassing of the metal, in particular, the reduction of the nitrogen content in the steel.
Главная цель применения модификатора шлака, содержащего в основе оксид магния, является приведение формируемого в сталеразливочном ковше покровного шлака до кондиции требуемой вязкости и жидкоподвижности, обеспечивающей необходимые процессы формирования гарнисажа на футеровке ковша при качественном проведении обработки стали на агрегатах усреднения и доводки состава, рафинирования, нагрева и вакуумирования стали.The main purpose of using a slag modifier containing magnesium oxide as a base is to bring the coating slag formed in the steel-pouring ladle to the condition of the required viscosity and liquid mobility, which provides the necessary processes for the formation of a scull on the ladle lining during high-quality steel processing on units for averaging and finishing the composition, refining, heating and evacuation of steel.
Задачей изобретения является разработка состава модификатора шлака, рекомендуемого к применению для обработки стали в сталеразливочном ковше, с ограниченным содержанием серы в составе, обладающего повышенной диспергацией и скоростью взаимодействия с расплавом шлака, обеспечивающего повышение стойкости футеровки сталеразливочного ковша, а также способствующего снижению содержания в стали неметаллических включений: серы и азота.The objective of the invention is to develop a slag modifier composition recommended for use in processing steel in a steel-pouring ladle, with a limited sulfur content in the composition, having increased dispersion and the rate of interaction with the slag melt, providing an increase in the durability of the steel-pouring ladle lining, and also contributing to a decrease in the content of non-metallic steel in the steel. inclusions: sulfur and nitrogen.
Поставленная задача достигается тем, что модификатор шлака для обработки стали в ковше, содержащий оксиды магния, кальция, кремния, железа, согласно изобретения состоит из минералов – брусита, серпентина и оливина с суммарной долей более 80 масс. %, ограниченно содержит серу менее 0,03 % и имеет химический состав, масс. %: The task is achieved by the fact that the slag modifier for processing steel in a ladle, containing oxides of magnesium, calcium, silicon, iron, according to the invention consists of minerals - brucite, serpentine and olivine with a total fraction of more than 80 wt. %, limitedly contains sulfur less than 0.03% and has a chemical composition, wt. %:
Сущность требования по минеральному составу магнезиального модификатора шлака для обработки стали в ковше с основой, состоящей из минералов – брусита Mg(OH)2, серпентина (Mg,Fe)3Si2O5(ОН)4 и оливина (Mg,Fe)2SiO4 с суммарной долей более 80 масс. %, заключается в высоком содержании в брусите и серпентине гидратных соединений с оксидом магния, которые обеспечивают высокую способность флюса к диспергации, разрушении структуры флюса с образованием ультрадисперсного MgO при незначительном температурном воздействии 300-450 °С, что позволяет существенно повысить поверхность взаимодействия введённого оксида магния с расплавом высокоосновного маложелезистого ковшевого шлака. В условиях высокого содержания (Al2O3) в шлаковом расплаве после раскисления металла растворение ультрадисперсного оксида магния позволяет регулировать активность и жидкоподвижность шлака переменного состава, для обеспечения на разных этапах качественного проведения процессов десульфурации и дегазации металла, а также способствует формированию покровного ассимилирующего и теплоизлирующего шлака, компенсирующего потери тепла в ковше после дегидратации модификатора. При температуре 500-600°С серпентин переходит в оливин. Оливин играет главную роль в образовании тугоплавких фаз форстерита 2MgO·SiO2 (с температурой плавления 1890 °С) и легкоплавких фаз фаялита 2FeO·SiO2 (с температурой плавления 1205°С), при этом легкоплавкие фазы способствуют растворению частиц высокомагнезиального оливина и серпентина с модифицированием шлака тугоплавкими фазами форстерита. Форстерит из оливина образуется при температуре 650-700°С. Фазы тугоплавкого форстерита позволяют торкретировать критические зоны износа сталеразливочного ковша быстрее, чем пройдёт взаимодействие свободного MgO c комплексными соединениями оксидов шлака. Таким образом, независимо от основности сформированного шлака и содержания оксидов железа в нём, которые могут в различных условиях обработки стали достигать величин высокой основности
Ограничение в химическом составе модификатора по содержанию серы менее 0,03 мас.% является существенным требованием к шлакообразующим материалам, применяемым для обработки стали в сталеразливочном ковше. Чем выше количество серы вводимой в рафинировочный шлак, тем выше содержание серы в шлаке и металле или выше продолжительность обработки стали и удельный расход материалов на десульфурацию. Кроме этого, как показывает практика обработки стали в ковше, повышенное содержание серы ограничивает применение материала при вакуумировании, т.к. известно, что чем выше содержание серы в металле, тем ниже степень деазотации металла при вакуумировании. Особенно актуальна проблема снижения содержания азота при обработке низкоуглеродистых марок стали. Поэтому при содержании в модификаторе серы более 0,03 масс. % поставленная задача обеспечения качественной обработки стали в сталеразливочном ковше не будет решена.Limitation in the chemical composition of the modifier on the sulfur content of less than 0.03 wt.% is an essential requirement for slag-forming materials used for processing steel in a steel ladle. The higher the amount of sulfur introduced into the refining slag, the higher the sulfur content in the slag and metal, or the higher the duration of steel treatment and the specific consumption of materials for desulfurization. In addition, as the practice of steel processing in a ladle shows, an increased sulfur content limits the use of the material in vacuuming, because. It is known that the higher the sulfur content in the metal, the lower the degree of denitrogenation of the metal during evacuation. Particularly relevant is the problem of reducing the nitrogen content in the processing of low-carbon steel grades. Therefore, when the sulfur content in the modifier is more than 0.03 wt. % the task of ensuring high-quality processing of steel in a steel-pouring ladle will not be solved.
Поставленная задача не будет решена если суммарная доля минералов: брусита, серпентина и оливина в модификаторе составляет менее 80 масс. %, так как увеличение доли других минералов, содержащих оксид магния, в частности наиболее доступного магнезита MgCO3, приводит не только к повышению серы в модификаторе, но и повышает охлаждающую способность модификатора.The task will not be solved if the total proportion of minerals: brucite, serpentine and olivine in the modifier is less than 80 wt. %, since an increase in the proportion of other minerals containing magnesium oxide, in particular the most accessible magnesite MgCO3, leads not only to an increase in sulfur in the modifier, but also increases the cooling capacity of the modifier.
Массовый минералогический состав в основе модификатора каждого из минералов: брусита, серпентина и оливина регулируется заявляемыми пределами по содержанию оксидов магния, кремния, железа, потерь при прокаливании и примесей, которые ограничиваются требованиями к применяемым химическим составам шлакообразующих материалов при обработке стали в ковше. The mass mineralogical composition at the base of the modifier of each of the minerals: brucite, serpentine and olivine is regulated by the declared limits on the content of magnesium, silicon, iron oxides, losses on ignition and impurities, which are limited by the requirements for the chemical compositions of slag-forming materials used when processing steel in a ladle.
Ограничение пределов по химическому содержанию оксидов магния 45-65 масс. % и потерь при прокаливании 23-33 мас.% связано с обеспечением проведения ускоренной диспергации модификатора и повышением скорости усвоения ультрадисперсного оксида магния шлаковым расплавом. Их содержание является взаимосвязанным, чем выше содержание оксида магния в составе модификатора, тем ниже содержание потерь при прокаливании, и наоборот. Поставленная задача не решается при содержании в модификаторе оксида магния более 65 мас. %, а потерь при прокаливании менее 23 мас. %, т.к. существенно ухудшается процесс диспергации модификатора и насыщение шлака оксидом магния. Не решается поставленная задача при снижении содержания оксида магния менее 45 мас. % и увеличении потерь при прокаливании более 33 масс. %, т.к. модификатор имеет высокий охлаждающий эффект. К тому же вносимый модификатором оксид магния недостаточен для формирования качественного гарнисажа на футеровке сталеразливочного ковша, а повышение количества вводимого модификатора дополнительно приведёт к охлаждению металла и шлака, что недопустимо при обработке стали в ковше.Limitation on the chemical content of magnesium oxides 45-65 wt. % and losses on ignition of 23-33 wt.% due to the provision of accelerated dispersion of the modifier and an increase in the rate of assimilation of ultrafine magnesium oxide by the slag melt. Their content is interrelated, the higher the content of magnesium oxide in the composition of the modifier, the lower the content of losses on ignition, and vice versa. The problem is not solved when the content in the modifier of magnesium oxide is more than 65 wt. %, and loss on ignition less than 23 wt. %, because the process of dispersion of the modifier and the saturation of the slag with magnesium oxide deteriorate significantly. The task is not solved by reducing the content of magnesium oxide less than 45 wt. % and an increase in loss on ignition of more than 33 wt. %, because modifier has a high cooling effect. In addition, the magnesium oxide introduced by the modifier is insufficient to form a high-quality skull on the lining of the steel-pouring ladle, and an increase in the amount of the modifier introduced will additionally lead to cooling of the metal and slag, which is unacceptable when processing steel in the ladle.
Предел содержания оксида кремния не менее 1,0 мас.% связан с обязательным наличием минералов серпентина и оливина. Превышение содержания оксида кремния более 12,0 мас.% в шлакообразующих материалах ограничено, требованиями формирования высокоосновного шлака для обработки стали в ковше. Чем выше содержание (SiO2) в шлаке, тем ниже его основность и соответственно хуже идут процессы десульфурации металла. The limit of the content of silicon oxide is not less than 1.0 wt.% associated with the mandatory presence of minerals serpentine and olivine. Exceeding the content of silicon oxide more than 12.0 wt.% in slag-forming materials is limited by the requirements of the formation of high-basic slag for steel processing in the ladle. The higher the (SiO2) content in the slag, the lower its basicity and, accordingly, the worse the processes of metal desulfurization.
Содержание оксида железа не менее 0,1 масс. % связан с наличием оливина в минералогическом составе модификатора. Но максимальное содержание оливина в составе модификатора ограничивается избыточным формированием легкоплавкого фаялита 2FeO·SiO2, который вносится в высокосновной маложелезистый шлак, не только снижая основность шлака, но и повышая содержание (FeO) в шлаке, что не только влияет на ухудшении процессов десульфурации стали, но и повышает агрессивность шлака к футеровке ковша. Поэтому поставленная задача не решается при превышении более 5,0 масс. % содержания оксидов железа в модификаторе.The content of iron oxide is not less than 0.1 wt. % is associated with the presence of olivine in the mineralogical composition of the modifier. But the maximum content of olivine in the composition of the modifier is limited by the excessive formation of low-melting fayalite 2FeO SiO2, which is introduced into a highly basic low-iron slag, not only reducing the basicity of the slag, but also increasing the content (FeO) in the slag, which not only affects the deterioration of steel desulfurization processes, but and increases the aggressiveness of the slag to the lining of the ladle. Therefore, the task is not solved when more than 5.0 wt. % content of iron oxides in the modifier.
Оксид кальция является нужным для внепечной обработки стали основным оксидом, введение оксида кальция в зависимости от требований к формированию высокоосновного шлака постоянно контролируется и регулируется присадками СаО-содержащих шлакообразующих смесей, чистых по примесям. Содержание оксида кальция 0,4 - 5,0 мас.% в составе заявляемого модификатора не является определяющим для комплексного решения поставленной задачи, но ограничивается необходимым содержанием других оксидов магния, кремния, железа и потерь при прокаливании, при снижении содержания которых ниже заявленных пределов поставленная задача не будет решена. Calcium oxide is the main oxide necessary for out-of-furnace processing of steel, the introduction of calcium oxide, depending on the requirements for the formation of highly basic slag, is constantly monitored and regulated by additives of CaO-containing slag-forming mixtures that are pure in impurities. The content of calcium oxide 0.4 - 5.0 wt.% in the composition of the claimed modifier is not decisive for the complex solution of the task, but is limited by the necessary content of other oxides of magnesium, silicon, iron and losses on ignition, with a decrease in the content of which below the stated limits, the set the task will not be solved.
Наличие примесей в составе модификатора вынужденная мера, так как в природе нет материалов, не содержащих разнообразных компонентов. Содержание примесей в модификаторе незначительно, практически не влияет на формирование шлака в сталеразливочном ковше, т.к. ограничивается содержанием основных заявленных оксидов модификатора. The presence of impurities in the composition of the modifier is a necessary measure, since there are no materials in nature that do not contain various components. The content of impurities in the modifier is insignificant, practically does not affect the formation of slag in the steel-pouring ladle, because limited to the content of the main declared modifier oxides.
Новизна заявленного модификатора шлака подтверждается отсутствием в патентах и литературе известных составов модификаторов шлака, применяемых для обработки стали в сталеразливочном ковше, содержащих оксиды магния, кальция, кремния, железа, наличия минералов – брусита, серпентина и оливина с суммарной долей не менее 80 мас.%, а также ограниченного содержания серы менее 0,03 %.The novelty of the claimed slag modifier is confirmed by the absence in patents and literature of known compositions of slag modifiers used for processing steel in a steel-pouring ladle containing oxides of magnesium, calcium, silicon, iron, the presence of minerals - brucite, serpentine and olivine with a total share of at least 80 wt.% , as well as a limited sulfur content of less than 0.03%.
Структурные изменения модификатора, состоящего из минералогических фаз брусита серпентина и оливина, в процессе температурного взаимодействия с высокосновным шлаком при низком содержании оксидов железа, приводящие к образованию тугоплавкой фазы форстерита, определяет неочевидность заявляемого модификатора шлака для обработки стали в сталеразливочном ковше.Structural changes of the modifier, consisting of the mineralogical phases of brucite serpentine and olivine, in the process of thermal interaction with highly basic slag at a low content of iron oxides, leading to the formation of a refractory forsterite phase, determine the non-obviousness of the proposed slag modifier for processing steel in a steel ladle.
Конкретный пример заявленного состава модификатора шлака, состоящего более 80 масс. % из брусита, серпентина и оливина с ограниченным содержанием менее 0,03 масс. % серы по вариантам представлен в таблице.A specific example of the claimed composition of the slag modifier, consisting of more than 80 wt. % of brucite, serpentine and olivine with a limited content of less than 0.03 wt. % sulfur by options is presented in the table.
С целью определения свойств заявляемого модификатора шлака для обработки стали в ковше в сравнении со свойствами известного модификатора, соответствующего составу прототипа, проведены исследования в два этапа: лабораторные – на определение физико-химических свойств модификаторов и промышленные – анализ влияния модификаторов на стойкость футеровки сталеразливочного ковша, а также на процессы десульфурации и деазотирования стали.In order to determine the properties of the proposed slag modifier for steel processing in a ladle in comparison with the properties of a known modifier corresponding to the composition of the prototype, studies were carried out in two stages: laboratory - to determine the physico-chemical properties of modifiers and industrial - analysis of the effect of modifiers on the durability of the steel-pouring ladle lining, as well as the processes of desulfurization and denitrogenation of steel.
В лабораторных условиях определяли для образцов одинаковой массы: изменение удельной поверхности материала при температурном нагреве от 200 °С до 600 °С, характеризующий диспергацию модификатора, а также скорость взаимодействия модификатора с расплавом ковшевого шлака основностью
Промышленные исследования влияния применения каждого из вариантов 1 или 2 заявленного модификатора шлака и состава известного модификатора (прототипа) проводили в сопоставимых условиях обработки в сталеразливочных ковшах с футеровкой одного производителя. В процессе производства низкоуглеродистого сортамента стали заявляемый модификатор шлака присаживался в сталеразливочный ковш совместно с подачей твёрдой шлакообразующей смеси, раскислителя и легирущих материалов в период выпуска плавки из 150-т ДСП с предварительной отсечкой конечного сталеплавильного шлака, а также в печь-ковш или в процессе вакуумирования стали с общим расходом 2 кг\т стали. Для сравнения аналогично проводили присадку 2 кг\т стали известного модификатора шлака, выбранного за прототип. Во время обработки металл продували инертным газом (аргоном) через донные пористые фурмы с расходом 30-40 м3/ч.Industrial studies of the impact of the use of each of options 1 or 2 of the claimed slag modifier and the composition of the known modifier (prototype) were carried out under comparable processing conditions in steel-pouring ladles with lining from one manufacturer. During the production of low-carbon steel grades, the claimed slag modifier was added to a steel-pouring ladle together with the supply of a solid slag-forming mixture, deoxidizer and alloying materials during the production of a melt from 150 tons of EAF with a preliminary cut-off of the final steel-smelting slag, as well as in a ladle furnace or in the vacuum process steel with a total consumption of 2 kg\t of steel. For comparison, the addition of 2 kg\t of steel of a known slag modifier, selected for the prototype, was similarly carried out. During processing, the metal was blown with an inert gas (argon) through bottom porous tuyeres at a flow rate of 30–40 m3/h.
Применение каждого варианта состава заявленного модификатора шлака позволило снизить содержание серы и азота в готовой стали на 0,001-0,002 % (таблица 1), а также достичь увеличения стойкости футеровки ковшей на 5-10% в сравнении с применением известного модификатора шлака (прототипа).The use of each variant of the composition of the claimed slag modifier made it possible to reduce the content of sulfur and nitrogen in the finished steel by 0.001-0.002% (table 1), and also to achieve an increase in the durability of the ladle lining by 5-10% in comparison with the use of the known slag modifier (prototype).
Таблица 1Table 1
Состав и свойства заявленного и известного модификатора шлака для обработки стали в сталеразливочном ковшеComposition and properties of the claimed and known slag modifier for steel processing in a steel ladle
Химическое содержание Compound
Chemical content
Серпентин - 2 мас. %
Оливин - 0,2 мас. %
Магнезит - 0,8 мас. %
S – 0,01 мас. %
MgO – 65,0 мас. %
СаO – 0,4 мас. %
SiO2 – 1,0 мас. %
Fe2O3 – 0,1 мас. %
п.п.п. – 33,0 мас. %
примеси - остальноеBrucite - 97 wt. %
Serpentine - 2 wt. %
Olivine - 0.2 wt. %
Magnesite - 0.8 wt. %
S - 0.01 wt. %
MgO - 65.0 wt. %
CaO - 0.4 wt. %
SiO 2 - 1.0 wt. %
Fe 2 O 3 - 0.1 wt. %
p.p.p. - 33.0 wt. %
impurities - the rest
Серпентин - 26 мас.%
Оливин - 13 мас. %
Доломит - 4 мас. %
Известняк - 4 мас. %
Слюда - 3 мас. %
S – 0,02 мас. %
MgO – 45,0 мас. %
СаO – 5,0 мас. %
SiO2 – 12,0 мас. %
Fe2O3 – 5,0 мас. %
п.п.п. – 23,0 мас. %
примеси - остальноеBrucite - 50 wt. %
Serpentine - 26 wt.%
Olivine - 13 wt. %
Dolomite - 4 wt. %
Limestone - 4 wt. %
Mica - 3 wt. %
S - 0.02 wt. %
MgO - 45.0 wt. %
CaO - 5.0 wt. %
SiO 2 - 12.0 wt. %
Fe 2 O 3 - 5.0 wt. %
p.p.p. - 23.0 wt. %
impurities - the rest
Природный - 50 мас. %
Кальцинированный-50 мас.%
Соотношение
S – 0,2 мас. %
MgO* – 92,0 мас. %
СаO* – 5,0 мас. %
SiO2* – 2,0 мас. %
Fe2O3* – 1,0 мас. %
* - содержание оксидов указано на прокалённое веществоMagnesite:
Natural - 50 wt. %
Calcined-50 wt.%
Ratio
S - 0.2 wt. %
MgO* - 92.0 wt. %
CaO* - 5.0 wt. %
SiO 2 * - 2.0 wt. %
Fe 2 O 3 * - 1.0 wt. %
* - the content of oxides is indicated for the calcined substance
до нагрева
нагрев 200 °С
нагрев 400 °С
нагрев 600 °СSpecific surface modifier:
before heating
heating 200 °С
heating 400 °C
heating 600 °C
1 м2/г
5 м2/г
15 м2/г
40 м2/г
1 m 2 /g
5 m 2 /g
15 m 2 /g
40 m 2 /g
4 м2/г
10 м2/г
35 м2/г1.5 m 2 /g
4 m 2 /g
10 m 2 /g
35 m 2 /g
3 м2/г
7 м2/г
25 м2/г1 m 2 /g
3 m 2 /g
7 m 2 /g
25 m 2 /g
[S]п, %
[N]п, %
Содержание в стали перед разливкой на МНЛЗ min\max:
[S]к, %
[N]к, %Content in steel at the outlet from chipboard min\max:
[S] p , %
[N] p , %
Content in steel before casting on CCM min\max:
[S] to , %
[N] to , %
0,006/0,009
0,003/0,011
0,003/0,0040.015/0.031
0.006/0.009
0.003/0.011
0.003/0.004
0,006/0,009
0,003/0,012
0,003/0,0050.013/0.030
0.006/0.009
0.003/0.012
0.003/0.005
0,006/0,009
0,004/0,013
0,004/0,0060.012/0.031
0.006/0.009
0.004/0.013
0.004/0.006
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773563C1 true RU2773563C1 (en) | 2022-06-06 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116024402A (en) * | 2023-02-02 | 2023-04-28 | 攀枝花学院 | Flux for semi-steel making and slagging method thereof |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4586956A (en) * | 1985-07-17 | 1986-05-06 | Labate M D | Method and agents for producing clean steel |
| CA1321075C (en) * | 1988-01-19 | 1993-08-10 | Bradford C. Bowman | Additive for promoting slag formation in steel refining ladle |
| RU2244017C2 (en) * | 2002-01-22 | 2005-01-10 | ОАО "Комбинат "Магнезит" | Modificator for metallurgic dross of magnesia composition and method for producing the same |
| RU2363737C1 (en) * | 2008-02-27 | 2009-08-10 | ООО "Группа Магнезит" | Steel-smelting flux |
| RU2413006C1 (en) * | 2009-09-17 | 2011-02-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" | Procedure for treatment of steel in casting ladle |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4586956A (en) * | 1985-07-17 | 1986-05-06 | Labate M D | Method and agents for producing clean steel |
| CA1321075C (en) * | 1988-01-19 | 1993-08-10 | Bradford C. Bowman | Additive for promoting slag formation in steel refining ladle |
| RU2244017C2 (en) * | 2002-01-22 | 2005-01-10 | ОАО "Комбинат "Магнезит" | Modificator for metallurgic dross of magnesia composition and method for producing the same |
| RU2363737C1 (en) * | 2008-02-27 | 2009-08-10 | ООО "Группа Магнезит" | Steel-smelting flux |
| RU2413006C1 (en) * | 2009-09-17 | 2011-02-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" | Procedure for treatment of steel in casting ladle |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116024402A (en) * | 2023-02-02 | 2023-04-28 | 攀枝花学院 | Flux for semi-steel making and slagging method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2145357C1 (en) | Lime-magnesian flux | |
| CN106676233A (en) | Pre-fused compound dephosphorizer, preparation method of pre-fused compound dephosphorizer and method for smelting ultralow phosphorous steel | |
| RU2205232C1 (en) | Magnesian flux for steelmaking and method of producing the same | |
| CN106493321A (en) | Steel-making tundish covering flux and preparation method thereof | |
| US4010027A (en) | Processes for steel making by oxygen refining of iron | |
| US7563303B2 (en) | Steel desulphurating agent and use thereof in the desulphuration of steel | |
| US3857698A (en) | Lime composition for basic oxygen steel-making process | |
| RU2773563C1 (en) | Slag modifier for steel processing in a steel ladle | |
| Satyoko et al. | Dissolution of dolomite and doloma in silicate slag | |
| RU2327743C2 (en) | Method of steel smelting in converter | |
| RU2547379C1 (en) | Metallurgical flux and method of its manufacturing | |
| CN111893241A (en) | Pre-melted aluminum-magnesium-calcium synthetic slag and preparation method thereof | |
| RU2278168C1 (en) | High magnesium flux | |
| RU2294379C1 (en) | Method of deposition of the wall accretion on the converter brick-lining | |
| RU2203329C1 (en) | Method of making steel in oxygen converter | |
| CN102560008B (en) | Submerged arc slag for refining aluminum-containing low-silicon steel ladle and preparation method for submerged arc slag | |
| RU2739494C2 (en) | Method of producing high-magnesia modifying flux for steel-smelting slag | |
| RU2254378C1 (en) | Method of converter steel making | |
| RU2729692C1 (en) | Steel melting method in converter with combined blowdown | |
| KR100328072B1 (en) | Synthetic Slag Manufacturing Method | |
| RU2845595C1 (en) | Method of steel making in converter | |
| RU2738217C1 (en) | Mixture for making steel melting flux | |
| CN110117697A (en) | A kind of pre-melted type magnalium calcium synthetic slag and preparation method thereof | |
| RU2758701C1 (en) | Charge for production of vanadium cast iron | |
| SU536232A1 (en) | Complex slag-forming material |