RU2773563C1 - Модификатор шлака для обработки стали в сталеразливочном ковше - Google Patents
Модификатор шлака для обработки стали в сталеразливочном ковше 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
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к модифицирующим шлак материалам для обработки стали в сталеразливочном ковше. Модификатор шлака состоит из минералов – брусита, серпентина и оливина с суммарной долей более 80 мас. % и имеет химический состав, мас. %: оксид магния 45,0–65,0, оксид кальция 0,4–5,0, оксид кремния 1,0–12,0, оксид железа 0,1–5,0, потери при прокаливании 23,0–33,0, сера менее 0,03, примеси остальное. Изобретение позволяет создать модификатор с ограниченным содержанием серы в составе, обладающий повышенной диспергацией и скоростью взаимодействия с расплавом шлака, обеспечивающий повышение стойкости футеровки сталеразливочного ковша, а также способствующий снижению содержания в стали неметаллических включений в виде серы и азота. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к модифицирующим шлак материалам для обработки стали в сталеразливочном ковше.
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.
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].
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 
, формируемых в условиях внепечной обработки стали, так и физический распад флюса под воздействием температур менее 1600°С.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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. %:
| оксид магния | 45,0–650 |
| оксид кальция | 0,4–5,0 |
| оксид кремния | 1,0–12,0 |
| оксид железа | 0,1–5,0 |
| потери при прокаливании | 23,0–33,0 |
| примеси | остальное |
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 
до 9 ед. при снижении содержания (FeO)общ до 1 %, обеспечивается ускоренное усвоение шлаком модификатора, содержащего 45,0-65,0 масс.% оксида магния.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 %.
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.
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.
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.
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 
содержании оксидов (FeO)общ-3,23 %, (MgO)-5,2 %, (Al2O3)-27,3 % и температуры - 1600°С. Согласно результатам, отражённым в таблице, удельная поверхность образцов при нагреве до 600°С существенно выше у всех вариантов состава заявленного модификатора, соответственно скорость взаимодействия известного модификатора (прототипа) с расплавом ковшевого шлака в печи Таммана оказалась ниже показателя заявленного модификатора.
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.
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).
Таблица 1
Состав и свойства заявленного и известного модификатора шлака для обработки стали в сталеразливочном ковше
| Состав и свойства модификатора шлака | Заявленный модификатор шлака | Известный модификатор шлака (прототип) | |
| Вариант 1 | Вариант 2 | ||
| Состав Химическое содержание |
Брусит - 97 мас. % 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 - остальное |
Брусит - 50 мас. % 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 - остальное |
Магнезит: 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 вещество |
| Удельная поверхность модификатора: до нагрева нагрев 200 °С нагрев 400 °С нагрев 600 °С |
1 м2/г 5 м2/г 15 м2/г 40 м2/г |
1,5 м2/г 4 м2/г 10 м2/г 35 м2/г |
1 м2/г 3 м2/г 7 м2/г 25 м2/г |
| Скорость взаимодействия модификатора с расплавом шлака | 2,5 г/мин | 2,3 г/мин | 2 г/мин |
| Содержание в стали на выпуске из ДСП min\max: [S]п, % [N]п, % Содержание в стали перед разливкой на МНЛЗ min\max: [S]к, % [N]к, % |
0,015/0,031 0,006/0,009 0,003/0,011 0,003/0,004 |
0,013/0,030 0,006/0,009 0,003/0,012 0,003/0,005 |
0,012/0,031 0,006/0,009 0,004/0,013 0,004/0,006 |
Claims (2)
- Модификатор шлака для обработки стали в ковше, содержащий оксиды магния, кальция, кремния, железа, отличающийся тем, что он состоит из минералов брусита, серпентина и оливина с суммарной долей не менее 80 % и имеет следующий химический состав, мас. %:
-
оксид магния 45,0–65,0 оксид кальция 0,4–5,0 оксид кремния 1,0–12,0 оксиды железа 0,1–5,0 сера не более 0,03 потери при прокаливании 23,0–33,0 примеси остальное
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773563C1 true RU2773563C1 (ru) | 2022-06-06 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116024402A (zh) * | 2023-02-02 | 2023-04-28 | 攀枝花学院 | 半钢炼钢用助熔剂及其造渣方法 |
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 (ru) * | 2002-01-22 | 2005-01-10 | ОАО "Комбинат "Магнезит" | Модификатор металлургического шлака магнезиального состава и способ его получения |
| RU2363737C1 (ru) * | 2008-02-27 | 2009-08-10 | ООО "Группа Магнезит" | Сталеплавильный флюс |
| RU2413006C1 (ru) * | 2009-09-17 | 2011-02-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" | Способ обработки стали в сталеразливочном ковше |
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 (ru) * | 2002-01-22 | 2005-01-10 | ОАО "Комбинат "Магнезит" | Модификатор металлургического шлака магнезиального состава и способ его получения |
| RU2363737C1 (ru) * | 2008-02-27 | 2009-08-10 | ООО "Группа Магнезит" | Сталеплавильный флюс |
| RU2413006C1 (ru) * | 2009-09-17 | 2011-02-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" | Способ обработки стали в сталеразливочном ковше |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116024402A (zh) * | 2023-02-02 | 2023-04-28 | 攀枝花学院 | 半钢炼钢用助熔剂及其造渣方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2145357C1 (ru) | Известково-магнезиальный флюс | |
| CN106676233A (zh) | 预熔型复合脱磷剂及其制备方法和冶炼超低磷钢的方法 | |
| RU2205232C1 (ru) | Магнезиальный флюс для сталеплавильного производства и способ его получения | |
| CN106493321A (zh) | 炼钢用中间包覆盖剂及其制备方法 | |
| 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 (ru) | Модификатор шлака для обработки стали в сталеразливочном ковше | |
| Satyoko et al. | Dissolution of dolomite and doloma in silicate slag | |
| RU2327743C2 (ru) | Способ выплавки стали в конвертере | |
| RU2547379C1 (ru) | Металлургический флюс и способ его изготовления | |
| CN111893241A (zh) | 一种预熔型铝镁钙合成渣及其制备方法 | |
| RU2278168C1 (ru) | Высокомагнезиальный флюс | |
| RU2294379C1 (ru) | Способ нанесения гарнисажа на футеровку конвертера | |
| RU2203329C1 (ru) | Способ производства стали в кислородном конвертере | |
| CN102560008B (zh) | 一种含铝低硅钢钢包精炼用埋弧渣及其制备方法 | |
| RU2739494C2 (ru) | Способ получения высокомагнезиального флюса-модификатора для сталеплавильных шлаков | |
| RU2254378C1 (ru) | Способ выплавки стали в конвертере | |
| RU2729692C1 (ru) | Способ выплавки стали в конвертере с комбинированной продувкой | |
| KR100328072B1 (ko) | 합성슬래그제조방법 | |
| RU2845595C1 (ru) | Способ выплавки стали в конвертере | |
| RU2738217C1 (ru) | Шихта для изготовления сталеплавильного флюса | |
| CN110117697A (zh) | 一种预熔型铝镁钙合成渣及其制备方法 | |
| RU2758701C1 (ru) | Шихта для производства ванадиевого чугуна | |
| SU536232A1 (ru) | Комплексный шлакообразующий материал |