о :о эabout: oh
slsl
э Изобретение относитс к черной м таллургии, в частности к шлакам, примен емым при рафинировании стале и сплавов. При выплавке высококачественных сталей и сплавов особое внимание удел етс полу гению металла с низким содержанием газов, в частности азота, и неметаллических включений Как правило, при гор чей прокатке этих сталей остро стоит вопрос получени металла, обладающего высокой гор чей технологической пластичностью , котора обеспечивает выс кий процент выхода годного металла Получение металла с указанными свой ствами в значительной мере зависит от состава шлака, примен емого при его рафинировании. Известен рафинировочный ишак 1 содержащий окислы кальци , алюмини кремни , железа, .магни , марганца и фтористый кальций следующего состава , вес. %: Окись кальци , 50-55 Двуокись кремни Окись магни Окись алюмини Окислы железа Окислы марганца Фтористый кальций -. Недостатком известного шлака вл етс то, что металл, выплавленный под этим шлаком, имеет повышенное содержание азота, повышенную загр з ненность неметаллическими включени и обладает низкой пластичностью при гор чей деформации. Наиболее близким к изобретению п использованным компонентам вл етс шлак Г2, содержащий В своем состав окислы кальци , магни , кремни , алюмини , никел , железа и фтористы кальций в следующем соотношении, вес. %: Окись кальци 44,2-68,2 Окись магни ,0 Двуокись кремни 1,26-6,6 Окись алюмини 1,58-12,5 Окислы никел 0,16-3,13 Окислы железа 4,67-13,43 Фтористый кальций 6,80-14,9 К недостаткам известного гопака относ тс высока окислительна способность, низка модифицирующа .способность по отношению к нитридам , больша азотопроницаемость. Эти недостатки привод т к увеличению содержани кислорода, азота и серы в металле, повышению загр зненности металла.неметаллическими включени ми снижению технологической пластичности металла при гор чей деформации невозможности использовани в шихте при выплавке стали большого количест ва крупногабаритных отходов, к выплавке сталей и сплавов только в печах малой емкости. Целью изобретени вл етс содержание азота в рафинируемом металле загр зненности металла неметалличес кими включени ми, увеличение массц рафинируемогр Металла и доли легированных отходов в ших;те, повышение пластичности при гор чей деформации металла. достигаетс тем, что шлак, содержащий окись кальци , окись магни , двуокись кремни , окись алюмини , окислы никел , окислы железа . и фтористый кальций, содержит компоненты в следующем соотношении, вес. %: , Окись кальци 25-35 Окись Магни 12-25 Окись алюмини 15-30 Двуокись кремни 8-20 Окислы никел 0,1-2,8 Окислы железа0,1-4,0 Фтористый кальций 5-20 Окись кальци в шпаке выполн ет роль .основного .окисла, обеспечивающего необходимую основность шлака. Содержание окиси кальци в шлаке менее 25 вес.% приводит к снижению основности шлака менее допустимой, что приводит к снижению рафинирующей способности шлака от серы и. кислорода . Превышение окиси кальци в ишаке свыше 35 вес % приводит к резкому увеличению в зкости шлака за счет повышени его температуры плавлени . Окись магни , как и окись кальци , повышает основность шлака, однако в отличии от ркиси KajnitiHH она выполн ет р д специфических функций, св занных с модифицирующим взаимодействием на азот и нитридные включени , при ;утствующие в металле. Это, по-вйдимому , св зано с изменением азотоп юн«цаемости шлака и с образованием в металле нитридов,магни за счет Восстановлени магни из шлака в металл и взаимодействи его с азотом, растворенным в стали. Также окислы магни в указанных пределах взаимодействуют с кислородом металла, т.е. магний действует как раскислитель, что обеспечивает резкое повышение десульфирующей способности шлака. Однако, при содержании окиси магни в шлаке .менее 12 вес % резко снижаетС .модифицирующее воздействие на азот и нитридные включени в металле, уменьшаетс ,а в отдельных случа х и прекращаетс восстановление магни из лака в металл.При превышении содержани окиси магни в шлаке 25 вес. % роисходит повышение в зкости шлака и уменьшение его рафинирующей способности. Опытным путем было установлено, то содержание двуокиси кремни 1алаке указанного состава 8 вес, и бсхлее приводит к резкому уменьшени аэотопроницаемости шпака и,тем самь к снижению содермани азота в стали Это вызвано тем, что присутствупций в шлаке данного состава кремнезем, образу кремнекислородные анионы,. уменьшает растворимость в шлаке азота , а также способствует процессу ассимил ции извести, присаживаемой в:шлак, образованию гомогенного ашака, который предохран ет жидкий Металл от воздействи азотсодержащей атмосферы печк. Увеличение содержани двуокиси кр1емни в шлаке более 20 вес. % уже. незначительно снижает растворимость азота в шлаке, однако приводит к значительному увеличению в зкости шлака,- снижению его основности и рафинирующей сп г собности. Окись алюмини в ишаке ускор ет растворение-извести и способствует улучшению физико-химических свойств шлака, поНижа-эт азотопоглотительную способность шлака и способствует получению в готовом металле низкого .содержани азота. Содержание окиси алюмини в шлаке менее 16 вес. % не приводит к ускорению образовани шлака и улучшению его свойств, а более 30 вес. % снижает жидкоподвиж ность и активность шлака. Фтористый кальций в L-паке про вл ет свой действие в нескольких направлен ; х: во-первыхi он действует как разжижитёль и, во-вторых, его основное действие в шлаке данного состава зак лаочаетс в повышении сорбционной способности шлака по отношению к азоту и неметаллическим включени м, Обрабатыва таким шлаксм металл, можно уменьшить- содержание в нём азота и неметаллических включений. Нижний предел содержани фтористого ка-льци в шлаке 5 вес. % обусловлен тем, что с этого содержани наиболее эффектив но про вл етс повышение сорбционной способности ишака. Содержание фторис того кальци в шлаке более 20 вес. % незначительно повыша сорбционную способность шлака, резко увеличивает агрессивность шлака по отношению к огнеупорной футеровке печи, поэтому повышение его концентрации в шлаке более 20 вес. % нецелесообразно. Содержание окислов железа в шлаке 0,1-4 вес. % способствует получению металла с низким содержанием неметал лических включений без снижени рафинирующей способности шлака от серы. Получение низкого содержани неметаллических включений в металле обеспечиваетс , по-видимому, за счет торможени кремневосстановитель ного процесса, протекающего обычно на границе шлак-металл, при наличии в шлаке окислов кремни . Сохранение десульфирующей способности шлака с увеличением содержани в нем окислов железа до 4 вес. % объ сн етс обогащением шлакового расплава ионами О ; с ростом которых повышаетс .активность ионов серы S и шлаке. Кроме того, присутствие окисловжеле за на границе межфазной поверхности шлак-металл преп тствует распространению водорода в жидкий металл. Однако превышение содержани окислов железа в Ш71аке более 4 вес. % нецелесообразно из-за понижени рафинирукидей способности шлака. Уменьшение содержани закиси железа в шлаке менее 0,1 вес. % не повышает раскислите-пьной способности шлака и увеличивает загр зненность металла вклю-чени ми . Закись никел в данных шлаках вл етс ка,тализатором модифицирующего воздействи магни из шлаКа. Взаимодействие окислов магии () с металлическим расплавом приводит к переходу в него магни . Нижний предел содержани закиси никел в шлаке, равный 0,1 вес. %, вл етс тем минимальным ее содержанием, при . котором начинаетс про вл тьс катaл тичecкoe воздействие закиси никел . Закись никел уменьшает энергию активации реакции перехода магни в металл. Это про вл етс в ос-лабле- НИИ св зи окиси магни. . с кремнеземом в шпиндели И-они распадаютс . Освободивша с окись магни взаимодейстг вует с металлическим расплавом, в ре-. зультате которого магний переходит в металл. При превышении в шлаке 2,8 вес. % закиси никел темп перехода магни в мета-пл замедл етс и поэтому дальнейшее повышение содержани закиси никел в шлаке нецелесообразно. Положите-пь нов--вли ние закиси никел в указанных пределах про вл етс также, и в улучшении смачиваемости шлаком металл а, что приводит к увелйче нию поверхности контакта металла со шлаком и ускорению рафинировочных процессов , а тЪкже в повышении количества удал емых из металла неметаллических включений. В качестве остаточ ных рримесей в предлагаемом шлаке допускаетс наличие окислов марганца, хрома, фосфо-, ра и других элементов, присутствующих в выплавл емом сплаве или стали в количестве, не превышающем 1% каждого . . тчлак может быть получен посредством смешени ми последующим расплавлением соответствующих окислов и фторида кальци или их эквивалентных заменителей,-..обычно используемых в . промышленности, например, извести, магнезита, доломита, песка, шамота,.глинозема , боксита, закиси никел , железной окалины, жел.еэной руды, плавикового шпата, флюорйтового концентрата и т.п. Ялак рекомендуетс использовать дл рафинировани стали в изложнице в ковше, в печи, Прехгючтигельным вариантом, позвол ющим наиболее пол но использовать полезные свойства гопака,, вл етс рафинирование им металлического расплава в дуговой электропечи на лаклкмительно{ стадии плавки и затем в ковше посредст вом выпуска из печи сначала шпака, затем металла. П р и м е,р. В луговых электропе чах емкостью 5, 40 и 100 т выплавл ли сплав специального назначени . Дол легированных отходов в шихте измен лась от О до 60% (см.таблицу). Посл проведени окислительного периода образовавшийс гилак скачивали и наводили рафинирово /ный, В качестве соствл ющих шлакообразующей смеси использовали известьj шамот, доломит плавиковый шпат, закись никел , шпак окислительного периода Металл в печи выдерживали под шлаком в течении 30-40 мин, доводили плавку по химическому составу и вы-г пускали в СТалеразливочный ковш вмес те со шлаком. Во врем выпуска плавки обеспечивали барботаж металла со шлаком. Химический состав шлака плавок . 1-5 (приведен в таблице). Сравнение вели с плавками б и 7, в, которых химический состав шлака соответствовал известному шлаку. Металл разливали в слитки массой 6,2 т и затем прокатывали на -сл бы и лист. Полученные результаты приведены в таблице. ,Как пидно из таблицы, плавки 1-5 i MeioT более высокие качественные показатели , несмотр на то, что вйплавле ы в печах болыаей емкости и с большей долей отходов в шихте (плавки 2-5) . Рафиниров.ание металла предлагаемым шлаком (плавка 1) значительно улучшило качественные характеристики сплава по сравнению с плавкой б и 7 несмотр на более высокое содержание в шихте отходов. Увеличение массы одновременно обрабатываемого расплава до 40 и 100 т (плавки 2-5) сопровождалось некоторым снижением качественных характеристик металла по сравнению с плавкой 1, выплавленной, в 5-ти тонной печи. Однако, качество сплава было значительно более высоким, чем выплавленного под известньм шлаком (плавки б и 7) . Изобретение позвол ет меньшить содержание азота, кислорода, серы в рафинируемом металле, снизить загр зненность неметаллическими включени ми и ,за счет этого увеличить массу обрабатываемого металла и выплавл ть его в большегрузных сталеплавильных агрегатах, увеличить долк) собственных легированных отходов в шихте, повысить пластичность металла при гор чей деформации и тем самым увеличить выход Годного проката. Экономический эффект складываетс из снижени расходов по пределу, замены свежих шюстовых материалов отходами , увеличегш выхода годного металла, а при производстве 1000 -т стали в год составл ет 100 тыс. рублей .The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to slags used in the refining of steel and alloys. When smelting high-quality steels and alloys, special attention is paid to the production of metal with a low content of gases, in particular nitrogen, and non-metallic inclusions. As a rule, during hot rolling of these steels there is an acute problem of obtaining a metal with high hot plasticity, which ensures high cue percentage of the yield of a suitable metal. The production of metal with the indicated properties largely depends on the composition of the slag used in its refining. A refining donkey 1 containing oxides of calcium, aluminum, silicon, iron, magnesium, manganese and calcium fluoride of the following composition is known, wt. %: Calcium Oxide, 50-55 Silicon Dioxide Magnesium Oxide Aluminum Oxide Iron Oxides Manganese Oxides Calcium Fluoride -. A disadvantage of the known slag is that the metal smelted under this slag has a high nitrogen content, an increased contamination of non-metallic inclusions and has a low ductility during hot deformation. The closest to the invention of the used components is slag G2, containing in its composition oxides of calcium, magnesium, silicon, aluminum, nickel, iron and calcium fluoride in the following ratio, wt. %: Calcium Oxide 44.2-68.2 Magnesium Oxide, 0 Silicon Dioxide 1.26-6.6 Aluminum Oxide 1.58-12.5 Nickel Oxides 0.16-3.13 Iron Oxides 4.67-13, 43 Calcium fluoride 6.80-14.9 The disadvantages of the well-known Hopak are the high oxidative capacity, low modifying ability with respect to nitrides, high water permeability. These shortcomings lead to an increase in the oxygen, nitrogen and sulfur content in the metal, an increase in the metal contamination. Non-metallic inclusions, a decrease in the technological plasticity of the metal during hot deformation, inability to use large amounts of large-sized waste in the charge for steel smelting, and only steel and alloys for smelting in furnaces of small capacity. The aim of the invention is the content of nitrogen in the metal being refined with metal contamination by non-metallic inclusions, an increase in the mass of the metal to be refined and the proportion of alloyed waste in those that increase ductility during hot deformation of the metal. achieved by the fact that slag containing calcium oxide, magnesium oxide, silicon dioxide, aluminum oxide, nickel oxides, iron oxides. and calcium fluoride, contains components in the following ratio, weight. %: Calcium oxide 25-35 Magnesium oxide 12-25 Aluminum oxide 15-30 Silicon dioxide 8-20 Nickel oxides 0.1-2.8 Iron oxides 0.1-4.0 Calcium fluoride 5-20 Calcium oxide in shpak performed em the role of the main. oxide, providing the necessary basicity of slag. The content of calcium oxide in the slag less than 25 wt.% Leads to a decrease in the basicity of the slag less than acceptable, which leads to a decrease in the refining ability of the slag from sulfur and. oxygen. The excess of calcium oxide in the donkey above 35% by weight leads to a sharp increase in the viscosity of the slag due to an increase in its melting point. Magnesium oxide, like calcium oxide, increases the basicity of slag; however, unlike KajnitiHH iron oxide, it performs a number of specific functions associated with the modifying interaction on nitrogen and nitride inclusions, which occur in the metal. This is apparently due to the change in the azotope of the slag cation and the formation of nitrides in the metal, magnesium due to the reduction of magnesium from the slag to the metal and its interaction with nitrogen dissolved in the steel. Also, oxides of magnesium in the specified limits interact with the oxygen of the metal, i.e. magnesium acts as a deoxidizing agent, which provides a dramatic increase in the desulfurization ability of the slag. However, when the content of magnesium oxide in the slag of less than 12% by weight drastically reduces the C, the modifying effect on nitrogen and nitride inclusions in the metal decreases, and in some cases the reduction of magnesium from lacquer to metal ceases. When the content of magnesium oxide is exceeded in the slag 25 weight. The viscosity of the slag increases and its refining capacity decreases. It has been established experimentally that the silica content of the alkali of the indicated composition is 8 weight, and the sharp decrease in the aero permeability of the filler and, consequently, the reduction of nitrogen content in the steel, is caused by the fact that the silica present in the slag of this composition will form silica-oxygen anions. reduces the solubility of nitrogen in the slag, and also contributes to the process of assimilation of lime, which is deposited in: slag, the formation of a homogeneous ashak, which protects the liquid Metal from the nitrogen-containing atmosphere of the stoves. An increase in the dioxide dioxide content in the slag is more than 20 wt. % already. slightly reduces the solubility of nitrogen in the slag, however, it leads to a significant increase in the viscosity of the slag, a decrease in its basicity and refining ability. Aluminum oxide in the donkey accelerates the dissolution-lime and contributes to the improvement of the physicochemical properties of the slag, lowering the slagging ability of the slag and contributes to the production of low nitrogen content in the finished metal. The alumina content in the slag is less than 16 wt. % does not accelerate the formation of slag and improve its properties, and more than 30 weight. % reduces liquid mobility and slag activity. Calcium fluoride in the L-pack manifests its effect in several directions; x: firstly, it acts as a thinning agent and, secondly, its main action in the slag of this composition is to increase the sorption capacity of the slag with respect to nitrogen and non-metallic inclusions. By processing such a slag metal, it is possible to reduce its nitrogen content and non-metallic inclusions. The lower limit of the content of calcium fluoride in the slag is 5 wt. % due to the fact that this content most effectively increases the sorption capacity of the donkey. The fluoride content of calcium in the slag is more than 20 wt. % slightly increasing the sorption capacity of the slag, dramatically increases the aggressiveness of the slag in relation to the refractory lining of the furnace, therefore increasing its concentration in the slag more than 20 weight. % impractical. The content of iron oxides in the slag 0.1-4 weight. % contributes to the production of a metal with a low content of non-metallic inclusions without reducing the refining ability of slag from sulfur. A low content of nonmetallic inclusions in the metal is obtained, apparently, due to the deceleration of the silicon-reducing process, usually occurring at the slag-metal interface, in the presence of silicon oxides in the slag. Preserving the desulfurization ability of slag with an increase in the content of iron oxides in it to 4 wt. % is due to the enrichment of the slag melt with O ions; with the growth of which the activity of sulfur ions S and slag increases. In addition, the presence of an oxidizer behind the interface of the interphase surface, the slag-metal prevents the spread of hydrogen into the liquid metal. However, the excess of the content of iron oxides in Sch71ak is more than 4 wt. % impractical because of the lower refining capacity slag. Reducing the amount of ferrous oxide in the slag is less than 0.1 weight. % does not increase the deoxidizing capacity of slag and increases the contamination of the metal with inclusions. Nickel oxide in these slags is a modifier of the modifying effect of magnesium from slag. The interaction of oxides of magic () with a metal melt leads to the transition of magnesium into it. The lower limit of the content of nitrous oxide in the slag is 0.1 weight. % Is its minimum content, at. in which the catalytic effect of nickel oxide begins to appear. Nickel oxide reduces the activation energy of the transition of magnesium to metal. This is manifested in the laboratories of magnesium oxide. . the silica in the spindles And-they break up. Liberated magnesium oxide interacts with the metal melt, in re-. As a result of which magnesium passes into the metal. When exceeding the slag 2.8 weight. % nickel oxide; the rate of transition of magnesium to meta-melts is slowed down; therefore, a further increase in the nickel oxide content in the slag is impractical. Lay-downs — the effect of nickel oxide within the indicated limits also manifests itself in improving the wettability of the slag metal a, which leads to an increase in the contact surface of the metal with the slag and accelerated refining processes, and also increases the amount of metal removed from the metal. non-metallic inclusions. As residual impurities in the proposed slag, the presence of manganese, chromium, phospho-, ox and other elements present in the produced alloy or steel is allowed in an amount not exceeding 1% of each. . A spot can be obtained by mixing, by subsequent melting of the corresponding oxides and calcium fluoride or their equivalent substitutes, -. commonly used in. industries, for example, lime, magnesite, dolomite, sand, chamotte, alumina, bauxite, nickel oxide, iron oxide, iron ore, fluorspar, fluorite concentrate, etc. Yalak is recommended to be used for refining steel in a mold in a ladle, in a furnace, the Precinct option, which makes the most use of the useful properties of a hopak, is refining a metal melt in an electric arc furnace at a light {smelting stage and then in a ladle by means of Kiln first shpaka, then metal. PRI m e, p. In electric meadows with a capacity of 5, 40 and 100 tons, alloy of special purpose was melted. The share of alloyed waste in the charge varied from O to 60% (see table). After the oxidation period, the formed guilac was downloaded and refined was introduced. Chamotte lime, fluorspar, nickel sulphate, oxidation period spat were used as a slag-forming mixture, the metal in the furnace was kept under the slag for 30-40 minutes, the melting was carried out for chemical the composition and you were put into the steel casting ladle together with the slag. During the production of the heat, the metal was bubbled with the slag. The chemical composition of the slag melts. 1-5 (shown in the table). The comparison was carried out with melts b and 7, c, of which the chemical composition of the slag corresponded to the known slag. The metal was poured into ingots with a mass of 6.2 tons and then rolled to the sheet. The results are shown in the table. As shown in the table, meltings of 1-5 and MeioT have higher quality indicators, despite the fact that they melt in furnaces of a larger capacity and with a greater share of waste in the charge (melting 2-5). The refining of the metal with the proposed slag (smelting 1) significantly improved the quality characteristics of the alloy as compared to smelting b and 7 despite the higher content in the charge of waste. The increase in the mass of the simultaneously processed melt to 40 and 100 tons (smelting 2-5) was accompanied by a slight decrease in the quality characteristics of the metal as compared to smelting 1 smelted in a 5-ton furnace. However, the quality of the alloy was significantly higher than that smelted under limestone (smelting b and 7). The invention makes it possible to reduce the content of nitrogen, oxygen, sulfur in the refined metal, reduce the contamination of non-metallic inclusions and, due to this, increase the mass of the metal being processed and melt it in heavy steel-smelting aggregates, increase the amount of its own alloyed waste in the charge, increase the ductility of the metal during hot deformation and thereby increase the yield of rolled products. The economic effect consists of reducing the costs of the limit, replacing fresh shustovyh materials with waste materials, increasing the yield of metal, and in the production of 1000 tons of steel per year is 100 thousand rubles.