Исследование влияния фторида кальция на энерготехнологические показатели обработки колесной стали на установке ковш–печь

Abstract

Изложены физико-химические предпосылки рационального режима присадок твердых шлакообразующих материалов в ковш и обсуждены вопросы формирования оксидно-фторидного шлакового расплава, проанализированы диаграммы плавкости бинарной системы CaO-CaF₂, тернарной оксидно-фториднокальциевой системы CaО-Al₂O₃-SiO₂ с 10 % CaF₂. Отмечено, что в составе основного шлака содержание СаF₂ не влияет на термодинамические условия образования ассоциатов, но определяет физико-химические характеристики оксиднофторидного расплава и кинетику массообменных процессов в системе металл-шлак. Установлено, что наличие плавикового шпата на стадии формирования шлака из присаживаемых твердых материалов ускоряет ассимиляцию извести шлаковым расплавом и тем самым обеспечивает повышенную десульфурирующую способность шлака. Приведены результаты опытно-промышленного применения плавикового шпата при внепечной обработке колесной стали Ст2 (ГОСТ 10791-2011) на установке ковш-печь (УКП). В соответствии с программой исследования присадку плавикового шпата производили в сталеразливочный ковш в ходе выпуска 160 т металла-полупродукта из печи ДСП-190. Научно обоснованное управление режимом формирования рафинировочного шлака присадками плавикового шпата позволяет на стадии УКП на 30...35 % сократить расход электроэнергии при обеспечении высокого качества непрерывнолитой заготовки для производства цельнокатаных железнодорожных колес.

Described are the physical-chemical premises of use of rational condition of fillers of hard slag-forming materials into ladle and problems of formation of oxide-fluoride slag melt are discussed, the diagrams of meltability of binary system CaO—CaF₂, ternary oxide- fluoride-calcium system CaO—Al₂O₃—SiO₂ with 10 % CaF₂ were analyzed. It was noted that content of CaF₂ in the composition of basic slag does not influence the thermodynamic conditions of formation of associates, but defines the chemical characteristics of oxide-fluoride melt and kinetics of mass-exchange processes in metal—slag system. It was found that the presence of fluorspar at the stage of slag formation from filler hard materials accelerates the assimilation of lime by slag melt and, thus, provides the increased desulfuration ability of slag. Results of pilot-industrial application of fluorspar in ladle treatment of wheel steel St2 (GOST 10791—2011) in ladle-furnace installation (LFI) are given. In accordance with the program of investigation the filler of fluorspar was added into steel-pouring ladle during yield of 160 t of metal—semi-product from furnace DSP-190. The scientifically-grounded control of condition of formation of refining slag by fillers of fluorspar allows 30...35 % reducing the power consumption at the stage of LFI and providing the high quality of continuously-cast billet for manufacture of all-rolled railway wheels.