Патент на изобретение №2245390
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) МАТЕРИАЛ ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано в сталеплавильном производстве. Материал содержит, мас.%: витеритовый концентрат 40-42, алюминий 38-40, известь 5-12, магний 6-8, титан 1-2. Изобретение позволяет повысить рафинирующую способность материала за счет модифицирования в расплаве металла низковалентных соединений серы и фосфора, что повышает качество стали. 1 табл.
Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано в сталеплавильном производстве. Известен комплексный модификатор (а.с. СССР №1382868, кл. С 22 С 35/00, опубл. 23.03.1988 г.), содержащий ниобий, цирконий, ванадий, бор, кальций, алюминий, кремний, титан, марганец, редкоземельные металлы, молибден, азот и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ниобий 7-20 Цирконий 8-15 Ванадий 5-15 Бор 0,1-0,3 Кальций 0,8-10 Алюминий 1-10 Кремний 7-10 Титан 1-5 Марганец 15-25 Редкоземельные металлы 6-12 Молибден 2-20 Азот 0,5-2 Железо Остальное. Наличие в известном комплексном модификаторе кремния препятствует модифицированию низковалентных соединений серы и фосфора, что приводит к ухудшению качества стали. Содержание в комплексном модификаторе активных элементов – кальция и редкоземельных металлов в количестве, вдвое превышающем содержание менее активных элементов – раскислителей (алюминия и кремния), приводит в процессе обработки металла к образованию тугоплавких трудноудаляемых оксидов редкоземельных элементов, что ухудшает качество готовой стали из-за повышенной ее загрязненности. Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является брикет для раскисления стали и чугуна (Патент РФ №2023044, кл. С 22 С 35/00, опубл. 15.11.1994 г.), содержащий барийсодержащий материал в виде витеритстронцианитового концентрата, обожженного при 1200-1250 К, порошок алюминия, 65%-ный ферросилиций и плавиковый шпат при следующем соотношении компонентов, мас.%: Продукт обжига витеритстронцианитового концентрата 53-55 Порошок алюминия 7-12 Порошок 65%-ного ферросилиция 29-32 Плавиковый шпат 2-3 Связующее 2-4 Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: наличие в составе материала для рафинирования стали барийсодержащего концентрата и алюминия. Наличие в составе известного брикета для раскиления стали и чугуна ферросилиция препятствует модифицированию в расплаве металла низковалентных соединений серы и фосфора, что приводит к повышенному содержанию в готовой стали серы и фосфора и ухудшает качество стали. Кроме того, в результате металлотермической реакции восстановления бария и стронция образуются прочные силициды BaSi2 и SrSi2, что приводит к снижению активности элементов – бария и стронция, имеющих большое сродство к сере и фосфору. В результате создаются неблагоприятные условия для обеспечения десульфурации и дефосфорации, а использование известного брикета сводится только к раскислению стали с образованием трудно удаляемых силикатов кальция и различных глиноземистых включений от корунда до герценита. Это приводит к загрязнению стали неметаллическими включениями и ухудшению ее качества. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования материала для рафинирования стали, обеспечивающего условия восстановительной дефосфорации и десульфурации путем оптимизации качественного и количественного составов. Ожидаемый технический результат – повышение рафинирующей способности материала за счет модифицирования в расплаве металла низковалентных соединений серы и фосфора, что повышает качество стали. Технический результат достигается тем, что материал для рафинирования стали, содержащий барийсодержащий концентрат и алюминий, по изобретению дополнительно содержит магний, титан и известь, а в качестве барийсодержащего концентрата содержит витеритовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%: Витеритовый концентрат 40-42 Алюминий 38-40 Известь 5-12 Магний 6-8 Титан 1-2 В процессе рафинирования стали предлагаемым материалом создаются условия для модифицирования в расплаве низковалентных соединений серы и фосфора. Этот эффект достигается тем, что состав материала подобран таким образом, что количество алюминия в предлагаемом материале существенно превышает количество высокоактивного элемента – магния, поэтому активность алюминия оказывается выше активности магния и раскисление стали происходит в основном за счет алюминия. А часть не израсходованного на раскисление металла магния направлена на восстановление бария, входящего в состав витеритового концентрата, согласно суммарной реакции: При этом, когда значительная часть кислорода, находившегося в металле, связана с алюминием, создаются условия для восстановительной дефосфорации металла, сопровождающеся интенсивной десульфурацией по реакциям: Реакции (2)-(5) обусловлены высоким сродством элементов Ва и Ti к фосфору, которые в условиях раскисленности металла (РO2 При образовании сульфидных и фосфидных соединений магния, бария и титана снижается загрязненность стали неметаллическими включениями в результате ассимиляции покровным шлаком этих сульфидов и фосфидов. Поглощение покровным шлаком сульфидов обусловлено высокой температурой металла в процессе его обработки, обеспечивающей высокую серопоглотительную способность шлака. Фосфиды, например бария, в силу ничтожно малой растворимости его в жидкой стали просто не могут существовать в объеме жидкого металла и также поглощаются совместно с фосфидами титана покровным шлаком. Выбор граничных пределов содержания компонентов в предлагаемом материале обусловлен следующим. Содержание витеритового концентрата в количестве 40-42 мас.% обеспечивает после восстановления из него бария проведение процесса глубокой восстановительной дефосфорации с образованием низковалентных легко удаляемых из жидкого металла фосфидов бария. Содержание витеритового концентрата в материале для рафинирования стали в количестве менее 40 мас.% не обеспечивает поступление в расплав достаточного для глубокой дефосфорации бария, а повышение содержания витеритового концентрата более 42 мас.% нецелесообразно из-за нерационального его использования и ухудшения условий магниетермического восстановления бария, приводящего к низкому его извлечению, загрязнению металла непрореагировавшего с магнием витеритового концентрата, что приводит к ухудшению условий восстановительной дефосфорации, снижению показателей рафинирования металла от серы и кислорода и ухудшению качества стали. Наличие в составе материала для рафинирования стали извести в количестве 5-12 мас.% вызвано необходимостью связывания образующихся в процессе раскисления металла глиноземистых включений и удаления их в покровный шлак. Содержание извести в количестве менее 5 мас.% не обеспечивает полного связывания глиноземистых включений в легко удаляемые глобули, а содержание более 12 мас.% извести ухудшает условия восстановительной дефосфорации и десульфурации из-за снижения активности бария, титана и магния. Кроме того, наличие извести регулирует термичность смеси при прохождении экзотермической реакции восстановления бария. Алюминий в предлагаемом материале в количестве 38-40 мас.% используют как основной раскислитель и пассиватор более активных элементов – магния и восстановленного бария, снижая их активность по отношению к кислороду и обеспечивая тем самым условия для восстановительной дефосфорации и десульфурации. Снижение содержания алюминия до значений менее 38% не обеспечивает глубокого раскисления металла, приводит к нерациональному расходу магния на раскисление металла, снижения степени восстановления бария, уменьшения глубины восстановительной дефосфорации, снижения показателей десульфурации, что приводит к ухудшению качества металла. Повышение содержания алюминия до значений выше 40 мас.% тоже нецелесообразно ввиду его нерационального расхода, возможности повышения в металле оксидов алюминия, не связанных с СаО, что приводит к ухудшению качества металла. Магний, входящий в состав материала для рафинирования стали в количестве 6-8 мас.%, используют для восстановления бария из витеритового концентрата и модифицирования образовавшихся в металле сульфидов марганца и железа. Снижение содержания магния в материале для рафинирования стали до значений ниже 6 мас.% не обеспечивает восстановления из витеритового концентрата количества бария, достаточного для проведения глубокой восстановительной дефосфорации, а повышение содержания магния более 8 мас.% приводит к нерациональному расходу магния, повышению содержания в металле оксидов магния, образовавшихся в результате раскисления металла, и ухудшению условий восстановительной дефосфорации, что приводит к ухудшению качества стали. Титан, входящий в состав материала для рафинирования стали в количестве 1-2%, имеет высокое сродство к фосфору и в условиях раскисленного металла (РО2 Пример. Предлагаемый материал для рафинирования стали изготавливали следующим образом. Из алюминия, магния и титана изготовляли сплав путем сплавления соответствующих компонентов в сталеплавильном агрегате с последующим распылением расплава на гранулы фракцией 0,1-1,5 мм. Полученные гранулы сплава смешивали с остальными компонентами материала – витеритовым концентратом и известью. В витеритовом концентрате содержится 82% ВаСО3, остальное – прочие посторонние примеси. Обработку жидкого металла (сталь марки 3сп) проводили материалом для рафинирования стали предлагаемого состава и известным брикетом – ближайшим аналогом для раскисления стали и чугуна. Материал для рафинирования стали вводили в объем жидкого металла, а после обработки отбирали пробы и анализировали на содержание серы и фосфора. По содержанию серы и фосфора до и после обработки металла предлагаемым материалом определяли степень дефосфорации и десульфурации. Обработку стали известным брикетом для расксисления стали и чугуна осуществляли путем подачи брикетов на зеркало металла, после чего также отбирали пробы металла, анализировали их на содержание серы и фосфора и определяли степень дефосфорации и десульфурации. Составы используемых материалов и показатели степени дефосфорации и десульфурации представлены в таблице (№1-5 – предлагаемый материал, №6 – известный брикет – ближайщий аналог). Из приведенных результатов видно, что при использовании предлагаемого материала для рафинирования стали одновременно осуществлялись два процесса – дефосфорации и десульфурации, причем численные показатели этих процессов свидетельствуют о высокой степени каждого из них. Это объясняется созданием условий, благоприятных для восстановительной дефосфорации, которая сопровождается и десульфурацией, т.е. осуществляется процесс модифицирования низковалентных соединений серы и фосфора. При использовании известного брикета для раскисления стали и чугуна степень дефосфорации заметно ниже, а десульфурация отсутствует. Это связано с тем, что наличие в металле восстановленных из продукта обжига витеритстронцианитового концентрата бария и стронция в виде прочных силицидов BaSi2 и SrSi2 не обеспечивает условий для восстановительной дефосфорации, а часть удаленного из металла фосфора находится в виде фосфатов бария. Образовавшиеся в результате алюмино- и силикотермической реакции силициды бария и стронция, являясь прочными соединениями, снижают активность бария и стронция по отношению к фосфору, поэтому дефосфорация происходит в окислительных условиях, степень ее невысока, а десульфурация в окислительных условиях отсутствует.
Формула изобретения
Материал для рафинирования стали, содержащий барийсодержащий концентрат и алюминий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит магний, титан и известь, а в качестве барийсодержащего концентрата содержит витеритовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%: Витеритовый концентрат 40-42 Алюминий 38-40 Известь 5-12 Магний 6-8 Титан 1-2
PD4A – Изменение наименования обладателя патента Российской Федерации на изобретение
(73) Новое наименование патентообладателя:
Извещение опубликовано: 20.01.2006 БИ: 02/2006
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 20.06.2005
Извещение опубликовано: 27.05.2006 БИ: 15/2006
NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение
Извещение опубликовано: 27.05.2006 БИ: 15/2006
PC4A – Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение
(73) Патентообладатель(и):
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 19.06.2006 № РД0009565
Извещение опубликовано: 27.07.2006 БИ: 21/2006
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 20.06.2006
Извещение опубликовано: 27.05.2007 БИ: 15/2007
NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
Дата, с которой действие патента восстановлено: 27.05.2007
Извещение опубликовано: 27.05.2007 БИ: 15/2007
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1,0· 10-15 атм) образуют хорошо удаляемые из металла фосфиды. При высокой раскисленности происходят также реакции (6) и (7) с образованием сульфидов магния.