Патент на изобретение №2289631
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ПРОВОЛОКА ДЛЯ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке порошкообразными реагентами. Проволока состоит из стальной оболочки и порошкового наполнителя, содержащего кремний и кальций, находящийся в наполнителе как в виде сплава с кремнием, так и в чистом виде. Наполнитель проволоки дополнительно содержит алюминий, углерод, фосфор и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: кальций 38…66, кремний 21…55, алюминий не более 2,0, углерод не более 4,0, фосфор не более 0,05, железо – остальное. Изобретение повышает степень использования кальция, полную глобуляризацию неметаллических включений, снижение затрат на обработку и расход проволоки.
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке порошкообразными реагентами. Наиболее близкой по технической сути и получаемому эффекту к заявляемой является проволока для внепечной обработки стали, состоящая из металлической оболочки и порошкового наполнителя, содержащего кремний и 36…56% мас. кальция, находящегося в наполнителе как в виде сплава с кремнием, так и в чистом виде [1]. Недостатком данной проволоки является отсутствие в составе наполнителя алюминия, углерода, фосфора и железа, что не дает возможность при производстве проволоки использовать наиболее доступный материал, содержащий кальций и кремний – силикокальций марок СК15…СК30, в котором указанные элементы регламентируются. С другой стороны, отсутствие в составе наполнителя железа не дает возможность по мере вхождения проволоки в металлургический расплав быстро получать внутри проволоки однородный сплав с равномерным распределением кальция как по сечению, так и по объему проволоки. Образующийся внутри проволоки сплав будет неоднородным, отдельные его части могут быть перенасыщены кальцием, а другие содержать его недостаточно, что приводит к нестабильным результатам при использовании проволоки. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать проволоку для внепечной обработки металлургических расплавов путем введения в состав наполнителя проволоки дополнительных элементов – алюминия, углерода, фосфора и железа и установлением определенного оптимального соотношения между всеми компонентами наполнителя. Решение этой задачи дает возможность использовать при производстве проволоки недефицитные материалы, снижая затраты на ее производство, а также по мере погружения проволоки в металл образовывать внутри проволоки прочное однородное кальцийжелезокремниевое соединение с относительно высокой температурой плавления (более 1300°С), достигать глубинную пассивацию кальция, охватить реакцией взаимодействия кальция с расплавом максимальный объем металла в ковше. Это позволяет значительно повысить эффективность использования кальция, обеспечивая полную глобуляризацию неметаллических включений, и снизить затраты на обработку и расход проволоки. Суть изобретения состоит в том, что в проволоке для внепечной обработки металлургических расплавов, которая состоит из стальной оболочки и порошкового наполнителя, содержащего кремний и кальций, находящийся в наполнителе как в виде сплава с кремнием, так и в чистом виде, наполнитель проволоки дополнительно содержит алюминий, углерод, фосфор и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Общими с прототипом существенными признаками являются: – стальная оболочка; – порошковый наполнитель, содержащий кремний и кальций, находящийся в наполнителе как в виде сплава с кремнием, так и в чистом виде. Отличительными от прототипа существенными признаками являются: – наполнитель проволоки дополнительно содержит алюминий, углерод, фосфор и железо; – соотношение между компонентами наполнителя установлено следующим, мас.%:
Приведенные выше признаки являются необходимыми и достаточными для всех случаев, на которые распространяется область использования изобретения. Между существенными признаками и техническим результатом – повышением степени использования кальция, полной глобуляризацией неметаллических включений и снижением затрат на обработку и расхода проволоки – существует причинно-следственная связь, которая объясняется следующим образом. Как известно, железо является основой для образования железокальцийкремниевого сплава. Сплав с таким соотношением между компонентами наполнителя – однородный с равномерным распределением кальция как по сечению, так и по объему проволоки, поэтому в глубине расплава не образуется локальных зон, перенасыщенных кальцием, или наоборот. Для производства проволоки в основном используется силикокальций марок СК15…СК30, содержащий все указанные компоненты. В связи с чрезмерной трудностью получения сплава с таким высоким содержанием кальция (38…66 мас.%) в промышленных масштабах, часть кальция в состав наполнителя подается в чистом виде и сплав с указанным содержанием кальция образуется внутри проволоки по мере ее вхождения в расплав. Пределы содержания кальция и кремния обуславливаются образованием прочного кальцийжелезокремниевого соединения с относительно высокой температурой плавления для наиболее эффективного использования кальция. Содержание фосфора ограничивается тем, что при его наличии более 0,05% будет повышаться его содержание в стали при обработке, что, в свою очередь, приведет к негативным последствиям и ограниченному применению проволоки, особенно при обработке ответственных марок стали. Наличие алюминия и углерода в наполнителе, с одной стороны, обуславливается особенностями способа производства силикокальция – алюмотермический или углетермический, а с другой стороны, присутствие этих элементов в наполнителе в указанном количестве повышает эффективность использования кальция за счет предварительного раскисления металла в локальной зоне взаимодействия, что было подтверждено специально проведенными исследованиями. По мере вхождения проволоки с указанным содержанием компонентов в наполнителе в жидкий металл внутри проволоки образуется прочное однородное кальцийжелезокремниевое соединение с относительно высокой температурой плавления (более 1300°С). Вследствие этого снижается активность и упругость паров кальция и повышается температура его испарения из металлургического расплава. В локальной зоне взаимодействия с расплавом кальций растворяется, глобуляризируя все неметаллические включения. В случае несоблюдения указанных пределов соотношения между компонентами наполнителя образующийся сплав будет неоднородным, отдельные его части могут быть перенасыщены кальцием, а другие содержать его недостаточно, что может приводить к пироэффектам, выбросам и нестабильным результатам при использовании проволоки. Процесс обработки жидкой стали проволокой со всеми указанными параметрами протекает спокойно, без выбросов и барботажа. Все это позволяет значительно увеличить степень использования кальция, уменьшая пылегазообразование. Использование проволоки с приведенными параметрами значительно снизит затраты на изготовление проволоки, затраты на обработку и расход проволоки. Таким образом, чтобы значительно повысить степень использования кальция, глобуляризировать все неметаллические включения и снизить затраты на обработку и расход проволоки, необходимо использовать проволоку в стальной оболочке с порошковым наполнителем со всеми указанными компонентами и их соотношением между собой. Изготавливают порошковую проволоку следующим образом. Металлическую ленту профилируют в желобоподобную оболочку. Дозированными порциями из бункера заполняют оболочку порошком сплава указанного состава (обычно силикокальция), который равномерно распределяется по желобу оболочки. Если есть необходимость использовать в составе проволоке чистый кальций, то используют два бункера. Потом с помощью роликовых клетей обжимают оболочку и формируют замок. Готовая проволока наматывается на катушку и поставляется в отделения обработки стали. На одном из металлургических комбинатов проведено опробование предложенной проволоки. Наполнение проволоки На этом же металлургическом комбинате проведены сравнительные обработки. Наполнение проволоки Источники информации 1. RU 2234541 C1, 23.05.2003 г.
Формула изобретения
Проволока для внепечной обработки металлургических расплавов, состоящая из стальной оболочки и порошкового наполнителя, содержащего кремний и кальций, находящийся в наполнителе как в виде сплава с кремнием, так и в чистом виде, отличающаяся тем, что наполнитель проволоки дополнительно содержит алюминий, углерод, фосфор и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
15 мм составляет 260 г/м (кальция – 45%, кремния – 46%, алюминия – 1,0%, углерода – 1,0%, фосфора – 0,02%, железа – 6,98%). Проволоку вводили с помощью трайбаппарата в стальковш на установке доводки металла после усреднительной продувки во время производства стали 1008. Расход проволоки составил 150 метров на 130-тонный ковш (0,5 кг/т стали). Проведено 10 обработок стали. В среднем содержание кальция в готовом металле (проба на МНЛЗ) составляет 0,0020%, усвоение – 27,8%. Все неметаллические включения глобуляризованы, металл полностью разливается на МНЛЗ и имеет повышенные литейные и механические свойства.