Плакированный порошковый модификатор

 

Использование: в металлургии, внепечная обработка чугуна и стали. Сущность: плакированный порошковый модификатор ленточного или проволочного типа, состоящий из кальцийсодержащего шлакометаллического порошкового наполнителя и стальной оболочки, дополнительно содержит фторид кальция при массовом соотношении Ca/CaF2 0,4-0,6. Наполнитель может содержать кальций в виде силикокэльция. Применение этого плакированного порошкового модификатора позволяет повысить степень усвоения кальция до 30%, а также при гораздо меньшем расходе кальцийсодержащих лигатур провести процессы рафинирования металлического расплава.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 22 0 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4892597/02 (22) 20.12.90 (46) 07.09.92, Бюл. Я 33 (71) Мариупольский металлургический комбинат "Азовсталь" и Институт проблем материаловедения АН УССР (72) Б.Ф.Белов. А.И.Троцан, О.В.Носоченко, Г.А.Николаев, В.Г,Ленский. Ф.С.Крейденко, И.Л.Бродецкий, М.А.Поживанов, M.Ï.Ëîèê и Н.M.Êàðàîàåâ (56) Патент США М 4618368, кл. В 22 0 11/00, 1986.

Патент США М 4671820, кл. В 22 D 11/00, 1987. (54) ПЛАКИРОВАННЫЙ ПОРОШКОВЫЙ

МОДИФИКАТОР

Изобретение относится к металлургии, а именно к обработке стали при ее непрерывной разливке.

Известно применение плакированных порошковых модификаторов ленточного или проволочного типа для рафинирования металлических расплавов. Применение этих модификаторов позволяет повысить степень усвоения металлом химически активных компонентов по сравнению с другими известными методами ввода их в расплавы металлов. jn. N. 4618368. США, 3. М 1585278 (Великобритания), 3. М 2576320 (Франция), 3, М 56-24015 (Япония) и др.).

Однако при применении указанных модификаторов степень усвоения одного из наиболее сильных оксидо- и сульфообразующего элемента — кальция не превышает

„„59„„1759536 А1 (57) Использование: в металлургии, внепечная обработка чугуна и стали. Сущность: плакированный порошковый модификатор ленточного или проволочного типа, состоящий иэ кальцийсодержащего шлакометаллического порошкового наполнителя и стальной оболочки, дополнительно содержит фторид кальция при массовом соотношении Са/CaFz = 0,4 — 0,6. Н а пол нител ь может содержать кальций в виде силикокальция. Применение этого плакированного порошкового модификатора позволяет повысить степень усвоения кальция до 30%, а также при гораздо меньшем расходе кальцийсодержащих лигатур провесТи процессы рафинирования металлического расплава.

l0, что является явно недостаточным для протекания процессов рафинирования металлического расплава. (л

Наиболее близким по технической сущ- Q ности к предлагаемому является плакировай- (Л ная порошксзая проволока со стальной (ь) оболочкой и напалнителем. содержащим ( шлвкометвллическую смесь (Се+СеО), отношение металл/шлак = 7:3.

При расходе наполнителя 3 кг/т стали степень десульфурации достигает 60, а степень усвоения кальция 1 — 2 (и. М

4671820 (США)).

Недостатком этого решения является невысокое качество обрабатываемой стали из-за низкого рафинирующего и модифицирующего действия и степени усвоения кальция.

1759536

25

Целью изобретения является улучшение качества стали за счет повышения рафин ирующего и модифицирующего действия и степени усвоения кальция.

Для этого плакированный порошковый модификатор, содержащий металлическую оболочку и кальцийсодержащий шлакометаллический порошковый наполнитель, дополнительно содержит фторид кальция с массовым соотношением кальция к фториду кальция, равным 0,4-0,6.

Состав наполнителя модификатора выбран согласно разрабатываемой теории активированных шлаковых систем, сущность которой заключается в том, что исходные порошкообразные компоненты при температурах жидкого металла вступают в фазовые и химические взаимодействия с образованием химических соединений переменной валентности.

Механизм рафинирования металла от вредных примесей можно представить по схеме:

СаРг+ Са -. СагРг

CazF2+ (х) -> Ca2xF2 (2) CaFz+Ca+ (х) - Ca2xF2 (3) где (x) — кислород или сера, Реакция (1) при избытке кальция сдвигается вправо с образованием двойного монофторида кальция (ди-кальций-ди-фторида), молекулярная структура которого включает два типа химической связи — ионную (F — Сэ) и ковалентную (Са: Са):

F-Са:Са-F

При определенной температуре примесные элементы в виде свободных ионов кислорода и серы (О, S ) насыщают связи промежуточных комплексов и образуют стабильные фазы, в которых ковалентные связи трансформируются в ионные. (F — Са:Са-F)+(х) - (F — Сэ-х — Са — F) (4)

Адсорбционную емкость предлагаемого нэполнителя можно оценить по равновесному содержанию в нем вредных примесей: 21,3 серы в CazSFg и 11,9% кислорода в Ca20F2.

Теоретически при расходе наполнителя

1 кг на тонну стали содержание серы может снизиться нэ 0,021О/, а кислорода нэ

0,012 .

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав порошковой проволоки отличается от известного введением нового компонента шлака CaFz и соотношением

Са/CaFz =-0,4 — 0,6. В известных порошковых проволоках в составе наполнителя присутствует в качестве компонента шлака СаО в соотношении Ca/СаО = 7:3.

Проведенный нэтентно-лицензионный поиск не установил технических решений, содержащих CaF2 при массовом соотношении Са/СаЕг = 0,4-0,6 и поэтому дает основание полагать, что заявляемый материал обладает существенными отличительными признаками.

Реализация предлагаемого материала.

На Днепропетровском экспериментально-исследовательском заводе сварочных материалов (ДЭИЗСМ) была изготовлена плакированная порошковая проволока у(8 мм, содержащая оболочку из стали марки 08

КП и наполнитель из шлакометаллических смесей Сэ и CaFz в различных массовых соотношениях. Составы порошковых наполнителей приведены в табл.1. В промышленных условиях кислородно-конвертерного цеха металлургического комбината "Азовсталь" при разливке серии плавок трубной стали 09Г2БТ на двухручьевой криволинейной машине непрерывного литья заготовок были проведены исследования по определению усвоения кальция и десульфурации стали. Ввод в сталь плакированного порошкового модификатора осуществлялся с помощью трайбаппарата в зону падающей струи металла из сталеразливочного ковша в приемную камеру промежуточного ковша с перегородками. Сера определялась кулонометрическим методом. кальций-спектральным анализом в твердых пробах.

Результаты ввода плакированных порошковых модификаторов с различным массовым соотношением Са/СаРг приведены в табл.1. Из данных табл.1 видно, что при соотношении Са/СаРр = 0.4-0,6 усвоение кальция достигает 20-30, т.е. в 10 — 15 раз выше, чем при применении известного состава наполнителя. Хотя степень рафинирования достигается такая же, как и в случае известного решения — 60 g, но она достигается при значительно меньшем расходе наполнителя (12 раз). Самый эффективный результат был получен в случае наполнителя с соотношением Са/CaF2 = 0,5, обеспечивающим при температуре жидкого металла образование гомогенной фазы низшей валентности CazFz.

Экономический эффект от использования предлагаемого изобретения был оценен в сравнении с базовым объектом. В качестве базового объекта был выбран порошковый силикокальций, используемый согласно технологической инструкции ТИ 232-150-84 при производстве стали 09Г2БТ в условиях

ККЦ MK "Азовсталь" путем ввода в жидкий металл стальковша на установке доводки

1759536 металл (УДМ) с помощью газоносителя-аргона.

Данные для расчета экономэффекта приведены в табл.2.

Содержамие ° Отмоше- раскол смеси маполмите- мие Са. кг/т лл. мас. т, Са/шлак

tl и/и

Степемь Солар десуль- жамме фурр HB, $ ции. т, Оеееак ликвцНик, балл

Уда риал

KCV -15 (МА/Ч

Усвоемие Са

Со е жамие ° стали

5, нас. ф

Са, клас. g

Са до обра6. до обраб. шлак после обоаб. после обраб

0.100

0.100

0.100

0.100

0.100

0.100

2.7

23

29

ЭЭ

Э8

41

18.6

2.0 !.0

0.5

1.0

2.0

2.5

1,2

1.4

1,6

1,5

1.3

1.1

2

4

6"

7 (п ротоТНс

77

71

67

62

59

37.9

0.3

0.4

0.5

0,6

0,7

0.5

2.33

0,004

0.008

0.002

0,003

0.004

0.002

0.007

1О

0.20

0.10

0.15

0.25

0.30

0.001

0,002

0.003

0.002

0.001

0.003

0.005

0.005

0,005

0 005

0.005

0.005

0.005

0.018

8 качестве шлака в маполммтеллк t-6 ислользуетсл CaFa. ° 7-СаО ь Наполмитель содержит кальцие ° виде силикокальцмк марки СК 25.

Таблица 2

Составитель Б. Белов

Редактор Е. Полионова Техред М.Моргентал Корректор И, Шмакова

Заказ 3139 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Зная, что затраты. связанные с производством и вводом плакированного порошкового модификатора в жидкую сталь, составляют 1 руб /T! можно определить удельный экономический эффект, который за счет экономии кальцийсодержащих лигатур составит 1,38 руб;/тонну.

Формула изобретения

Плакированный порошкрвый модификатор для обработки стали прИ непрерывной разливке, содержащий металлическую

5 оболочку и кальцийсодержащий шлакометаллический порошковый наполнитель, о тл и ч а ю щи и с я тем, что. с целью улучшения качества стали за счет повышения рафинирующего и модифицирующего действия и

10 степени усвоения кальция, наполнитель дополнительно содержит фторид кальция с массовым отношением кальция к фториду кальция 0,4-0,6.