Брикет для раскисления стали

Изобретение относится к области металлургии. Брикет для раскисления стали получен методом прессования алюминиевого лома и частиц сплава на основе железа при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминиевый лом - (25-32), частицы сплава на основе железа - (68-75). Плотность брикета составляет не менее 0,9 от плотности жидкой стали. В качестве алюминиевого лома он может содержать алюминиевые банки. А в качестве частиц сплава на основе железа - дробленый стальной и/или чугунный лом. Брикет может быть выполнен в виде эллипсоида вращения с наибольшим размером 50 мм или в виде цилиндра диаметром 191-199 мм и высотой от 70 до 165 мм. Изобретение позволяет снизить себестоимость брикета за счет простоты изготовления и утилизации алюминиевых и железосодержащих отходов, повысить качество стали за счет увеличения доли алюминия, взаимодействующего со сталью, его коэффициента усвоения и равномерного распределения в объеме жидкой стали. 4 з. п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве различных марок стали для ее раскисления как в процессе выплавки стали, так и при ее внепечной обработке.

Известно раскисление жидкой стали при ее внепечной обработке чушковым алюминием [1].

Недостатком данного процесса является то, что присадка алюминия в виде чушек с целью раскисления жидкого металла сопровождается большим нерегулируемым угаром алюминия при взаимодействии его с оксидами шлаков и кислородом воздуха и соответственно широкими колебаниями его содержания в готовой стали, неравномерным распределением алюминия в расплаве.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является брикет для раскисления стали, выполненный из алюминия и частиц сплава на основе железа [2]. Указанный брикет позволяет повысить эффективность усвоения алюминия.

Однако данному брикету присущи следующие недостатки:

- трудоемкость и дороговизна его изготовления, поскольку он получается путем расплавления чушкового алюминия в индукционной печи, замешиванием в полученный расплав частиц сплава на основе железа и разливкой жидкотвердой смеси в изложницы после тщательного перемешивания;

- из-за того, что алюминий и частицы железосодержащего сплава в процессе изготовления брикета сплавляются друг с другом, то в первоначальный момент при попадании брикета в жидкую сталь степень растворения алюминия и его равномерного распределения в стали не будут достаточно высокими из-за наличия в брикете на границе «алюминий - частицы сплава на основе железа» интерметаллидов Fe₂Al и FeAl, растворение которых происходит с поглощением тепла.

В основу изобретения поставлена задача получить брикет для раскисления стали с меньшей себестоимостью, который был бы лишен указанных выше недостатков и обеспечивал эффективное раскисление стали.

Желаемым техническим результатом изобретения является снижение затрат на производство брикета за счет простоты его изготовления и утилизации алюминиевых и железосодержащих отходов, повышение качества стали за счет увеличения степени усвоения алюминия расплавом стали и его равномерного распределения в объеме жидкой стали.

Это достигается тем, что известный брикет для раскисления стали, выполненный из алюминия и частиц сплава на основе железа, по изобретению содержит алюминиевый лом в качестве алюминия и получен методом прессования измельченного алюминиевого лома и частиц сплава на основе железа при следующем соотношении компонентов, мас.%,:

- алюминиевый лом	25-32,
- частицы сплава на основе железа	68-75,

- при этом плотность брикета составляет не менее 0,9 от плотности жидкой стали.

Кроме того, в качестве алюминиевого лома он содержит измельченные отходы алюминиевых банок.

В качестве частиц сплава на основе железа брикет может содержать дробленый стальной и/или чугунный лом.

Брикет может быть выполнен в виде эллипсоида вращения с наибольшим размером до 50 мм или в виде цилиндра диаметром 191-199 мм и высотой 70-165 мм.

Алюминий раскисляет жидкую сталь, то есть связывает кислород, содержащийся в стали. Выбранное содержание алюминиевого лома в брикете связано с регламентацией режима раскисления стали.

Снижение содержания алюминия в брикете ниже 25% приведет к понижению раскисляющей способности брикета, при этом повышается в нем доля частиц сплава на основе железа, например чугунного лома, что приведет к замедлению процесса раскисления стали, некоторому нежелательному науглероживанию стали, причем концентрация алюминия в стали - низкая, что ведет к снижению ее механических свойств, например ударной вязкости.

Увеличение содержания в смеси алюминия выше 32 мас.% может привести к недопустимо высокому содержанию алюминия в стали, а также увеличению неметаллических включений, в частности длины строки глинозема, оксисульфидные включения в стали могут располагаться в виде легкоплавкой эвтетики по границам аустенитных зерен и иметь форму цепочек и пленок, что усилит склонность металла к образованию трещин и рванин при прокатке и ковке.

Выбранные пределы содержания в брикете частиц сплава на основе железа являются оптимальными для того, чтобы получить достаточно тяжелый и плотный брикет, погружаемый в сталь, что способствует повышению эффективности раскисления стали.

При плотности не менее 0,9 от плотности жидкой стали брикет погружается в расплав стали, не всплывает в шлак, что обеспечивает повышение усвоения алюминия и его равномерное распределение.

При плотности менее 0,9 от плотности жидкой стали прессованный брикет получается «рыхлым» и недостаточно тяжелым. При соприкосновении с жидким высокотемпературным расплавом он быстро распадается на частицы, которые в большей части перейдут в шлак. В данном случае не достигается равномерного распределения алюминия в объеме металла.

Введение в состав брикета алюминиевого лома, например использованных алюминиевых банок, и дробленого стального и/или чугунного лома позволяет снизить себестоимость брикета за счет утилизации использованных алюминиевых банок и отходов металлургического производства.

Выполнение брикета в виде эллипсоида вращения с максимальным размером до 50 мм или в виде цилиндра диаметром 191-199 мм и высотой 70-165 мм позволит дополнительно увеличить степень растворения алюминия, его усвоения и равномерного распределения в объеме жидкой стали, так как при попадании в расплав металла множество небольших, утяжеленных частицами сплава железа, шариков или цилиндров происходит их рассредоточение в объеме жидкой стали.

При попадании в жидкую сталь на поверхности брикета «намораживается» слой стали, который препятствует рассыпанию брикета в верхней части объема металла. Процесс растворении алюминия в жидкой стали, который из-за более низкой температуры плавления расплавляется первым при погружении прессованного брикета в сталь и расплавлении «намороженного» на него слоя стали, будет в предложенном изобретении сопровождаться повышенным эффектом диспергирования брикета на фрагменты, измельчением и рассредоточением центров раскисления, чем в прототипе. Это связано с тем, что между контактирующими поверхностями алюминиевого лома, например стружки или измельченных и сплющенных фрагментов алюминиевых банок, и частицами дробленого стального и/или чугунного лома имеются микроскопические зазоры, образованные при формировании брикета методом прессования, ему легче диспергировать на отдельные фрагменты, чем литому брикету. В связи с этим при обработке жидкой стали алюминий, входящий в состав заявленного брикета, более быстро и полнее растворяется и усваивается сталью, равномернее распределяется в ней.

Кроме того, он достаточно прост в изготовлении, так как не требует дорогостоящего исходного сырья, индукционной печи для расплавления алюминия и разливочного оборудования.

Пример выполнения предложенного брикета для раскисления стали.

Предварительно дробят стальной и/или чугунный лом до фракций размером не более 50 мм, измельчают алюминиевый лом, в частности использованные алюминиевые банки. Затем тщательно перемешивают компоненты брикета в весовой пропорции от 25 до 32 долей алюминиевого лома и от 75 до 68 долей стального или чугунного лома соответственно и прессуют брикеты с усилием 8500 кН до плотности от 6,52 до 6,16 г/см³ соответственно.

Провели испытание предлагаемых прессованных и сплавленных по [2] брикетов для определения эффективности раскисления полупродукта стали, выпущенного из ДСП, в сталеразливочном ковше. Количество присаживаемых в плавку в ковше брикетов определяли исходя из получения в стали после раскисления 0,05 мас.% алюминия. Получили, что при одинаковых условиях (температура металла 1590°С, концентрация углерода - 0,05 мас.%) коэффициент усвоения алюминия при использовании предлагаемых брикетов составил 61%, а брикетов по [2] - 38%.

Анализ полученных результатов показывает, что при использовании прессованного брикета для раскисления стали, предусмотренного изобретением, за счет более эффективного раскисления повышается качество стали, снижается ее себестоимость.

Источники информации

1. SU 1025731 А, С 21 С 7/00, 1983

2. 2. RU 2208053 С2, С 21 С 7/06, 10.07.2003.

1. Брикет для раскисления стали, выполненный из алюминия и частиц сплава на основе железа, отличающийся тем, что он содержит алюминиевый лом в качестве алюминия и получен методом прессования измельченного алюминиевого лома и частиц сплава на основе железа при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюминиевый лом	25-32
Частицы сплава на основе железа	68-75

при этом плотность брикета составляет не менее 0,9 от плотности жидкой стали.

2. Брикет по п.1, отличающийся тем, что в качестве алюминиевого лома он содержит алюминиевые банки.

3. Брикет по п.1, отличающийся тем, что в качестве частиц сплава на основе железа он содержит дробленный стальной и/или чугунный лом.

4. Брикет по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что он выполнен в виде эллипсоида вращения с наибольшим размером 50 мм.

5. Брикет по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что он выполнен в виде цилиндра диаметром 191-199 мм и высотой от 70 до 165 мм.