Смесь для модифицирования и десульфурации чугуна и стали

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 070679 (21) 2776729/22-02 (51) М. КЛ. с присоединением заявки Мо— (23) Приоритет

С 21 С 7/064

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 230981. Бюллетеиь Но 35

Дата опубликования описания 23.09.81 (53) УДК 669.046. . 546. 2 (088. 8) И. Н. Зигало, К.С. Просвирин, Ю.A. Павленко,(В."М -.%иматач

А.П.Чуванов, Г;Л.Гурский, Ю.Г.Дубина, "H.В. Левошич,, ) lO.È.Гладилин, Ю.Ф.Коровин, Ю.И.Шиш и 1Ю.Ф.БраГинец

Днепропетровский ордена Трудового Красно о 1фзмени. .. :: -.: (металлургический институт и Днепродзержи кий ордена -

Трудового Красного Знамени индустриальн и институт;„, с ю (72) Авторы изобретения (7t) Заявители 54) СМЕСЬ ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ

И ДЕСУЛЬФУРАЦИИ ЧУГУНА И СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для обработки чугуна и стали.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является смесь (11 для модифицирования и десульфурации чугуна и стали следующего состава, вес.Ъ:

Фториды редкоземель- 10 ных металлов 35-50

Окислы редкоземельный металлов 30-40

Силикат натрия 10-20

Эфир этиловый ортокремнистой кислоту 2-5

Недостаток смеси заключается в том, что она не обеспечивает десульфурацию обрабатываемых сплавов. При обра15отке этой смесью чугуна невозможнЬ получить глобулярную,форму графита.

Цель изобретения — повышение десульфурирующей способности смеси и качества чугуна и стали.

Поставленная цель достигается тем, что смесь, содержащая окислы редкоземельных металлов 1РЗМ), дополнительно содержит алюминий и марганцевую руду или прокатную окалину при сле- 30 дующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Окислы редкоземельных металлов 50-70

Алюминий 15-25

Марганцевая руда или прокатная окалина 15-25

При применении такой смеси в качестве десульфуратора выступают РЗМ, восстановленные из окислов, а в качестве модификатора — РЗМ, восстановленные из окислов, и невосстановленная, но побывавшая в контакте с окислами марганца при высоких температурах (72000 С) часть окислов РЗМ.

Кроме того, образующиеся мелкодисперсные частицы А О способствуют до3 полнительному очищению металла от включений.

Окислы РЗМ применяются в виде порошка фракцией 0,08 мм и менее, как источники редкоземельных элементов основного десульфуратора предлагаемой смеси.

Алюминий применяется в виде порошка фракцией 0,1-0,4 мм и играет роль восстановителя РЗМ из их окислов, а также является необходимым Компонентом для протекания реакции взаимодействия с активным окислителем, в ре865931 зультате которой выделяется необходимое количество тепла, требуемое для восстановления РЗМ.

Окислы марганца применяются в виде порошка фракцией не более 0,4мм и являются необходимым компонентом реакции взаимодействия с активным восстановителем как источником тепла, требуемого для восстановления РЗМ из их окислов. Окислы РЗМи Мпо должны быть хорошо просушены.

Нижние и верхние пределы по содержанию компонентов смеси выбраны исходя из необходимости удовлетворения тепловых условий протекания реакциЯ восстановления РЗМ из их окислов и достижения достаточного эффекта десульфурации и мбдифицирования.

При содержании окислов РЗМ в смеси более 70%, А1<15% и Мп0 15% наблюдается как недостаток А1 и Nn0 для обеспечения процесса теплотой, так и недостаток Al как восстановителя, и поэтому самопроизвольно процесс не идет. При содержании окислов РЗМ в смеси менее 50%, AIT25% и Nn0>)25% количество тепла от побочной реакции Al с Мп0, избыточно, процесс идет бурно, с выбросами, но выход по РЗМ получается низким.

Механизм десульфурации и модифицирования смесь предлагаемого состава заключается в следующем.

При контакте смеси с жидким чугуном или сталью (при температуре выпуска или разливки) создаются условия для протекания экзотермической реакции взаимодействия активных восстановителя и окислителя с выделением большого количества тепла (при взаимодействий AI и Мп0 выделяется

1150 кал/г шихты). При этом в локальных объемах смеси развивается температура более 220 С. Тепло, выделяюо щееся при этом, а также высокое тепТаблица 1

Смеси

Количество реагента к весу чугуна, %

Степень десуль.-. фурации, %

Наличие ффекта модифицирования

2-3

0,20

Известная

IIpegfharaeмые

0,25

0,25

60%

80%

5Ь%

0,25

° I

0,25

55%

75%

0,25

0,25

45%

Эффективность предлагаемой смеси для обработки стали была опробована лосодержание самого жидкого металла создают условия для протекания основной реакции — восстановления РЗМ из их окислов тем же восстановителем, т.е.,по сути дела, это реализация металлотермического способа получения РЗМ в жидкой металлической ванне.

Образующиеся при этим РЗМ взаимодействуют с примесями жидкого металла (в том числе и с серой) и рафинируют его, а избыточные РЗМ и не восстановившаяся часть их окислов модифицируют металлическую матрицу при эатвердевании металла.Модифицирующее действие не восстановленной

15 части РЗМ обуславливается их активацией в период пребывания в зоне высоких температур в присутствии окислов марганца.

Пример. Проводили опыты по

20 обработке чугуна и стали предлагаемой и известной смесями.

Предлагаемая смесь была испытана в виде следующих составов, вес.%:

Окислы

Окислы РЗМ 50 60 70 50 60 70

Алюминий 25 20 15 25 20 15

Марганцевая руда 25 20 15

Прокатная окалина 25 20 15

Смеси вводили в порошкообразном виде.

Опыты на чугуне производили путем отливки технологических проб с последующим исследованием химсостава и микроструктуры (формы графита) металла. Смеси вводили. на поверхность жидкого чугуна, расплавляемого в печи сопротивления (Таммана) в магнеэитовом тигле с перемешиванием.

® После выдержки 1-1,5 мин отливали пробы весом 1 кг.

Результаты исследования приведены в табл.1.

Отсутствует. Графит — пластинчатый

Степень глобуляризации графита

Тб же на рельсовой среднеуглеродистой ста45 .™H nPu отливке cJIBTKoB массой 4,32 т.

865931

Как известную, так и предлагаемую смеси вводили на одно изложницы до разливки в виде гранул ф 10-20 мм.

Расход смесей 2,5 кг/т стали. Опытные слитки прокатывали по действующей технологии на рельсы P-50. Ме- Результаты испытаний приведены в ханические (сдаточные) свойства изу- табл.2.

5 чали на горячекатаном металле. Металл для химанализа отбирали нэ мест, соответствующих головной части слитка.

Таблица 2

Свойства стали

0> кг/мм G, кг/мм о,Ф Ф,Ъ

Степень десульфурации, В

Смеси

Известная

46,6

89,0

11,3

22,1 положительная ликвация

Предла- . гаемые

50,4

93,1

93,8

91,5

92,5

30,6

29,0

50 0

49,2

49,8

48,7

50,0

28,0

27,5

25.

93,3

93,1

29,8

29,4

20 щей способности смеси и повышения качества чугуна и стали, она дополнительно содержит алюминий и марганцевую руду или прокатную окалину при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Окислы редкоземельных металлов 50-70

Алюминий 15-25, Марганцевая руда или прокатная окалина 15-25

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9. 523943, кл. С 21 С 7/10, 1976.

Формула изобретения

Составитель Т.Платицина

Техред 3. Фанта Корректор M.Äåì÷èê

Редактор Н.Егорова

Заказ 7993/40 Тираж 621

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Степень десульфурации определяли по разности содержаний серы в металле ковшевой пробы и в шейке головного рельса, так как в головной части наблюдается максимальная положитель-35 ная ликвация этого элемента.

Смесь для модифицирования и десульфурации чугуна и стали, содержащая окислы редкоземельных металлов, отличающаяся тем, что, с целью повышения десульфурирую-4

14,4

14,6

14,0

13,0

13,1

13,6