Брикет для легирования стали

 

Союз Советск их

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (п)889720 (6t ) Дополнительное w авт. свид-ву

{22) Заявлено 03. 04. 80 (21) 2902358/22-02 с присоединением заявки Ж (Sl)M. Кл.

С 21 С 7/076

3Ъвудврствкииый камитвт

СССР

Ro двлам иаабрвтвиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15. 12.81. Бюллетень Рй 46

Дата опубликования описания 18. 12.81 (S3) >В< 669..18.046.516 (088.8) Д.Я. Поволоцкий, В.Е. Рощин, P.È. Гречин, С.С.Анциферов и П.П. Бирюков (72) Авторы изобретения

Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола, Брянский институт транспортного машиностроения. и Производственное объединение "Брянский машиностроительный завод" (7l ) Заявители (54) БРИКЕТ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к смесям для рафинирования стали.

Известна экзотермическая смесь для легирования стали (1), содержащая ва- з надиевый шлак, алюминий, кремний.и кальций в следующем соотношении, вес.3:

Ванадиевый шлак Основа

Алюминий 8-16

19

Кремний 4-12

Кальций До 5

Недостатком смеси является низкая подвижность образующегося шлака и вследствие этого низкая степень изб влечения ванадия.

Известна также экзотермическая смесь для легирования стали ванадием (2, содержащая компоненты в следующем соотношении, вес.3:

Алюминий 8-16

Кремний 4-12

Кальций До 5

Окись кальция 8-15

Ванадиевый шлак Остальное

Недостаток смеси состоит в том, что при использовании окиси кальция для разжижения шлака металл насыщается водородом, так как окись кальция обладает высокой гигроскопичностью.

Наиболее близкой по достигаемому эффекту является экзотермическая смесь для легирования металлов $3), сот держащая окислы ванадия в составе ванадиевого шлака, алюминий, кремний в составе силикокальция, плавиковый шпат (фтористый кальций), титан и бихромат калия (калиевый хромпик) в следуЮщем соотношении, вес.3:

Ванадиевый шлак Основа

Алюминий 5,3-13,9

Силикокальций 10,5-20,8

Плавиковый .шпат 5-15

Титан 1-3

Бихромат калия 0,03-0,05

Недостаток смеси состоит в том, что применение в качестве ванадийсо889720 4

5 (4О

Ж держания жидкого стекла выше 74 приводит к загрязнению шлака постороннимй примесями, содержащимися в жидком стекле.

При использовании смеси порошков держащего вещества ванадиевого шлака с относительно низким (13-263) содержанием окислов ванадия затрудняет процесс легирования стали ванадием, например, при электрошлаковом переплаве (ЭПШ). Примеси, содержащиеся в ванадиевом шлаке, существенно изменяют технологические свойства шлака и приводят к нарушению электрического и теплового режима плавки. Использование смеси данного состава в порошкообразном виде при введении в кристаллизатор приводит к интенсивному окислению восстановителей кислородом воздуха, что существенно снижает степень извлечения ванадия из его окислов.

Целью изобретения является .увеличение степени извлечения ванадия из окислов.

Цель достигается тем, что брикет, для легирования стали, содержащий окислы ванадия, алюминий, кремний, фтористый кальций и калиевый хромпик, дополнительно содержит марганец и жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, вес.3:

Окислы ванадия 30-55

Алюминий 20-40

Кремний 2-28

Марганец 2-28 фтористый кальций 2-10

Жидкое стекло 5-7

Калиевый хромпик 0,3-1,0

Использование в качестве ванадийсодержащего сырья окислов ванадия уменьшает расход легирующей смеси и уменьшает, например, при ЗШП загрязнение рабочего флюса примесями из легирующей смеси. Введение в состав брикета 30-55 окислов ванадия позволяет легировать сталь ванадием в широком диапазоне концентраций, Уменьшение количества окислов ванадия ниже 30/ снижает интенсивность процесса легирования стали ванадием. Содержание в брикетах окислов ванадия более 55 приводит к необходимости иметь большое количество восстановителей и, как следствие этого, к выделению большого количества тепла и нарушает тепловой режим плавки ЭШП.

При содержании алюминиевого порошка в составе брикета менее 204 невозможно обеспечить полное восстановление ванадия из его окислов, Содержа ние алюминия выше 40 приводит к повышенному расходу алюминия и увеличению его концентрации в металле. Введение в состав брикета 20-403 алюми!

О

2О

5О

35 ния обеспечивает достаточно полное восстановление окислов ванадия и оптимальное содержание в металле алюминия.

Наличие в составе брикета 2-28 марганца позволяет получить высокую степень извлечения ванадия вследствие того, что марганец, растворяя восстановленный ванадий, уменьшает его активность в образующемся сплаве и смещает реакции в сторону образования ванадия ° При содержании марганца менее 2i активность ванадия в сплаве высока, вследствие чего затрудняется процесс его восстановления. При увеличении количества марганца более 284 снижается термичность брикета, что приводит к повышению вязкости образую-. щегося шлака и уменьшению степени извлечения ванадия.

Кремний, как и марганец, растворяет восстановленный ванадий и, кроме того, может восстанавливать окислы ванадия. При растворении ванадия в кремний образуются силициды ванадия. что способствует уменьшению активности ванадия и, следовательно, повышению его извлечения из окислов. При содержании кремния в составе брикета .менее 2 образование силицидов затрудняется. При увеличении количества кремния более 28 снижается -,åðìè÷ность смеси и уменьшается степень извлечения ванадйя.

Содержание в составе брикета 2- 10 фтористого кальция интенсифицирует процесс алюминотермического восстановления вследствие растворения окис-, ной пленки на поверхности алюминия.

При введении в состав брикета менее

2 фтористого кальция интенсификация процесса восстановления не наблюдается. При содержании более 103 фтористого кальция снижается термичность смеси, так как часть выделяющегося при реакции тепла, расходуется на расплавление фтористого кальция.

Содержание жидкого стекла менее 53 недостаточно для получения плотного прессованного брикета. Увеличение соалюминий в значительной степени окисляется кислородом воздуха, вследствие чего уменьшается использование алюминия и извлечен: е ванадия из его окисТаблица 1

Количество компонентов в составах, вес.4

Состав

55 46

31,7 22,5

2 10

3"

34

Окислы ванадия

Алюминий

Кремний

Марганец

Фтористый кальций

Жидкое стекло

Калиевый хромпик

9

2

2 10

2 5

7 6

0,3 05

10

100

100

100

100

100

5 8897 лов. При использовании брикетов реакция восстайовления протекает в локальном объеме брикета, что увеличивает степень полезного использования алюминия и повышает извлечение ванадия из его окислов.

Введение в состав брикета 0,3- 13 калиевого хромпика, обладающего пассивирующими свойствами, исключает разрушение окисной пленки алюминия щ при изготовлении брикетов с использованием в качестве связки водных растворов жидкого стекла и способствует более полному использованию алюминия в окислительно-восстановиl тельных реакциях. При уменьшении калиевого хромпика менее 0,33 пассивирующее влияние его не наблюдается.

При увеличении количества хромпика более 1ь возможно загрязнение стали хромом, восстанавливающимся из хромпика.

Ингредиенты смеси в порошкообразном виде дозируют, перемешивают и брикетируют. Брикетированную смесь подвергают сушке при 100- 150 С.

Пример..Порошкоооразные материалы перемешивают, брикетируют и просушивают при 100-150 С.

В табл. 1 представлен состав полу- зв ченных брикетов.

Для изготовления брикетов используют техническую пятиокись ванадия с суммарным содержанием низших окислов, равным 283. Опробование брикетов 1-5 проводят при электрошлаковом переплаве. На установке ЭНП с кристаллизато20 б ром диаметром 50 мм переплавляют 5 .электродов, изготовленных иэ углеродистой стали, следующего состава, ванадий 0,03, алюминий 0,01, кремний

0,08, марганец 0,09, железо и примеси — остальное.

Переплав проводят под флюсом АНФ6 (304 окиси алюминия и 703 фтористого кальция). В процессе переплава на поверхность флюса присаживают брикеты укаэанных составов. Масса наплавляемого слитка 1500-1700 г. Расход брикетов 8-10 r.

В полученных слитках определяют содержание ванадия, алюминия, кремния и марганца. В табл. 2 приведены результаты этих определений.

Для сравнения по аналогичной методике наплавляют слиток с использованием известной смеси. Компоненты взяты в следующем соотношении, вес. :

Ванадиевый шлак 62

Алюминий 12

Силикокальций 15

Плавиковый шпат 9,95

Титан 1,0

Бихромат калия 0,05

Расход смеси 19 г. После переплава содержание ванадия, алюминия и кремния составляет 0,10; 0,02; 0,184 со" ответственно. Усвоение ванадия 934.

Таким образом, предлагаемый состав брикетов позволяет получать более высокое извлечение ванадия из его окислов, а также легировать металл ванади ем при меньшем расходе легирующей смеси.

889720

Таблица 2

Содержание элементов, 3

Составы

Ванадий Алюминий Кремний Марганец

Извлечение ванадия

0,143

0,137

0,19

0,17

0,17

0,02

0,015

0,10

0,09

0,25

0,10

0,14

0,021

0,09

0,11

0,01

0,14

0,03

0,15

0,13

Кремний 2-28

Марганец 2-28

Фтористый кальций 2-10

Нидкое стекло 5-7

Калиевый хромпик 0,3-1,0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 276427, кл. С 22 С 35/00, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

N .368343, кл. С 22 C 35/00, 1973.

30 3. Авторское свидетельство СССР

N 490842, кл. С 21 С 7/00, 1975. формула изобретения

Составитель В Бреус

Редактор И. Митровка .Техред Э.фечо

Корректор М. Шароши

Заказ 10900/45

Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Брикет для легирования стали, содержащий окислы ванадия, алюминий, кремний, фтористый кальций и калиевый хромпик, о .т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения степени извлечения ванадия из окислов, он дополнительно содержит марганец и жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, вес.3:

Окислы ванадия 30-55

Алюминий 20-40

98

97