Плакований порошковий модифікатор

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее, 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 [1]. Однако и при применении указанных выше модификаторов степень усвоения одного из наиболее сильных оксидо- и сульфообразующего элемента - кальция не превышает 10%, что является явно недостаточным для протекания процессов рафинирования металлического расплава. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является плакированная порошковая проволока со стальной оболочкой и наполнителем, содержащим шлакометаллическую смесь (Са + СаО), отношение металл/шлак = 7:3. При расходе наполнителя 3 кг/тонну стали степень десульфурации достигает 60%, а степень усвоения кальция 1-2% [2]. Недостатком этого решения является недостаточно высокое качество обрабатываемой стали из-за низкого рафинирующего и модифицирующе го действия и степени усвоения кальция. Целью настоящего изобретения является улучшения качества стали за счет повышения рафинирующего и модифицирующего действия и степени усвоения кальция. Поставленная цель достигается тем, что плакированный порошковый модификатор, содержащий металлическую оболочку и кальцийсодержащий шлакометаллический порошковый наполнитель, дополнительно содержит фторид кальция с массовым cooтношением кальция к фториду кальция равным 0,40,6. Состав наполнителя модификатора выбран согласно разрабатываемой теории активированных шлаковых систем, сущность которой заключается в том, что походные порошкообразные компоненты при температурах жидкого металла вступают в фазовые и химические взаимодействия с образованием химических соединений переменной валентности. Ме ханизм рафинирования металла от вредных примесей можно представить по схеме где [х] - кислород или сера. Реакция (1) при избытке кальция сдвигается вправо с образования двойного монофторида кальция (дикальций-дифторида), молекулярная структура которого включает два типа химической связи - ионную (F - Са) и ковалентную (Са:Са): При определенной температуре примесные элементы в виде свободных ионов кислорода и серы (О-2, S-2) насыщают связи промежуточных комплексов и образуют стабильные фазы, в которых ковалентные связи трансформируются в ионные Адсорбционную емкость предлагаемого наполнителя можно оценить по равновесному содержанию в нем вредных примесей: 21,3% серы в Ca2SF2 и 11,9% кислорола в Ca2OF2. Теоретически при расходе наполнителя 1 кг на тонну стали содержание серы может снизиться на 0,021%, а кислорода на 0,012%. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав порошковой проволоки отличается от известного введением нового компонента шлака CaF2 и соотношением Ca/CaF2 = 0,4-0,6. В известных порошковых проволоках в составе наполнителя присутствует в качестве компонента шлака СаО в соотношении Са/СаО - 7:3. Реализация предлагаемого материала. На Днепропетровском экспериментально-исследовательском заводе сварочных материалов (ДЭИЗСМ) была изготовлена плакированная порошковая проволока 08 мм, содержащая оболочку из стали марки 08КП и наполнитель из шлакометаллических смесей Са и CaF2 в различных массовых соотношениях. Составы порошковых наполнителей приведены в табл. 1. В промышленных условиях кислородно-конвертерного цеха металлургического комбината "Азовсталь" при разливе 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 осуществляется 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 Ca/CaF2 приведены в табл. 1, Из данных таблицы видно, что при соотношении Ca/CaF2 = 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%, но она достигается при значительно меньшем расходе наполнителя ( ~12 раз). Самый эффективный результат был получен в случае наполнителя с соотношением Ca/CaF2 = 0.5, обеспечивающему при температуре жидкого металла образование гомогенной фазы низшей валентности Ca2F2. Экономический эффект от использования предлагаемого изобретения был оценен в сравнении с базовым объектом. Данные для расчета экономэффекта приведены в табл. 2. В качестве базового объекта был выбран порошковый силикокальций, используемый согласно технологической инструкции ТИ 232-150-84 при производстве стали 09Г2БТ в условиях ККЦ Μ К "Азовсталь" путем ввода в жидкий металл сталь-ковша на установке доводки металл (УДМ) с помощью газоносителя-аргона.