Композиційний присадний матеріал для обробки металургійних розплавів

Изобретение относится к металлургии, конкретно к рафинированию стали и чугуна от серы и неметаллических включений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является композиционный присадочный материал в виде кальцийалюминиевой проволоки, размещенной в стальной оболочке, с соотношением компонентов начинки 8:(2-4) и толщиной оболочки 0,2 мм. После ввода в расплав такой проволоки кальций сплавляется с алюминием и в ванну уже поступает сплав кальция с алюминием. Присутствие алюминия в расплаве обеспечивает увеличение эффективности действия кальция как раскислителя и повышение растворимости кальция в жидкой стали, менее бурное протекание реакции и его лучшее распространение в металле. Остаточное содержание кальция составляет 0,004-0,007. Основная масса неметаллических включений имеет размеры менее 5 мкм. Однако данный присадочный материал для обработки стали при положительном влиянии на процесс сульфидообразования и морфологию неметаллических включений в готовой стали имеет недостатки, связанные с десульфурацией расплава. В настоящее время достаточно надежно установлено, что десульфурация стали кальцийсодержащими реагентами, в т.ч. порошковыми проволоками, является многозвенным процессом и может быть подразделена на следующие стадии: - растворение реагентов Са ® {Са} ® [Са] ® [Са2+] - диффузия реагентов и группировка кислородных и сульфидных ионов - формирование комплексных оксисульфидных включений - всплывание комплексных включений. - ассимиляция оксисульфидных включений покровным шлаком. Очевидно, что лимитирующим звеном процесса десульфурации является стадия образования оксидной подложки (Са, AI, О), выделения не подложке сульфидной фазы, коагуляция включений до величины более 30-80 мкм для обеспечения условий их удаления из расплава, Так как при десульфурации стали кальцийсодержащими проволоками с наполнителями из силикокальция, алюмокальция требуется наличие основной футеровки ковша, содержание окиси железа в шлаке менее 3%, большой расход реагентов (1,5 кг/т стали и больше), а также продувка аргоном не менее 15 мин, то в большинстве случаев обработка стали порошковыми проволоками применяется для модифицирования неметаллических включений, а десульфурацию стали осуществляют жидкими синтетическими шлаками либо твердыми шлаковыми смесями. В основу изобретения поставлена задача: усовершенствовать известный композиционный материал путем внесения в него дополнительного компонента, способствующего выделению сульфидной фазы и всплыванию оксисульфидных комплексов в покровный шлак, что приведет к расширению области использования композиционного присадочного материала, то есть позволит использовать его одновременно в качестве модификатора и десульфуратора стали в ковшах как с основной, так и с нейтральной футеровкой. Сущность изобретения состоит в том, что в композиционный присадочный материал, содержащий металлическую оболочку и кальцийалюминиевую сердцевину, дополнительно введена шлаковая смесь состава СаО-Аl2О3-СаF2 в соотношении компонентов 1:(0,9-1,1):(0,25-0,35) при общем соотношении кальцийалюминиевой и шлаковой составляющих 1:(0,40-0,45). Существенными признаками, общими с прототипом, являются: - металлическая оболочка; - кальцийалюминиевая сердцевина. Существенными отличительными признаками являются: - шлаковая смесь состава СаО-АІ 2О3-CaF2 с соотношением компонентов смеси 1:(0.9-1.1):(0.25-0,35). - общее соотношение кальцийалюминиевой и шлаковой составляющих 1:(0,40-0.45). Приведенные выше отличительные признаки являются достаточными во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны. Между существенными признаками и техническим результатом - использованием композиционного материала как для модификации, так и для десульфурации - существует причинно-следственная связь, которая проявляется в том, что наличие в сердцевине проволоки кроме модификатора, каким является кальцийалюминиевая проволока, десульфуратора в виде шлаковой смеси СаО-АІ 2О3-СаF2 в соотношении компонентов 1:(0,9-1,1):(0,25-0,35) позволяет производить десульфурацию металла. При этом, как показали результаты обработки металлургических расплавов, оптимальным соотношением кальцийалюминиевой проволоки и шлаковой смеси является соотношение 1:(0,40-0,45), так как в этом случав достигается максимальная степень десульфурации и высокое остаточное содержание кальция в металле. Пример реализации изобретения. Кальцийалюминиевую проволоку диаметром 6,5мм с содержанием Са - 10%, остальное алюминий получали из расплава прокаткой. Шлаковую смесь с содержанием извести (СаО) - 45 %. глинозема (AI 2O3) 45% и плавикового шпата (CaF2) 14% получали механическим перемешиванием компонентов. С помощью системы роликов из стальной ленты толщиной 0,4мм и шириной 50мм формировали желоб, в котором размещали кальцийалюминиевую проволоку, составляющую 72% массы сердцевины. Затем в желоб с помощью дозатора засыпали шлаковую смесь, составляющую 28% массы сердцевины. Остальную оболочку закатывали в проволоку диаметром 10 мм. Этой проволокой обрабатывали сталь марки 08Ю, выплавленную в индукционной печи. Результаты химического анализа опытных плавок и тип НВ прокатанного металла приведены в таблице. Обработка металлургического расплава порошковыми проволоками проводились в одинаковых условиях при исходном содержании серы 0,008-0,012% с одинаковыми расходами присадочного металла. Конечное содержание серы составило 0,004-0,006%. Из таблицы видно, что наиболее эффективен присадочный материал, содержащий металлическую и шлаковую составляющие в соотношении, 1:0,425 и составом шлаковой смеси 1,0 СаО, 1,0 АІ 2О3, 0.3 CaF2, при использовании которого достигается максимальная степень десульфурации и высокое остаточное содержание кальция. При этом обеспечивается в готовом металле отношение кальция и серы 1,0-1,25, что приводит к практически полной глобуляризации неметаллических включений и достигается максимальный уровень пластических свойств,