Плакований порошковий модифікатор

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к обработке стали при ее непрерывной разливке. Известно применение для рафинирования и микролегирования расплавов металлов плакированных порошковых модификаторов ленточного или проволочного типа, состоящих из металлической оболочки и порошкового наполнителя. Применение этих модификаторов позволяет точно выдержать заданный химический состав сплавов, обеспечить высокую степень равномерности и повысить степень усвоения металлом химически активных компонентов по сравнению с другими известными методами [Заявка Франции № 2576320, Заявка Японии № 56-24015, Заявка Великобритании N? 1585278, Патент США Ns 4618368]. Однако и при применении указанных выше модификаторов степень усвоения одного из наиболее сильных оксидо- и сульфидообразующего элементов - кальция не превышает 10%, что является явно недостаточным для протекания процессов рафинирования металлического расплава. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является плакированный порошковый модификатор 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% [Патент США № 4671820]. Недостатком этого решения является невысокое качество обрабатываемого металла вследствие низкой степени усвоения кальция и малой эффективности процесса рафинирования металлического расплава. Целью изобретения является улучшение качества металла за счет повышения степени усвоения кальция и эффективности процесса рафинирования металлического расплава. Поставленная цель достигается тем, что плакированный порошковый модификатор, содержащий металлическую оболочку и кальцийсодержащий порошковый наполнитель, дополнительно содержит кальций и окись кальция в массовом соотношении Са/СаО - 0.6-0,8. Состав наполнителя модификатора выбран исходя из положений теории активированных шлаковых систем, согласно которой исходные 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 [X] - кислород или сера Реакция (1) при избытке кальция сдвигается вправо с образованием ди-кальций-оксида, молекулярная Структура которого включает два типа химической связи-ионную (Са-О) и ковалентную (Са:Са); При определенной температуре примесные элементы в вида свободных ионов кислорода и серы (Ο-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: 22,2% серы в Ca2SO и 12,5% кислорода в Са2О2. Теоретически при расходе наполнителя 1 кг на тонну стали содержание серы может снизиться на 0,022%, а кислорода на 0,013%. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав порошковой проволоки отличается от известного соотношением Са/СаО - 0,6-0,8. в известных проволоках в составе наполнителя соотношение Са(СаО=7)3. Проведенный патентно-лицензионный поиск не установил технических решений, содержащих Са и СаО при массовом соотношении Са/СаО = 0,6-0,8 и поэтому дает основание полагать, что заявляемый материал обладает существенными отличительными признаками. Реализация предлагаемого материала. На Днепропетровском экспериментально-исследовательском заводе сварочных материалов (ДЭИЗСМ) была изготовлена плакированная порошковая проволока Æ8мм, содержащая оболочку из стали марки 08 кп и наполнитель из шлакометаллических смесей кальция и окиси кальция в различных массовых соотношениях. Составы порошковых наполнителей приведены в таблице. В промышленных условиях кислородноконвертерного цеха металлургического комбината "Азовсталь" при разливке 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 осуществлялся 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 Са и СаО приведены в таблице. Из данных таблицы видно, что при соотношении Са/СаО - 0,6-0,8 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%, она достигается при значительно меньшем расходе наполнителя (~ 12 раз). Самый эффективный результат был получен в случае наполнителя с соотношением Са/СаО = 0,7, обеспечивающем при температуре жидкого металла образование гомогенной фазы низшей валентности Са 2О. Экономический эффект от использования предлагаемого изобретения был оценен в сравнении с базовым объектом. В качестве базового объекта был выбран порошковый силикокальций, используемый согласно технологической инструкции ТИ 232-150-89 при производстве стали 09Г2БТ в условия х кислородноконвертерного цеха МК "Азовсталь" путем ввода в жидкий металл сталь-ковша на установке доводки металла (УДМ) с помощью газоносителя-аргона.