Сплав вторинного алюмінію для комплексного розкислення сталі – сіфераль

Корисна модель відноситься до області чорної металургії, зокрема, до виробництва феросплавів і лігатур для обробки рідкої сталі. Промислові сплави феросилікоалюмінію для комплексного розкислення сталі відомі під назвою «фералсіт», що містять основні легуючі елементи 30-75% Si та 10-45% AI регламентуються сумою Si + AI, рівної концентрації кремнію в марочній сполуці феросиліція [1]. TOB «Фірма «Унікон» організувала промислове виробництво сплавів вторинного силікоалюмінія, що містить 10-30% Si, 30-75% AI для розкислення та легування спокійних і хімічній закупорки зливків киплячої сталі - Пат. України 60931 А, С22С35/00, опубл. 15.10.2003, що прийнятий за аналог винаходу. Як прототип обраний пат. Китайської народної республіки [CN 1049528, С21С7/06, опубл. 1991-02-07], у якому сплави феросилікоалюмінія регламентуються по залізу 5-45%, кремнію 15-30% та алюмінію 40-75%. Технологія рафінування сталі передбачає послідовний ряд операцій по обробці рідкого металу: попереднє й остаточне розкислення металу, розкислення покривного шлаку й окрема операція - хімічна закупорка зливків киплячої сталі. На кожній операції застосовують різні марки сплавів: висококремнівиє сплави для попереднього розкислення, високоалюмінієві для розкислення шлаку та хімічного закупорювання, уніфіковані сплави (Si ~ AI) -для остаточного розкислення. Крім того, для розкислення сталі щільність сплавів повинна бути вище щільності рідкого шлаку (3,0-3,5г/см ) і менше -для розкислення шлаку. У зв'язку з цим, промислові сплави феросилікоалюмінію (ФСА), також як сплави аналога і прототипу відрізняються. Загальним недоліком - відсутністю строгої регламентації складу по марках сплаву, що повинна враховувати не тільки вище перераховані вимоги, але й відповідати визначеному структурно-хімічному стану, що забезпечує стабільність рідких і твердих сплавів і, отже, їхня ефективність при рафінуванні сталі. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності обробки рідкої сталі за рахунок оптимізації складу феросилікоалюмінію (сіфераль), що містить крім основних компонентів, регламентовані концентрації домішних елементів (вуглець, марганець, хром, титан, сірка, фосфор) і кольорових металів (мідь, цинк, олово, свинець, сурьма, вісмут) і задовольняючого як вимогам необхідності (заданої щільності), так і достатності (стабільність у рідкому і твердому станах). Оптимізація хімічного складу стабільних сплавів заснована на структурно-хімічному аналізі металургійних фаз у рідкому і твердому стані [2] за допомогою полігональної діаграми стану залізо - кремній - алюміній, побудованої новим графоаналітичним методом [3]. На підставі проведеного аналізу, групи аналізів, сплави феросилікоалюмінію розділені по основних компонентах на три, на основі заліза (сіфераль-Ф), кремнію (сіфераль-К) і алюмінію (сифераль-А), оптимальні склади стабільних сплавів визначають із заданих співвідношень Fe:Si:AI, що відповідають області гомогенності потрійних стехіометричних інтерметалідів у системі Fe-Si-Al або на основі заліза, або кремнію, або алюмінію. Поставлена задача досягається тим, що сплави вторинного алюмінію для розкислення сталі - сіфераль, що містять основні компоненти залізо, кремній, алюміній, а також домішні елементи і кольорові метали, відрізняються заданим змістом інгредієнтів (мас. %): залізо 55 - 45,0; кремній 30,0 - 10,0; алюміній 60,0 - 40,0; домішні елементи: вуглець + марганець + хром + титан - до 5; сірка + фосфор 1,0-0,10; кольорові метали: мідь + цинк + олово + свинець +сурьма + вісмут 1,0 - 5,0, що відповідають оптимальному складу сплаву в області гомогенності потрійних стехіометричних інтерметалідів на основі заліза при співвідношенні Fe:Si:AL=(2-6):(12):(1-2). Загальною ознакою предмета корисної моделі, що заявляється, є верхні обмеження по змісту кремнію (менш 30%), однак відмітною ознакою залишаються обмеження на концентрації заліза (більш 45%) і алюмінію (менш 40%). Істотною відмітною ознакою також є і регламентовані оптимальні склади стабільних сплавів сіфераля, що відповідають області гомогенності послідовного ряду потрійних стехіометричних інтерметалідів: Fe3SiAl2 (ФС10А20) ® Fe2Si2 Al (ФС30А15) ® Fe2Si2 Al2 (ФС15А30) ® FeSiAl (Ф25 А25). Тут у дужках приведені умовні позначки марочного складу сплавів, що відрізняються від стехіометричного складу в межах концентрацій основних компонентів ±(2-3)%. У таблиці 1 приведені порівняльні дані про склад та властивості сплавів феросилікоалюмінія різних типів аналогів, прототипу і сіфераля. Видно, що сплави сіфераля на основі заліза мають щільність 4,67-5,5г/см , при температурах плавлення (1200-1400°С), що дозволяє використовувати їх для попереднього розкислення в плавильній печі і скоротити час ковшевої обробки сталі. Оцінка ефективності сплавів сіфераля проведена на досвідчених плавках стали СтЗсп в індукційній печі з магнезітовою футеровкою ємністю 30,0кг. На дно ізложниці ємністю 15,0кг присаджували сіфераль марки ФС30А15 або ФС25А25 (досвідчений злиток) і сплави ФС45 + АВ87 (порівняльний злиток), визначали хімічний склад металу і ступінь засвоєння елементів -розкислювачей (кремній, алюміній). У таблиці 2 приведена порівняльна оцінка ефективності різних способів розкислення сталі, відкіля випливає, що ступінь засвоєння кремнію (90,0 %) на 10% вище феросиліція, а засвоєння алюмінію зростає у два рази, що дозволяє одержати економефект 2,0-3,0 рн/т при розкисленні сталі. Таким чином, оптимальні склади стабільних сплавів задовольняють умовам необхідності і достатності, а також між істотними відмітними ознаками предмета корисної моделі, що заселяється, і технічним результатом існує причинно-наслідковий зв'язок, що визначає ефективність і новизну сплавів сіфераля. Джерела технічної інформації. 1. Гасік М.І., Л'якішев Н.П., Ємлін Б.И. Теорія і технологія виробництва феросплавів, М. Металургія, 1988, 522 с 2. Белов Б.Ф., Троцан А.І., Харлашин П.С. Структуризація металургійних фаз у рідкому і твердому станах. Ізв. Вузов, 4 M 2002, №4, 70-75 3. Белов Б.Ф., Троцан А.І., Харлашин П.С, та ін. Свідоцтво про державну реєстрацію прав авторів на твір. ПА № 2825 від 29.02.2002р. Методика побудови полігональних діаграм стану бінарних металургійних систем.