Композиційний присадний матеріал для обробки металургійних розплавів

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к технологии рафинирования чугуна и стали высокоактивными металлами, например, кальцием, магнием. Известен присадочный материал для обработки жидкой стали в форме проволоки, содержащий сердцевину из порошка или гранул активного материала и составную оболочку из металла или сплава, имеющих температуру плавления меньше, равную или больше температуры плавления стали (А.с. СССР №773091, кл. C21C7/06). Недостатком известного присадочного материала является то, что требуемой глубины погружения порошковой сердцевины из кальция и магния достигнуть не удается, потому что, после попадания порошковой проволоки в жидкий расплав и прогрева оболочки, кальций и магний, имеющие непосредственный контакт с оболочкой, практически мгновенно прогреваются до температуры их кипения, создают высокое порциональное давление в проволоке (2 - 7ат.) разрывают ее в зоне замкового соединения, всплывают и процесс растворения реагентов происходит в верхних поверхностных объемах расплава. Следовательно, степень усвоения легирующих элементов невысока. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является присадочный материал в виде проволоки, состоящий из стальной оболочки и сердцевины из смеси легирующего порошка и порошка шлакообразующего материала (Шехтер С.Я. Наплавка деталей металлургического оборудования. - М.: Металлургия, 1979. - С.49). Недостаток прототипа состоит в том, что порошок активного материала (кальция, магния) смешивается с порошком шлакообразующего материала, количество которого в смеси из-за технико-экономической целесообразности не может превышать 30 - 50% общего состава. Следовательно, большая часть активного материала (кальция, магния) находятся в контакте с металлической оболочкой, процесс испарения при этом замедляется по сравнению с присадочным материалом по а.с. №773091 незначительно, кальций и магний испаряются на небольшой глубине, что приводит к невысокой степени усвоения рафинирующих активных реагентов. В основу изобретения поставлена задача: усовершенствовать композиционный присадочный материал путем создания условий, исключающий возможность преждевременного испарения кальция и/или магния при подаче композиционного присадочного материала в расплав и наоборот обеспечивающих возможность испарения их в нижних, природных областях расплава, что приведет к повышению степени усвоения металлом рафинирующих активных реагентов (кальция, магния). Сущность изобретения состоит в том, что в композиционном присадочном материале для обработки металлургических расплавов, содержащем металлическую оболочку и сердцевину из активной металлической и инактивной (шлаковой) частей, активная часть выполнена из проволоки кальция и или магния, помещенной в инактивную (шлаковую) часть, состоящую например, из плавикового шпата, синтетического шлака и т.п. Существенными признаками, общими с прототипом, являются: - металлическая оболочка; - сердцевина из активной и инактивной частей. Существенными отличительными признаками являются: - выполнение активной части в виде проволоки из кальция и или магния; - помещение проволоки в инактивную (шлаковую) часть. Приведенные выше отличительные признаки являются достаточными во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны. Между существенными признаками и техническим результатом - повышением степени усвоения металлом рафинирующих активных реагентов (кальция, магния) - существует причинно-следственная связь, которая проявляется в том, что только совокупность существенных признаков является необходимой и достаточной для получения технического результата. Разделение активного материала и оболочки шлаковой частью приводит к следующему. При погружении композиционного присадочного материала в жидкий расплав, оболочка начинает нагреваться и расплавляться, затем начинает нагреваться и расплавляться контактирующая с оболочкой инактивная шлаковая часть, а с учетом низкой теплопроводности шлаковой смеси, в последнюю очередь расплавляется активная металлическая часть, т.е. проволока из кальция или магния. В связи с тем, что проволока из магния или кальция расплавляется в последнюю очередь, она сообщает дополнительную жесткость композитному материалу при его погружений в расплаве, и следовательно, обеспечивает возможность погружения композиционного присадочного материала на требуемую глубину расплава, что предопределяет более высокую степень усвоения активной части сердцевины. На чертеже (фиг.) представлен пример выполнения композиционного присадочного материала для обработки жидких расплавов. Наружная оболочка 1 композиционного присадочного материала выполнена из низколегированной стали толщиной ленты 0,35 0,5мм. Внутри оболочки находится шлаковая часть - 2, а внутри шлаковой части помещена проволока - 3 из активного материала (кальция, магния). Соотношение активной и инактивной частей составляет 1 : (0,7 ... 1,5). При таком соотношении инактивная часть при погружении композитного присадочного материала в металлургический расплав расплавляется в придонной области и активная часть (кальций или магний), испаряется из придонной области, что предопределяет более высокую степень усвоения расплавом рафинирующих активных реагентов. Пример получения композиционного присадочного материала. Из стальной ленты марки 08Ю толщиной 0,4мм и шириной 50мм формируют желобчатый профиль. В него из дозатора засыпают 25г/п.м. инактивного материала, в качестве которого используют синтетический шлак. Затем на синтетический шлак укладывают магниевую проволоку Æ6мм, плотностью 1,74г/см3, что в пересчете на погонный метр составляет 50г (соотношение инактивной и активной частей 1 : 1). Затем из дозатора досыпают синтетический шлак из расчета 25г/п.м. И в дальнейшем путем последующего обжатия в системе калиброванных роликов получают проволоку диаметром 10мм. Пример 1 использования композиционного присадочного материала с сердцевиной из магния и синтетического шлака. Полученный таким способом композиционный присадочный материал использовали для десульфурации чугуна. Использовали заявленный композиционный присадочный материал с различным соотношением активной и инактивной частей сердцевины и композиционный материал по прототипу. Полученные при этом результаты приведены в табл.1. Пример 2. В индукционной сталеплавильной печи ИСТ-0,06 проведено сравнительное испытание эффективности усвоения кальция из порошковой сердцевины присадочного Материала двух видов: 1) присадочного материала в виде проволоки Æ9мм, имеющего стальную оболочку толщиной 0,5мм и сердцевину из кальциевой проволоки; 2) присадочного материала в виде проволоки Æ9мм, имеющего стальную оболочку толщиной 0,5мм и сердцевину из смеси гранулированного кальция - 70% и известково-глиноземистого шлака; 3) присадочного материала в виде проволоки Æ9мм, имеющего стальную оболочку толщиной 0,5мм и сердцевину из шлакообразующей смеси с помещенной в ней кальциевой проволокой. Сталь марки 09Г2 выплавляли в индукционной печи (масса стали 60кг). После достижения температуры 1550°C в сталь вертикально вниз подавали присадочный материал. В процессе непрерывной подачи присадочного материала из тигля печи отбирали пробы стали на определение содержания кальция. Скорость подачи присадочного материала была одинаковой и составляла 0,3м/с. Результаты испытаний приведены в табл.2. Как видно из таблицы, степень усвоения кальция при обработке стали заявляемым присадочным материалом при прочих ровных условиях возрастает по сравнению с обработкой присадочным материалом, сердцевиной которого является смесь легирующего порошка и порошка шлакообразующего материала, в 2,5 - 3,0 раза.