Дріт для позапічної обробки металургійних розплавів кальцієм

1. Дріт для позапічної обробки металургійних розплавів кальцієм, що складається з сталевої оболонки та порошкового заповнювача, що містить в собі кальцій та кремній, який відрізняється тим, що відношення між кальцієм та кремнієм в заповнювачі знаходиться в межах (0,25-0,80): 1, а співвідношення між вмістом кальцію в заповнювачі і вмістом самого заповнювача в дроті складає величину 0,15-0,50, 3 температурою розплавлення (понад 1300°С), досягати глибинної пасивації кальцію, охопити реакцією взаємодії кальцію з розплавом максимальний об'єм металу в ковші, синхронізувати в часі процеси вивільнення кальцію в розплав і розплавлення утвореного в заповнювачі сплаву. Це дозволяє значно підвищити ефективність використання кальцію, забезпечуючи повну глобулярізацію неметалевих включень і знизити витрати дроту. Суть корисної моделі полягає в тому, що в дроті для позапічної обробки металургійних розплавів кальцієм, який складається із сталевої оболонки та порошкового заповнювача, що містить в собі кальцій та кремній, відношення між кальцієм та кремнієм в заповнювачі знаходиться в межах (0,25-0,80):1, а співвідношення між вмістом кальцію в заповнювачі і вмістом самого заповнювача в дроті складає величину 0,23-0,65, причому вміст кальцію в складі дроті становить 823мас.%. Заповнювач дроту може додатково містити алюміній, вуглець, фосфор і залізо при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: кальцій 15...35; кремній 41...65; алюміній не більше 2,0; вуглець не більше 2,0; фосфор не більше 0,05; залізо решта. Співвідношення між складовими частками дроту може бути встановлено наступним, мас.%: порошковий заповнювач 51-66 сталева оболонка 34-49. Загальними з прототипом суттєвими ознаками є: - сталева оболонка; - порошковий заповнювач, що містить кальцій та кремній. Суттєвими ознаками, що відрізняються від прототипу, є: - відношення між кальцієм та кремнієм в заповнювачі знаходиться в межах (0,25-0,80):1; - співвідношення між вмістом кальцію в заповнювачі і вмістом самого заповнювача в дроті складає величину 0,23-0,65; - вміст кальцію в складі дроті становить 823мас.%. Додатковими суттєвими ознаками є: - заповнювач дроту додатково містить алюміній, вуглець, фосфор і залізо при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: кальцій 15...35; кремній 41...65; алюміній не більше 2,0; вуглець не більше 2,0; фосфор не більше 0,05; залізо решта; - співвідношення між складовими частками дроту встановлено наступним, мас.%: порошковий заповнювач 51-66 сталева оболонка 34-49. Наведені вище ознаки є необхідними й достатніми для всіх випадків, на які 29323 4 розповсюджується область застосування корисної моделі. Між суттєвими ознаками і технічним результатом - підвищенням ступеня використання кальцію, повній глобулярізації неметалевих включень і зниженням витрат дроту - існує причинно-наслідковий зв'язок, який пояснюється наступним чином. Використання в складі заповнювача кальцію з відношенням до кремнію в межах (0,25-0,80):1 дозволяє по мірі надходження дроту в рідку сталь значно знизити швидкість та інтенсивність випаровування кальцію. Сплав з таким співвідношенням між кальцієм та кремнієм однорідний і в глибині розплаву не утворюється локальних зон, перенасичених кальцієм, або навпаки. В локальній зоні взаємодії з розплавом кальцій розчиняється, піддаючи повній глобулярізації всі неметалеві включення. Визначене співвідношення між вмістом кальцію в порошковому заповнювачі і вмістом самого заповнювача в межах 0,23-0,65 синхронізує в часі процеси вивільнення кальцію в розплав і розплавлення утворюваного сплаву заповнювача, не допускаючи утворення пари кальцію в середині дроту або вивільнення заповнювача в рідку сталь в твердому стані. В разі недотримання означених меж співвідношення між кальцієм та кремнієм утворюваний сплав буде неоднорідним, окремі його частки можуть бути перенасичені кальцієм, а інші містити його недостатньо, що призводить до піроефекту, викидам та нестабільним результатам при використанні дроту. Визначене співвідношення між складовими частками дроту стабільно забезпечує необхідну жорсткість дроту для його введення на достатню глибину, щоб реакцією взаємодії кальцію з розплавом був охоплений максимальний об'єм металу в ковші. Процес обробки рідкої сталі дротом зі всіма вказаними параметрами перебігає спокійно, без викидів та барботажу. Все це дозволяє значно підвищити ступінь використання кальцію, зменшуючи пилогазоутворення. Недотримання вказаного співвідношення між складовими частками дроту не дасть змогу стабільно забезпечувати необхіднужорсткість дроту для його введення на достатню глибину і призведе до окремих зон розплаву не охоплених реакцією взаємодії з кальцієм, що значно знизить ефективність використання кальцію. Співвідношення між вмістом кальцію в порошковому заповнювачі та вмістом заповнювача в дроті у вказаних межах обумовлено тим, що як воно буде менш, ніж 0,23, сплав вивільнятиметься в розплав у твердому стані і будуть додаткові втрати на підігрів та розплавлення матеріалу, підвищений вигар кальцію. Якщо ж вказане співвідношення буде більш, ніж 0,65, це призведе до утворення пари кальцію всередині дроту та розриванні оболонки на недостатній глибині, пироефекту, викидам і, як слід, зниженню ефективності використання кальцію, підвищеним витратам дроту та надмірному пилогазовиділенню. Вміст кальцію в складі дроту більш, ніж 23 % призведе до надмірної інтенсивності його випаровування та 5 зниженню ступеня використання. При вмісту кальцію в дроті менш, ніж 8 % витрати на при виготовленні та використанні дроту значно підвищаться. Заповнювач дроту крім кальцію та кремнію може додатково містити алюміній, вуглець, фосфор та залізо. Межа вмісту кальцію й кремнію обумовлена утворенням міцного кальційзалізокремнієвої сполуки з відносно високою температурою розплавлення для найбільш ефективного використання кальцію. Зміст фосфору обмежується тим, що при його наявності більше 0,05% буде підвищуватися його зміст у сталі при обробці, що у свою чергу призведе до негативних наслідків і обмеженого застосування дроту, особливо при обробці відповідальних марок стали. Наявність алюмінію й вуглецю в заповнювачі з однієї сторони обумовлене особливостями способу виробництва силікокальцію алюмотермічний або вуглетермічний, а з іншої сторони присутність цих елементів у заповнювачі в зазначеній кількості підвищує ефективність використання кальцію за рахунок попереднього розкислення металу в локальній зоні взаємодії, що було підтверджено спеціально проведеними дослідженнями. По мірі занурювання дроту з означеним вмістом кальцію в метал в середині дроту утворюється міцна однорідна кальцій-кремнієва сполука та досягається майже повна глибинна пасивація кальцію, потім Са розчиняються в металі, забезпечуючи повну глобуляризацію неметалевих включень Процес обробки рідкої сталі дротом з усіма зазначеними параметрами перебігає спокійно, без викидів і барботажу. Все це дозволяє значно збільшити ступінь використання кальцію, зменшуючи пилегазоутворення. Використання дроту з наведеними параметрами значно знизить витрати на виготовлення дроту, витрати на обробку й витрати самого дроту. Таким чином, щоб значно підвищити ступінь використання Са, глобуляризувати всі неметалеві включення та знизити витрати дроту необхідно використовувати дріт зі всіма вказаними співвідношеннями, тобто між порошковим заповнювачем і сталевою оболонкою, між кальцієм і кремнієм в заповнювачі та між вмістом кальцію в заповнювачі і вмістом заповнювача в дроті. Готують порошковий дріт наступним чином. Металеву стрічку профілюють в жолопоподібну оболонку. Дозованими порціями з бункеру заповнюють оболонку порошком кальційкремнієвого сплаву, який рівномірно розподіляється по жолобу оболонки. Потім за допомогою роликових клітей обтискають оболонку і формують замок. Готовий дріт намотується на котушку і поставляється у відділення обробки сталі. На одному з металургійних комбінатів проведені випробування запропонованого дроту. Заповнення дроту Æ15мм складає 260г/м (кальцію - 30% мас, кремнію - 50% мас), співвідношення між кальцієм і кремнієм в заповнювачі становило 0,6:1, співвідношення між порошковим заповнювачем і сталевою оболонкою становило, мас.%: 60:40. 29323 6 Дріт вводили за допомогою трайбапарату в стальківш на установці доводки металу після усереднювальної продувки під час виробництва сталі 1008. Витрати дроту склали 150м на 130-т ківш (0,5кг/т сталі). Проведено 10 обробок сталі. В середньому вміст кальцію в готовому металі (проба на МБЛЗ) становить 0,0020%, засвоєння 27,8%. Всі неметалеві включення глобуляризувано, метал повністю розливається на МБЛЗ та має підвищені ливарні та механічні властивості. На цьому ж комбінаті використовується також дріт із заповненням силікокальцієм. Заповнення такого дроту Æ15мм складає 170г/м (кальцію - 30% мас, кремнію - 35% мас), співвідношення між кальцієм і кремнієм в заповнювачі становило 0,86:1, вміст порошкового заповнювача в дроті становить 48%. Для внесення такої ж кіль кости кальцію, цього дроту необхідно ввести 230м на 130-т ківш або 0,63кг/т сталі, що на 26% відн. більше ніж у заявляемого дроту. Засвоєння кальцію на проведених обробках склало 15% (готовий метал) при виробництві сталі 1008 і для досягнення такого ж рівню кальцію в готовому металі, як і при використанні заявляемого дроту, дроту - прототипу необхідно вводити ще на 85% більше. При розливанні сталей, оброблених цим дротом, на МБЛЗ інколи затягувало розливальні стакани, що свідчить про неповну глобулярізацію неметалевих включень.