Азотовмісна лігатура

Азотовмісна лігатура, що складається з наповнювача і азотовмісної добавки, яка відрізняється тим, що як азотовмісну добавку застосовують меламін. (19) (21) u200903896 (22) 21.04.2009 (24) 25.08.2009 (46) 25.08.2009, Бюл.№ 16, 2009 р. (72) ПАНЧЕНКО ГАННА МИКОЛАЇВНА, УЧИТЕЛЬ ОЛЕКСАНДР ДАВИДОВИЧ, ГАСИК МИХАЙЛО ІВАНОВИЧ 3 тування власного хімічного складу карбаміду; карбамід [6], представляє собою органічну хімічну сполуку (NH2)2CO, яка плавиться при температурі 133°С, а при температурі вище 500°С розкладається по схемі: (NH2 )2 CO ® C 2H5N3O2 + NH3 14243 { 4 4 аміак біурет При цьому аміак, в основному, випаровується, а біурет потрапляючи в рідку сталь вносить з собою кисень. Якщо врахувати, що азотовмісна лігатура вводиться в рідку сталь, яка має стан, вже розкислений, стає очевидним, що разом з азотом в рідку сталь поступає і кисень, що супроводжується підвищенням його вмісту в металі і, отже, виникає необхідність проведення додаткового розкислювання (переважно сильними розкислювачами) для зниження змісту кисню. При цьому, розкислювання супроводжується утворенням неметалевих (переважно оксидів) включень, що може негативно впливати на механічні властивості сталі, не дивлячись на підвищений вміст в ній азоту. - При використанні азотовмісної лігатури з карбамідом підвищується в газовому середовищі ковша (навколишнього його середовища) концентрація NН3, гранично допустима концентрація якого вельми жорстко регламентується. - Карбамід має високу розчинність у воді [6], в 100 г води може розчинитися до 51,8% карбаміду. Викладене зобов'язує робити відповідні заходи і устаткування для запобігання гідратації азотовмісної лігатури з карбамідом. - Із-за низької щільності карбаміду (при 25°С щільність дорівнює 1330 кг/м3), щільність огрудкованої азотовмісної лігатури знижується. Тому, ступінь засвоєння азоту рідкою сталлю з лігатури по прототипу складає 16%, із-за термічної дисоціації з втратою азоту. Викладені вище недоліки складу азотовмісної лігатури на основі карбаміду з використанням активного компоненту феромарганцю (марганцевовмісних феросплавів), захищене патентомпрототипом № 32538 усуваються в патенті, що заявляється, з використанням в якості азотовмісної добавки меламіну С3H6N6. Перевагами використання меламіну як азотовмісного компоненту лігатури є: - повна відсутність в його складі кисню, як і у складі продукту його розкладання - мелама (теплота згорання мелама дорівнює 3236,4 кДж/моль); - меламін, на відміну від карбаміду, має вищу щільність 1686 т/м3 проти 1330 т/м3, тобто на 21%. 43747 4 Молекулярна маса карбаміду 60,06, а меламіну 218,13; - меламін є більш термічне стійкою речовиною до 354°С. Після втрати аміаку при температурі вище 354°С утворюється безкисневий термостійкий полімер; - меламін на відміну від карабаміду практично не розчиняється у воді. За даними [6], стаття «меламін», розчинність його в 100 г води складає 0,5% (при 20°С) і 4% при 90°С проти 51,8% розчинності карбаміду. Завдяки цьому, азотовмісна лігатура не схильна до гідратації; - теплота згорання меламіну рівна 1976,2 кДж/моль, що істотно вище за теплоту згорання карбаміду 632,5 кДж/моль. Тому, присадка азотовмісної лігатури по заявленому предмету патенту знижує ступінь охолодження сталі в ковші порівняно з лігатурою по предмету патенту-прототипу; вміст азоту в меламіні 66,6% (у карбаміду 46,6%), що призводить до початкового підвищення змісту азоту в лігатурі. Таким чином, при використанні в якості азотовмісного компоненту меламіну, на відміну від карбаміду по патенту-прототипу, дозволяє: - виключити гідратацію азотовмісної лігатури; - використовувати в якості зв'язуючого цемент, тим самим виключивши попередню операцію нагріву лігатури з метою її грудкування; - запобігти додатковому окисленню сталі в процесі засвоєння лігатури; - підвищити температуру дисоціації азотовмісного компоненту і, таким чином, підвищити засвоєння азоту в сталі; - підвищити щільність азотовмісної лігатури (як за рахунок більшої щільності меламіну, так і за рахунок зниження змісту азотовмісної добавки в лігатурі). Для визначення ступеня засвоєння азоту рідкою сталлю, а також технологічних властивостей лігатури, були виготовлені зразки азотовмісної лігатури (співвідношення компонентів приведені в таблиці), які надалі застосовувалися при виплавці високолегованих сталей. В якості наповнювача використовувались некондиційні фракції феромарганцю, що утворились, як відходи при його подрібненні і розсіві, що виключило операцію подрібнення наповнювача. Для зв'язки компонентів лігатури використовувався портландцемент в кількості 8,5% (понад 100% основних компонентів лігатури). Найбільший ступінь засвоєння азоту рідкою сталлю досягається при вмісті меламіну в азотовмісній лігатурі 12-14%. 5 43747 6 Таблиця № п/п Технологічні властивості азотовмісної лігатуСтупінь зари Вміст азоту, в своєння азоту рідкою сталлігатурі, % Розмір кусФеромарЩільність, лю, % КарбамідМеламін ка, 3 ганець г/см мм Прототип 15 5,6 50 6,9 16 Запропонована лігатура 89 11 6,7 50 7,3 36 88 12 6,6 50 8,0 39 87 13 6,6 50 8,7 39 86 14 6,5 50 9,4 39 85 15 6,5 50 10,0 37 84 16 6,4 50 10,6 37 83 17 6,3 50 11,3 32 Співвідношення компонентів в лігатурі % Феросилікомарганець 1 85 1 2 3 4 5 6 7 Джерела інформації: 1. Гасик М.И., Лякишев Н.П. «Физикохимия и технология електроферросплавов», Днепропетровск, Системные технологии. 2005. 2. Р.В. Самсонов. НИТРИДЫ, Киев, Наукова думка. 1969 р. 378 с. 3. Гасик М.И. Марганец. М.: Металургия, 1992р. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 4. А.с. СССР № 316761 «Способ азотирования марганцовистых сплавов». Перепелкин В.П., Лякишев Н.П., Гасик М.И., Рабинович А.В. и др. 5. Патент № 32538 UA. МПК (2006) С22С28/00. «Лігатура азотовмісна». А.В. Рабіновіч, Г.Н. Трегубенко, А.В. Пучиков, Г.А. Поляков, Н.В. Ігнатов - № и200711456; заявл. 16.10.2007; опубл. 26.05.2008, Бюл. № 10. 6. Химическая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, т. 3. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601