Брикет для розкиснення сталі

1 Брикет для розкиснення сталі, що складається з розкиснювача і обважнювача, який відрізняється тим, що як розкиснювач використовують стружку алюмінієвмісного матеріалу, а як обважнювач використана стальна стружка, в мас % алюмінієвмісний матеріал 10-90, стальна стружка - решта 2 Брикет за п 1 який відрізняється тим, що ЩІЛЬНІСТЬ брикетів складає (2,5-ь5,5)-103 кг/м 3 Винахід відноситься до чорної металурги, зокрема сталеплавильного виробництва, і може бути використаний для розкислення і легування сталі алюмінієм Відома алюмінієва чушка, що використовується для розкислення сталі, яка з метою прискорення її розплавлення виконана з трьома подовжніми ребрами і що має в поперечному перетині пелюсткову форму [1] У зв'язку з малою ЩІЛЬНІСТЮ алюмінію, чушка плаває на поверхні металу, а розплав алюмінію розтікається по поверхні і значна частина його окислюється киснем атмосфери, при наявності шлаку алюміній взаємодіє з оксидами, що визначає низьке засвоєння розкислювача металом Відома чушка для розкислення сталі алюмінієм, що складається з шару алюмінію і шарів чавуна, замкнених у сталеву оболонку, а шар алюмінію розташований асиметрично в середній частині між шарами чавуна, що забезпечує більш суттєве первинне занурення чушки в рідкий метал [2] Недолік відміченої чушки полягає в складності виготовлення і в тому, що металева оболонка до її розплавлення перешкоджає взаємодії алюмінію з рідким металом, а після розплавлення оболонки складові розпадаються і алюміній, знаходячись на поверхні рідкого металу, взаємодіє з киснем атмосфери і киснем оксидів шлаку, що обмежує частку розкислювача, взаємодіючого з металом Відома чушка для розкислення сталі алюмінієм, прийнята за прототип, що складається з шару алюмінію, обважена шаром чавуна, причому обважнююча складова розміщена в середині чушки, а шар алюмінію рівномірно розподілений по поверхні [3] Враховуючи той факт, що ЩІЛЬНІСТЬ твердого чавуна менше ЩІЛЬНОСТІ рідкого металу, а алюміній істотно легше сталі, чушка тільки частково занурюється в метал Причин, через які не можна досягнути більш високого засвоєння алюмінію полягають в тому, що значна частина алюмінію витрачається на взаємодію з киснем повітря і оксидів шлаку і викликає високий чад алюмінію Крім відміченого, використання як обважнювати складова чавуна приводить до внесення в метал істотної КІЛЬКОСТІ вуглеводу і фосфору Внесення в метал вуглеводу обмежує використання чушок при виплавці низько вуглецевих сталей, а додаткове надходження фосфору обмежує використання прототипу при виплавці якісного металу, так як 100% фосфору чавуна переходить в сталь У основу винаходу поставлене завдання удосконалення чушки, в якому рахунок зміни компонентів, їх процентного співвідношення і ЩІЛЬНОСТІ досягає більш повне засвоєння алюмінію і поліпшення якості сталі Поставлене завдання досягається тим, що в об'єкті призначеному для розкислення і легування сталі, що складається з алюмінію і обважнювача, ВІДПОВІДНО ДО винаходу як обважнююча складова, використана сталева стружка, а як алюміній застосовували стружку алюмінієвмістного матеріалу при такому співвідношенні компонентів, в масових відсотках стружка алюмінієвмістного матеріалу 10-90, сталева стружка - інше, крім того ЩІЛЬНІСТЬ брикетів становить 2,5-5,5г/см3 (2500-5500кг/м3) 00 (О 61821 Застосування як початкових матеріалів стружки, що поділяється надалі пресуванню, дозволяє в широкому діапазоні регулювати ЩІЛЬНІСТЬ, забезпечуючи необхідне занурення об'єкта в розплавлений метал Відмічений об'єкт в технічній літературі прийнято називати брикет [4] Крім відміченого, стружка є легковаговим матеріалом, який при короткочасному контакті з рідким металом розплавляється Фізико-хімічна механіка взаємодії розкислювача з рідким металом полягає в тому, що в брикеті є пустоти і в частині, занурений в метал, по цих порах рідкий метал проникає у внутрішній об'єм, при контакті з алюмінієвою стружкою, остання плавиться, і алюміній засвоюється металом, знижуючи температуру його плавлення, тоді як сталева стружка ще знаходиться в твердому стані (температура плавлення порядку 1520 С і запобігає сплиттю і виділенню алюмінію в окрему фазу) При наявності на поверхні металу шлаку, частина брикету, навантажена в метал, буде взаємодіяти з розплавом за описаним механізмом, а частина брикету, що знаходиться в шлаку з урахуванням більш високої в'язкості ОКСИДНИХ розплавів і істотним тепловбиранням, брикет покривається твердою шлаковою кірочкою (гарнісажем), яка запобігає не тільки витіканню алюмінію, але і істотно знижує взаємодію алюмінію з оксидами шлаку По мірі розплавлення стальної складової в рідкому металі частина брикету, та, що знаходиться в шлаку, під дією сил гравітації занурюється в метал до повного розплавлення і засвоєння металом Відмічений механізм взаємодії брикетів з металом сприяє більш високому засвоєнню алюмінію, а використання як обважнювача сталевої стружки не приводить до збільшення в металі вуглеводу і фосфору, так як вміст їх в стружці, як правило не перевищує в сталі, що виплавляється Відмічене дозволяє використати брикети з низьким змістом алюмінію для розкислення і одночасно для охолоджування металу Виготовляють брикети таким чином для технологічності виробництва брикетів стружку заздалегідь подрібнюють і нагромаджують в різних ємностях Подрібнення стружки доцільне для більш повного використання об'єму матриці при засипці початкового матеріалу і запобігання кострєнія матеріалів у бункерах У виконаних випробуваннях стружку подрібнювали до 0,10-2мм, однак при виробництві брикетів великих розмірів і використанні більш могутніх пресів з великим ходом пуансона фракцію стружки доцільно збільшити 3 букерів вагову порцію кожного інгредієнта видають в дозуючу ємність, з якої и завантажують в матрицю преса і пуансоном стискають з фіксованим зусиллям Після стиснення сформований брикет виштовхують в транспортуючу коробку У сталеплавильному цеху брикети завантажують в сталерозливний ківш за існуючою технологією, зокрема, в конвекторному цеху їх приймають, передають і присаджують по тракту феросплавів У процесі випробувань виготовляли брикети розмірами (діаметр - висота) 30-30, 50-50, 100-100 і 100-150мм на промисловому автоматичному пресі Б6234 з максимальним зусиллям 2,510 Па і універсальній машині УИМ-5А В табл 1 приведені результати випробування брикетів з рівним зміс том алюмінієвої стружки і обважнювача з ЩІЛЬНІСТЬ ВІД 2,0г/см3 до 6,0г/см3 Як оцінний критерій вибраний відсоток засвоєння алюмінію металом і візуальне спостереження характеру розплавлення брикетів присаджених на метал На основі виконаного дослідження встановлено, що при ЩІЛЬНОСТІ брикетів 2,5г/см3 засвоєння алюмінію становить 32,8-40,2% і зростає зі збільшенням змісту обважнюючої складової (сталевої стружки) Подальше зменшення ЩІЛЬНОСТІ брикетів (2,4г/см ) приводить до істотного зниження відсотка засвоєння алюмінію Наприклад, при ВМІСТІ алюмінію в брикетах 10% (варіант 1, табл 1) засвоєння знизилося в два рази, при ЗМІСТІ алюмінію 90% (варіант 5) засвоєння алюмінію знизилося в 6,8 рази Відмічене пов'язане з тим, що внаслідок термічного впливу брикети розсипаються на поверхні металу і значна частина алюмінію окислюється киснем повітря, а при контакті зі шлаком витрачається через взаємодію з оксидами шлаку Зі збільшенням ЩІЛЬНОСТІ брикетів більше за 2,5г/см3 засвоєння алюмінію збільшується у всьому діапазоні складу брикетів (варіант 1-5), досягаючи максимальних значень, подальше збільшення ЩІЛЬНОСТІ брикетів приводить до деякого зниження засвоєння алюмінію до максимально можливої ЩІЛЬНОСТІ для варіанту 3, 4, 5 В брикетах, що містять 10% і 30% алюмінієвих стружки з ЩІЛЬНІСТЮ 5,6г/см3, відмічається різке зниження засвоєння алюмінію (варіант 1, 2), яке пов'язане з сповільненням плавлення брикетів Внаслідок огляду витягнутих з поверхні металу брикетів встановлено, що сповільнення плавлення пов'язане з тим, що при досягненні ЩІЛЬНОСТІ брикетів 5,6 г/см , рідкий метал не проникає у внутрішні шари брикету через істотне зменшення пір Плавлення брикету набуває поверхневого характеру з одночасним істотним прогріванням внутрішніх об'ємів, що приводить до випереджального плавлення алюмінію і окислення його киснем повітря Отже, брикети, що містять 10-90% алюмінієвої стружки і ЩІЛЬНІСТЮ В інтервалі 2,5-5,5г/см3 (2500-5500кг/м3) плавляться з проникненням металу по порах в об'єм брикету, більш раннім плавленням алюмінію, взаємодією його з проникаючим по порах металом із захищаючим ефектом, що входять до складу брикетів сталевої стружки Приведемо приклад конкретного використання брикетів, що пропонуються в промислових умовах при розкисленні сталі Зсп Брикети присаджували в метал при зливі його в сталерозливочний ківш спільно з іншими розкислювачами, що подаються з бункерів в черговості за мірою спорідненості до кисню У промислових випробуваннях використали брикети діаметрів 100мм, висотою 100-150мм і ЩІЛЬНІСТЮ 2,5-5,5г/см3 Для оцінки ефективності використання брикетів одночасно проведені плавки з розкисленням металу обважненим чавуном, чушками алюмінію (прототип) і чушками первинного алюмінію марки АВ87 (аналог) У табл 2 представлені результати проведених плавок за величиною засвоєння алюмінію з перерахованих матеріалів при введені їх з розрахунку О.Экгл" На практиці витрата алюмінію на плавку коливався в межах 0,088-0,091 кгл" Із аналізу результатів випробування слідує, що ВІДМІТНІ ознаки запропоно 61821 ваного технічного рішення сприяють більш повному засвоєнню алюмінію, яке становило 40,9-50% в порівнянні з 32,9% при використанні прототипу і 20,2% при використанні чушкового алюмінію АВ87 (табл 2) Брикет, що таким чином заявляється для розкислення сталі алюмінієм дозволяє поліпшити якість сталі за рахунок більш повного засвоєння алюмінію, більш низького вмісту фосфору, відсутності навуглецюванню металу, крім того, виготовлення брикетів методом пресування знижує енер говитрати на виробництво чушок з рідких складових Джерела інформації 1 Авт свід СРСР 759170 МКВ с21с7/06, 1978р 2 Патент РФ №2152440 МПВ с21с7/06, 2000р 3 Авт свід СРСР 1089147, МПВ с21с7/06, 1984р 4 Политический словарь (ред Кол А Ю Ишинский) (Гл ред) и др - 3-е изд перераб И доп 1989-656с) Таблиця 1 Засвоєння алюмінію в залежності від ЩІЛЬНОСТІ І складу брикетів Склад брикетів, % В-нт Алюмінієвої Сталевої № стружки стружки 1 10 90 2 ЗО 70 3 50 50 4 70 ЗО 5 90 10 5 Відсоток засвоєння алюмінію в брикетах ЩІЛЬНІСТЮ, Г/СМ' 2,4 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 5,6 19,8 16,4 17,6 12,0 4,8 40,2 39,6 38,2 36,6 32,8 40,8 41,4 49,4 55,2 46,8 43,2 40,2 58,0 52,6 45,8 54,6 65,4 44,4 46,4 62,6 47,6 62,0 54,0 38,7 50,2 44,2 22,6 20,0 Таблиця 2 Результати випробування брикетів на промислових плавках Зміст стружки, % Вигляд розкиПрисаджено Склад алюмінію в Засвоєно Поведінка додатків в слювача КОВШІ алюмінієвої сталевої алюмінію, кгл" ківшевій пробі, %алюмінію, % Брикети ЗО 10 0,88 0,90 0,88 0,91 0,88 0,043 0,045 0,044 0,042 0,036 48,9 50,0 50,0 46,2 40,9 ЗО 70 0,88 0,029 32,9 87 8 0,88 0,18 20,2 90 70 50 50 70 90 Фероалюміній (прототип) Чушки алюмінію АВ87 10 ЗО Комп'ютерна верстка Т Чепелєва Підписне Плавляться за (8-И0)с Плавляться за (8-И0)с Плавляться за (6-ь8)с Плавляться за (6-ь8)с Плавляться за (4-ь6)с Плавляться протягом (40-ь60)с Плавляться протягом (40-ь80)с Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119