Порошковий дріт для ковшової обробки сталі

Реферат: UA 120000 U UA 120000 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі чорної металургії, а саме до ковшової обробки сталі. Компакт-матеріали у вигляді порошкового дроту, що містить фракціоновані компоненти наповнювача-сердечника в металевій (сталевий) оболонці заданого типорозміру, широко застосовуються в практиці чорної металургії [1]. Кальцій є хімічно-активним елементом по відношенню до домішок кисню і сірки в залізовуглецевих розплавах, утворюючи термодинамічно міцні оксидні, сульфідні і оксисульфідні неметалеві включення в сталі. Кальцій не розчиняється в рідкому залізі через високу пружність пари і легко випаровується при t≥1500 °C. Для подавления процесу випаровування кальцію використовують його сплави з кремнієм, алюмінієм та ін. (див. патент України № 89504), або добавки - флегматори металеві (сталь, чавун та ін. - патент України № 29322) і шлакоутворюючі (вапно, доломіт та ін. - патент України № 76953, SU № 1776217А3) - [2]. Ефективність ковшової обробки сталі кальцієм прийнято рахувати за ступенем його засвоєння (залишковий вміст), що справедливо для інших елементів, які розчиняються в сталі. Вміст кальцію в сталі не перевищує 0,001-0,003 % незалежно від кількості його присадок в металевий розплав [3]. Позитивний ефект кальцію проявляється в процесах розкислення, десульфурації металу і модифікування неметалевих включень в сталі. У зв'язку з цим в основу корисної моделі поставлена задача підвищення технологічної ефективності ковшової обробки сталі кальційвмісними порошковими дротами з добавками шлакоутворюючих матеріалів, що забезпечують зниження втрат кальцію при випаровуванні і окисленні для підвищення його реакційної здатності при розкисленні і десульфурації сталі. Поставлена задача вирішується тим, що порошковий дріт для ковшової обробки сталі, що містить кальцій металевий (Самет), додатково містить карбонат кальцію СаСО3 при співвідношенні основних інгредієнтів (мас. %): СаСО3 30-50 Ca 50-70 і може містити вуглецевмісні матеріали (ВУГМ) при співвідношенні: ВУГМ: СаСО3=1: (6-10) при використанні вугілля, коксу, графіту і крейди. Для зниження ступеня окислення кальцію вуглекислим газом, що утворюється при розкладанні карбонату кальцію, використовують вуглецеві матеріали - антрацитовий штиб, коксовий дріб'язок, газове вугілля в еквівалентних кількостях за вуглецем. Карбонати кальцію адекватні карбонату лужноземельних металів (ЛЗМ) у вигляді сухоповітряної мінеральної сировини - крейди, вапняку, магнезиту, доломіту, стронцію, баріциту, бенстоніту. Металевий кальцій використовують як в чистому вигляді, так і у вигляді його сплавів з кремнієм і алюмінієм. Фізико-хімічна суть запропонованої корисної моделі полягає в тому, що механізм рафінування реалізується в дві стадії: утворення нижчого оксиду кальцію з високою реакційною здатністю (Са2О) і взаємодія його з домішковими елементами (кисень, сірка) в сталі в залежності від окислення металевого розплаву. Механізм розкислення окисленого металевого розплаву реалізується за схемою: СаСо3 → СаО + СО2 ↑ (1) Са + СО2 ↑ → 2СО ↑ (2) Са + СаО → Са2О (3) Са2О + Оме → 2СаО (4) ………………………… Σ: СаСО3 + Са + С + Оме → 2СО ↑ + 2СаО (5) Відповідно до балансової реакції (5) співвідношення С: Са: СаСО3=1: (3-4): (6-10) при адсорбційній ємності за киснем Аo-14,3 %. Механізм десульфурації розкисленого металевого розплаву при співвідношенні Sме ≥ 2Oме СаСо3 → СаО + СO2 ↑ (1) СО2 ↑ + С → 2СО ↑ (6) СаО + Са → Са2О (3) Са2О + Sмe → CaOCaS (7) Σ: СаСО3 + Са + С +Sме → 2СО ↑ + CaOCaS (8) При тому ж співвідношенні основних інгредієнтів абсорбційна ємність за сіркою As=25,0 %. При одночасному процесі розкислення і десульфурації сталі кальцієм сумарна балансова реакція (5+8) має вигляд: 2(СаСО3) + 2(С) + 2(Са) + [О] + [S] → 4СО ↑ + 3CaOCaS (9) 1 UA 120000 U 5 10 15 20 25 30 35 Додаткові присадки кальцію для підвищення адсорбційної ємності визначаються сумарною реакцією (10): 2(СаСО3) + 2(С) + 8(Са) + 4[О] + 4[S] → 4СО ↑ + 6CaO4CaS (10) для якої Ао=10,3 % и As=20,5, при складі наповнювача (мас. %): СаСО3 (36,8) + Са (58,8) + вуглець (інше). На відміну від прототипу (ПУ № 103997), де використовують свіжообпалене вапно з високою гігроскопічністю, знижує ефективність рафінування сталі, сухоповітряні карбонати ЩЗМ є високотехнологічними матеріалами. Утворені по реакціях (5) оксиди кальцію і оксисульфіди кальцію (реакція 8) є твердими неметалічними включеннями в сталі, для переведення яких в рідкорухливий стан при температурах рідкої сталі і в глобулярні в готовому металі необхідно отримувати евтектичні фази типу силікатів або алюмінатів кальцію [3]. Ці умови реалізуються при розкисленні сталі сплавами феросиліцію або фероалюмінію, що забезпечують утворення силікатів типу 3CaO2SiO=(Тпл ≤ 1350 °C) і алюмінатів 3СаО2Аl2О3 (Тпл ≤ 1400 °C), розчиняють оксиди і оксісульфіди кальцію, що утворюють глобулярні неметалеві включення. Дослідно-промислове випробування проведено в електросталеплавильному цеху ЗАТ "АзовЕлектроСталь" при розкисленні сталі марки 10ГЛ на випуску в 30-тонному стальковші сплавами феросиліцію ФС45, що відповідає складу інтерметаліду FeSi2 [4], в кількості 1,3 кг/т і при введенні порошкового дроту в кількості 1,0 кг/т (за наповнювачем), що містить гранульовану крейду, металевий кальцій і коксовий дріб'язок при співвідношенні компонентів СаСО 3 (мел): Самет: УГМ (коксик) = 8: 6: 1 з металу видаляється кисню 1000,0 ррm, сірки 170 ррm і неметалевих включень в кількості 3,6 кг/т, що містять (мас. %) 39,5SiO2+36,8CaO+23,7CaS, відповідають складу рідкорухливих оксісульфідних силікатів кальцію. Отже, існує причинно-наслідковий зв'язок новизни корисної моделі і високою технікоекономічною ефективністю при розкисленні і десульфурації сталі. Джерела технічної інформації: 1. Дюдкин А.А., Бать С.Ю., Гринберг С.Е. и др. Внепечная обработка расплава порошковыми проволоками, Донецк 2002, 296 стр. 2. Смеси присадочные металлургические ТУ У 20.5-13533123-001: 2012. 3. Белов Б.Ф., Троцан А.И., Бородецкий И.Л., Крейденко Ф.С., Кобец B.C., О механизме рафинирования при ковшевой обработке стали. Бюл. "Черная металлургия" 2014 № 12, 27-33. 4. Белов Б.Ф., Троцан А.И., Бородецкий И.Л., Крейденко Ф.С., Паренчук И.В. Структурнохимический анализ дуплекс-системы силикаты-силициды железа. Бюл. "Черная металлургия" 2013 № 10, 31-37. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 1. Порошковий дріт для ковшової обробки сталі, що містить кальцій металевий, який відрізняється тим, що додатково містить карбонат кальцію (СаСО 3), при співвідношенні основних інгредієнтів, мас. %: СаСО3 30-50 кальцій металевий 50-70. 2. Порошковий дріт за п. 1, який відрізняється тим, що карбонат кальцію використовується у вигляді крейди. 3. Порошковий дріт за будь-яким з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що додатково містить вуглецевмісні матеріали в співвідношенні вуглецевмісні матеріали:карбонат кальцію 1:(6,010,0). 4. Порошковий дріт за будь-яким з пп. 1, 2, 3, який відрізняється тим, що як вуглецевмісні матеріали використовується(ются) вугілля, кокс, графіт. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2