Порошковий дріт для десульфурації чавуну

1. Порошковий дріт для десульфурації чавун у, що складається з металевої оболонки та заповнювача із порошкоподібного сплаву системи залізо 36927 Дослідження цих сплавів свідчить про те, що головними їх структурними складовими є кремній, лебоіт (FeSi2) та силіцид магнію (Mg2Si). У структурі твердого сплаву кремній та лебоіт знаходяться у вигляді крупних зерен, між якими знаходяться дрібні включення силіциду магнію. Саме у них зосереджена головна кількість магнію, що присутній у складі сплаву. Температура плавлення силіциду магнію становить 1102°С, що значно нижче температур плавлення оточуючи х його лебоіту та кремнію, які становлять відповідно 1220°С і 1414°С. Тому розчинення силіциду магнію у чавуні протікає швидше, ніж розчинення більш тугоплавких фаз, що складають матрицю сплаву. При цьому бульбашки пари магнію, що виникають у чавуні, формуються внаслідок розчинення кожного з включень силіциду магнію окремо. Внаслідок малої кількості магнію у них бульбашки мають малі розміри та велику питому площу поверхні поділу з металом, що оброблюють. Завдяки цьому введення магнію в чавун у складі сплаву забезпечує високий ступінь використання магнію для десульфурації та модифікування металу. Але, незважаючи на високий ступень використання магнію, десульфурація чавун у магнієм, який вводять у метал у складі дроту запропонованого складу, пов'язана з невиправдано високою вартістю обробляння. Це обумовлено тим, що разом з магнієм у метал потрібно вводити велику кількість кремнію та заліза, що входять до складу сплаву, а також металевої оболонки. Для зниження витрат на десульфурацію металу доцільним є використання сплавів з більш високим вмістом магнію. Але збільшення вмісту магнію у сплаві призводить до того, що у обмеженому об'ємі металу, де має місце руйнування металевої оболонки дроту, одночасно виникатиме значно більша кількість бульбашок пари магнію. Це веде до високої імовірності зіткнення бульбашок під час руху у металі та швидкого їх укрупнення, внаслідок чого підвищення вмісту магнію у сплаві понад 15%, як правило, супроводжується швидким зниженням ступеня використання магнію для десульфурації чавуну. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення порошкового дроту для десульфурації та модифікування чавуну, у якому за рахунок використання сплавів з оптимальною структурою високий ступень використання магнію для десульфурації чавун у може бути досягнутий при значно вищому вмісті магнію у сплаві. Внаслідок цього з'являється можливість суттєво знизити витрати на обробляння. Поставлена задача вирішується тим, що порошковий дріт складається з металевої оболонки та заповнювача із порошкоподібного сплаву системи залізо-кремній-магній, згідно з винаходом, вміст магнію у сплаві становить 16-35%, до того ж у стр уктурі твердого сплаву не менше ніж 50% ма гнію сконцентровано у включеннях силіциду магнію, розмір яких не перевищує 0,05 мм. Доцільно також, щоб сплав системи залізокремній-магній додатково містив кальцій, алюміній, барій, титан та РЗМ у кількості 2-10%. Уникнути зменшення ефективності використання магнію при застосуванні сплавів з підвищеним вмістом реагенту можна у випадку, якщо розмір бульбашок, що виникають у металі, значно зменшується та високий ступень використання магнію має місце ще при утворенні бульбашок під час розчинення включень силіциду магнію. Експериментально доведено, що досить високий ступень використання десульфуратора при використанні багатих на магній сплавів може бути досягнутий у випадку, коли у структурі твердого сплаву не менше 50% магнію сконцентровано у включеннях силіциду магнію, розмір яких не перевищує 0,05 мм. Використання сплавів з вмістом магнію, меншим ніж 16%, пов'язано з помітним підвищенням витрат на десульфурацію металу за рахунок вартості кремнію та заліза у сплаві, а також металевої оболонки дроту. Використання сплавів з вмістом магнію, більшим за 35%, також пов'язано зі збільшенням витрат на обробляння чавуну. Це пов'язано з тим, що централізоване промислове виробництво таких сплавів феросплавними заводами не ведеться, а виплавляння дрібних їх партій в умовах металургійних та машинобудівних підприємств пов'язано із значними технічними труднощами та високою вартістю сплавів. Приклад: Для оцінки технічного результату від використання для позапічної десульфурації чавуну порошкового дроту запропонованого складу була виконана низка експериментів у 100-т ковшах. В усі х випадках температура чавун у під час обробляння знаходилась у межах 1310-1350°С. Під час експериментів сплави вводили у метал у вигляді порошкового дроту діаметром 10 мм, оболонка якого була виготовлена із сталі 08Ю товщиною 0,4 мм. Швидкість введення дроту у метал змінювалась у межах 1,8-2,2 м/с. Результати виконаних експериментів, дані про хімічний склад сплавів, які були використані в якості десульфураторів, та про витрати на реагент наведені у таблиці. Вибіркові дослідження структури сплавів запропонованого складу довели, що 70-90% загальної кількості магнію присутні у структурі сплавів у вигляді включень силіциду магнію, розмір яких не перевищує 0,05 мм. Аналіз наведених у таблиці результатів експериментальних досліджень доводить, що використання запропонованого винаходу дає змогу досягти високого ступеня використання магнію для десульфурації чавуну при підвищеному вмісті магнію у сплаві, суттєво знизити витрати на реагент та загальну вартість глибокої позапічної десульфурації чавун у. 2 74 75 1 3 72 71,5 3 4 5 * Залишок - залізо 73,5 2 Маса чавуну, т Номер досліду 39 32 25 18 12 Магній 58 57,1 54,5 51,4 46,4 Кремній 3,5 4,1 2,3 1,5 Кальцій Хімічний склад сплаву, %* 0,2 0,95 1,2 0,86 0,9 Алюміній 0,023 0,025 0,024 0,024 0,026 Початковий 0,012 0,011 0,008 0,009 0,010 Кінцевий Вміст сірки, % Результати експериментальних досліджень 430 430 445 480 600 Дроту, м 0,168 0,167 0,163 0,162 0,160 Магнію, кг/т Витрати 4,11 2,87 3,18 3,72 4,70 Витрати на реагент, у.о./т Таблиця 36927 36927 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4