Дріт для присадки магнію у розплави на основі заліза

Дріт для присадки магнію у розплави на основі заліза, який складається з металевої оболонки і порошкового заповнювача, що містить магній, кремній та залізо, який відрізняється тим, що порошковий заповнювач додатково містить марганенць, а магній до складу заповнювача вводять у суміші зі сплавом кремнію, заліза та марганцю при наступному співвідношенні, мас.%: магній 10...35 сплав кремнію с залізом та марганцем 65...90, причому вміст магнію у складі дроту становить 5...20мас.%. Корисна модель відноситься до галузі чорної металургії, зокрема до позапічної десульфурації чавуну порошкоподібними реагентами. Відомий порошковий дріт для позапічної обробки чавуну, який складається з металевої оболонки товщиною менше 1 мм, заповненої металевим магнієм [Патент США №4205981, опубліковано 3.06.1980р.]. Цей дріт не може бути ефективно використаний для обробки чавуну в умовах металургійних підприємств з наступних причин. Магній має температуру випаровування 1107°С, а тиск пари магнію при температурах позапічної обробки рідкого чавуну (125О...145О°С) становить 2,8... 10,6атм. Тому знаходячись в складі дроту в чистому вигляді, магній швидко та бурхливо випаровується, залишаючи розплав у вигляді дуже великих бульбашок пари або навіть безперервного струменя. Все це супроводжується піроефектом та надмірним пилогазовиділенням над ковшем і призводить до дуже низького ступеня використання магнію на десульфурацію та підвищеним витратам Дроту. Відомий також дріт для присадки магнію у розплави на основі заліза, який складається з металевої оболонки і порошкового заповнювача, що містить механічну суміш 20...40% порошку магнію та 80...60% обпеченого доломіту [Авторське свідоцтво СРСР №1655996, опубліковано 15.06.1991р.]. При його використанні відбувається глибинна пасивація магнію інертною добавкою - обпеченим доломітом, що дає можливість стримувати швид кість випаровування магнію та зменшити кількість пари магнію, яка надходить у розплав. Але цей дріт також не забезпечує ефективного використання поданого у метал магнію. При вказаному складі заповнювача дроту магній надходить у метал, що обробляється, у вигляді безперервного струменя пари, дроблення якого на окремі бульбашки відбувається у об'ємі металу. У цих умовах розмір бульбашок пари магнію, що виникають у металі, визначається тільки величиною міжфазного натягу на межі поділу пари магнію з чавуном. Великий розмір виникаючих при цьому бульбашок приводить до того, що під час руху до поверхні розплаву основна частина магнію не може бути витрачена при протіканні реакції десульфурації. Не прореагувавша пара магнію згорає у атмосфері над ковшем, що супроводжується утворенням великої кількості пилегазових викидів. Все це значно погіршує ступінь використання магнію і також призводить до підвищених витрат дроту. Найбільш близьким по технічній суті та досягаемому ефекту до заявляемого є дріт, який складається з металевої оболонки і порошкового заповнювача, що містить магній у вигляді сплаву з кремнієм в співвідношенні 1::(ї,5...3,0) та залізом [патент України №31893А, опубліковано 15.12.2000 р., Бюл. №7-11]. Використання магнію у вигляді сплаву з кремнієм та залізом призводить до зменшення розміру бульбашок пари магнію та більш ефективному використанню магнію для позапічної десульфурації ніж в попередніх способах, CD о> 6743 але при цьому використання магнію в заповнювачі дроту у вигляді вже готового сплаву з кремнієм та залізом не дозволяє синхронізувати час вивільнення магнію в розплав з часом розплавлення сплаву, що може призводити до утворення пари магнію всередині дроту та розриванні оболонки дроту на недостатній глибині і, як слід, зниженню ефективності використання магнію В дроті також не визначено співвідношення між складовими частками, що не дає змогу стабільно забезпечувати необхідну жорсткість дроту для його введення на достатню глибину, щоб реакцією взаємодії магнію з розплавом був охоплений максимальний об'єм металу в ковші Невизначеність між вмістом магнію в порошковому заповнювачі та вмістом заповнювача в дроті також не дозволяє синхронізувати час вивільнення магнію в розплав з часом розплавлення сплаву Відсутність в складі заповнювача дроту марганцю дещо загальмовує процес утворення в середині дроту залізокремніймагнієвої лігатури, а також не дає можливості після обробки отримувати чавун зі спеціальними властивостями В основу заявляємої корисної моделі поставлена задача удосконалити дріт для присадки магнію у розплави на основі заліза шляхом зміни складу заповнювача порошкового дроту за рахунок додаткового включення в склад марганцю і використанням магнію не у вигляді сплаву з кремнієм та залізом, а у вигляді суміші зі сплавом заліза, кремнію та марганцю, встановленням визначених оптимальних співвідношень і залежностей як між складовими частками порошкового заповнювача, так t всього дроту в цілому Рішення цієї задачі дає змогу по мірі надходження дроту в рідкий розплав значно збільшити час розплавлення оболонки дроту, знизити швидкість та інтенсивність випаровування магнію, зменшити розмір бульбашок пари магнію Це дозволить підвищити ступінь використання магнію, забезпечити стабільно високий рівень десульфурацп, знизити витрати дроту, значно покращити екологію при позапічній обробці чавуну та отримувати чавун зі спеціальними властивостями Суть корисної моделі полягає в тому, що в дроті для присадки магнію у розплави на основі заліза, який складається з металевої оболонки і порошкового заповнювача, що містить магній, кремній та залізо, порошковий заповнювач додатково містить марганець, а магній до складу заповнювача вводять у суміші зі сплавом кремнію, заліза та марганцю при наступному співвідношенні, мас % магній 10 35 сплав кремнію із залізом та марганцем 65 90, причому вміст магнію у складі дроту становить 5 20мас% Спільними З прототипом суттєвими ознаками заявляємої корисної моделі є такі - металева оболонка, - порошковий заповнювач, що містить магній, кремній та залізо ВІДМІННИМИ ВІД прототипу суттєвими ознаками заявляємої корисної моделі є такі - додаткове включення в склад заповнювача дроту марганцю, - введення магнію в склад заповнювача у суміші зі сплавом кремнію із залізом та марганцем, - вміст магнію у складі дроту становить 5 20мас% Наведені ВІДМІННІ ознаки є необхідними й достатніми для всіх випадків, на котрі розповсюджується об'єм правового захисту корисної моделі Між сукупністю суттєвих ознак заявляємої корисної моделі та досягаємим технічним результатом - підвищенням ступеня використання магнію, забезпеченням стабільно високого рівня десульфурацп, зниженням витрат дроту, значним покращенням екології при позапічній обробці чавуну та отриманням чавуну зі спеціальними властивостями - є причинно-наслщковий зв'язок, який пояснюється наступним чином При введенні порошкового дроту із заповненням сумішшю магнію та сплаву кремнію, заліза та марганцю в розплав рідкого чавуну всередині дроту відбувається хімічна реакція між компонентами суміші й утворюється сплав магнію з залізом, кремнієм та марганцем На перебігання цих ХІМІЧНИХ реакцій витрачається велика КІЛЬКІСТЬ тепла, що відбирається від оболонки проволоки, яка, в свою чергу, швидко нагрівається по мірі входження в розплав Таким чином, час розплавлення оболонки дроту значно збільшується, що дає йому змогу занурюватись на більшу глибину й реакцією взаємодії магнію з розплавом буде охоплений максимальний об'єм металу в ковші Як було встановлено проведеними дослідженнями, час розплавлення металевої оболонки дроту із заповненням готовим феросілікомагнієвим сплавом при температурі рідкого чавуну 1450°С становить 2,0с, а тієї ж оболонки дроту із заповненням сумішшю магнію та сплаву кремнію, заліза та марганцю - 4,2с При використанні дроту наведеного складу синхронізуються в часі процеси вивільнення магнію в розплав і розплавлення сплаву заповнювача, не допускаючи утворення пари магнію всередині дроту або вивільнення заповнювача в рідкий чавун в твердому стані, адже в цьому випадку при розплавленні оболонки утворений із суміші магнієвий сплав завжди буде в рідкому стані Використання дроту з таким складом заповнювача дозволяє по мірі його надходження в рідкий чавун значно знизити швидкість та інтенсивність випаровування магнію, зменшити розмір бульбашок пари магнію Утворюваний всередині дроту сплав магнію з залізом, кремнієм та марганцем однорідний і вивільняється в глибину розплаву без локальних зон, перенасичених магнієм, або навпаки В локальній зоні взаємодії з розплавом магній частково розчиняється, а частково утворюються маленькі бульбашки пари магнію, які піднімаючись вгору взаємодіють з сіркою і виносять сульфід магнію в шлак Розчинений в чавуні магній також реагує з сіркою, а продукти реакції бульбашки пари магнію виносять в шлак Визначене співвідношення в порошковому заповнювачі між магнієм та сплавом кремнію, заліза та марганцю (магній 10 35мас%, сплав кремнію с залізом та марганцем - 65 90мас %) в дозволяє отримувати всередині дроту рівномірно однорідний сплав При недотриманні означених меж співвідношення між цими компонентами сплав буде неоднорідним, окремі його частки можуть бути перенасичені магнієм, а ІНШІ містити його недостатньо, що призводить до піроефекту, викидам та нестабільним ре 6743 зультатам при використанні дроту Вміст магнію в складі дроту у вказаних межах (5 20мас %) дозволяє охопити реакцією взаємодії магнію з залізовуглецевим розплавом весь об'єм ковшу без викидів та барботажу зі спокійним перебіганням процесу десульфурації й без утворення локальних зон розплаву з надмірним, або недостатнім вмістом магнію, що призведе до надмірних витрат Присутнгсть в складі заповнювача дроту марганцю прискорює процес утворення в середині дроту залізокремніймагнієвої лігатури, а також дає можливість після обробки отримувати чавун зі спеціальними властивостями, із підвищеними окремими їх показниками (МІЦНІСТЬ) Все це дозволяє значно підвищити ступінь використання магнію на десульфурацію, зменшуючи пилогазоутворення Проведений аналіз показав, що заявляема корисна модель має новизну та винахідницький рівень й саме зазначена сукупність суттєвих ознак забезпечує технічний результат - стабільно високий рівень десульфурації чавуну при низьких витратах магнію, поліпшення екологічного оточення та отримання чавуну зі спеціальними властивостями Готують порошковий дріт наступним чином Металеву стрічку профілюють в жолобоподібну оболонку Дозованими порціями з двох бункерів заповнюють оболонку порошком магнію та залізомарганецькремнієвого сплаву, які рівномірно розподіляються по жолобу оболонки Потім за допомогою роликових клітей обтискають оболонку і формують замок Готовий дріт намотується на котушку і поставляється у відділення обробки чавуну Комп ютерна верстка Н Лисенко На одному з металургійних підприємств проведено випробування заявляемого способу На установку десульфурації чавуну /УДЧ/ подається рідкий чавун в чавуновозних ковшах (МІСТКІСТЬ чавуну 100т), які встановлюються на постановочні місця під обробку Порошковий дріт з заповненням сумішшю магнію та залізокремніймар-ганцевого сплаву (магнію - 2г/м - 20%, залізокремніймарганце-вого сплаву - 100г/м - 80%, вміст магнію в складі дроту - 9%) вводиться за допомогою трайбапарату в рідкий чавун зі швидкістю 2,0 г/с Проведено 10 обробок Початковий вміст сірки в чавуні (Sn) в середньому становив 0,030%, кінцевий (SK) 0,005%, витрати магнію (q^g) склали 0,25кг/т Ступінь використання магнію на десульфурацію 0,76(S n -S K ) 1000 ) складає 76% ( K Mg-S = ЧМд Процес обробки чавуну перебігав спокійно, без викидів та барботажу Вміст марганцю в чавуні в середньому підвищився на 0,70%, що надало йому високих значень МІЦНОСТІ Й МОЖЛИВІСТЬ вико ристання за спеціальним призначенням При використанні в таких же умовах дроту, виготовленого по способу прототипу (склад сплаву в заповнювачі дроту 25% магнію, 62,5% кремнію, 12,5% заліза, заповнення дроту - 100г/м) кінцевий вміст сірки склав 0,015%, а ступінь використання магнію на десульфурацію - 45,6%, причому процес обробки супроводжувався піроефектом та надмірним пилогазовиділенням, вміст марганцю в чавуні не змінився Для отримання рівнозначного кінцевого вмісту сірки витрати магнію складуть 0,42кг/т, або будуть на 68% вищими 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