Брикет модифікатор-розкислювач сталі

Реферат: Брикет модифікатор-розкислювач сталі включає стружку алюмінійвмісного матеріалу і сталеву стружку. Додатково містить титан та карбід кремнію. UA 83601 U (54) БРИКЕТ МОДИФІКАТОР-РОЗКИСЛЮВАЧ СТАЛІ UA 83601 U UA 83601 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії і може бути використана для розкислювання та модифікації сталі при її плавленні і розливанні. Незмінним та особливо важливим процесом, що використовується у виробництві високоякісної сталі, є процес розкислення або видалення з підготовленого до розливання розплаву надлишкового кисню. Підвищений чи невідповідний існуючим вимогам вміст кисню в затверділому металі зумовлює продовження процесів окислення в ньому залишкового вуглецю з виділенням газоподібного оксиду вуглецю, аж до закінчення кристалізації злитка. При цьому в готовому продукті утворюється газова пористість, яка порушує його якісні показники і щільність. Відвіку відоме застосування для розкислювання сталі алюмінієвих чушок різної ваги і форми. Наприклад, за авторськими свідоцтвами СРСР № 759170, № 1093710, № 1135770 пропонувалися форми алюмінієвих чушок у вигляді пелюсток для прискорення їх розплавлення. Істотним недоліком алюмінієвих чушок є те, що через невисоку щільність алюмінію чушки без примусового занурення їх в ківш плавають на поверхні, розплав алюмінію розтікається по ній і значна його частина окислюється киснем атмосфери. Внаслідок наявності в ковші хімічно агресивного шлаку алюміній взаємодіє з оксидами, що призводить до низького засвоєння дефіцитного розкислювача металом, що виплавляється. Відомий розкислювач відповідно до вимог ГОСТ 295-98 "Алюміній вторинний". При застосуванні розкислювача для розкислення сталі в ковші вигар алюмінію досягає 80 %. Високий вигар обумовлений низькою (у порівнянні з рідкою сталлю) щільністю алюмінію, що приблизно в 2,8 рази нижче щільності рідкої сталі. Введений у ківш стандартний злиток алюмінію відтискується падаючим струменем металу на периферію ковша та 2-5 хвилин плаває на поверхні рідкого металу, інтенсивно окислюючись шлаками й киснем атмосферного повітря. Розкислення сталі відбувається на межі зіткнення нижньої грані злитка алюмінію і рідкої сталі. Неконтрольований вигар не забезпечує стабільного засвоєння алюмінію. Одним зі шляхів рішення питання зниження й стабілізації вигару алюмінію в ковші є збільшення щільності розкислювача до величин, порівнянних із щільністю рідкої сталі, що дозволить перенести зону протікання реакцій розкислення сталі з поверхні в глибину металу. Відомий також присадний матеріал для розкислювання рідкої сталі у вигляді сплаву заліза і алюмінію, з вмістом алюмінію 10-45 (ваг. %) (див. Ладьянов Н.Н.: Применение высокопроцентного алюминия для раскисления спокойной стали. "Сталь", 1961, №2). Використання фероалюмінію в порівнянні з чушковим алюмінієм має наступні переваги: краще засвоєння алюмінію і зниження витрати приблизно в два рази; зменшення неметалевих включень; отримання дрібнішого зерна при однаковій витраті алюмінію. Недоліком відомого присадного матеріалу є виникнення необхідності застосування при його виробництві спеціального дорогого устаткування. Крім цього технологія виробництва пов'язана з підвищеним вигорянням алюмінію, оскільки його розчинення в залізі вимагає високих температур, що значно перевищують температуру плавлення алюмінію. Також значні температури виробництва фероалюмінію призводять до підвищеної газонасиченості сплаву воднем та нітрогеном. Отже, всі переваги фероалюмінію, пов'язані з його використанням як розкислювача сталі, нівелюються дорожнечею виробництва і додатковим насиченням сталі воднем та нітрогеном. Перелічені недоліки усуває технічне рішення, що найближче до заявленого за технічною суттю і ефектом, який при цьому досягається, та вибране авторами за прототип (Див. патент України № 61821 А, МПК С22С 1/06, публ. 2003р.). Брикет для розкислення сталі містить стружку алюмінійвмісного матеріалу - 10-90 мас. % і решта - стружка сталі. Недолік прототипу полягає у тому, що стружка алюмінію, яка має розвинену поверхню, покрита оксидами глинозему. Оболонка з глинозему, що покриває алюміній при його окисленні, є міцною і тугоплавкою. В ній, при плавленні брикету в рідкій сталі в окислювальних умовах, рідкий алюміній утримується як в чохлі. Плівки глинозему, якими покритий досаджений матеріал, перешкоджають його рівномірному розподілу в розплаві і взаємодії з розчиненим киснем, що різко знижує ефективність розкислювальної здатності брикету. Крім цього описаному розкислювачу властиві: недостатньо високий ступінь засвоєння алюмінію; низька однорідність та дисперсність структури сталі, що формується при дифузному розпаді аустеніту в процесі охолодження готового продукту, що не дозволяє оптимізувати структурний стан сталі; невисокі механічні властивості готового продукту, пов'язані із значними розмірами аустенітного зерна. 1 UA 83601 U 5 10 15 20 25 30 35 В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення матеріалу для розкислення сталі шляхом оптимізації його якісного та кількісного складу, що забезпечить рівномірне і швидке розчинення алюмінію в рідкій окисленій сталі та підвищить ступінь його засвоєння. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що брикет модифікатор-розкислювач сталі, який включає стружку алюмінійвмісного матеріалу і сталеву стружку, відповідно до корисної моделі, додатково містить титан та карбід кремнію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: стружка алюмінійвмісного матеріалу 15-50; титан 0,1-6,00; карбід кремнію 0,1-1,0; сталева стружка - решта. Приведені вище відмінні ознаки є необхідними й достатніми у всіх випадках, на які розповсюджується об'єм правової охорони. Між істотними ознаками і технічним результатом підвищенням ступеня засвоєння алюмінію - існує причинно-наслідковий зв'язок, який виявляється у тому, що тільки сукупність істотних ознак є необхідною і достатньою для отримання технічного результату. Заявлені межі інгредієнтів є оптимальними і визначені дослідним шляхом. Вихід складових композиції за заявлені межі негативно впливає на її якісні характеристики. Додаткове введення в модифікатор-розкислювач сталі титану, який рівномірно розподіляється в об'ємі рідкого металу, позитивно впливає на кристалізацію металу у виливниці. Титан як модифікатор являється мікролегуючою добавкою, яка дає можливість отримати структуру зливка з більш подрібненим аустенітним зерном, що забезпечує його щільність, отже, значно покращує механічні властивості готових зливків. Присутність в складі розкислювача карбіду кремнію має наступні переваги: природна резистентність до окислення і властивість до регулювання вмісту вуглецю; висока спорідненість з киснем, при цьому його активність як розкислювача близька до активності алюмінію і навіть набагато більше, ніж окремо у кремнію та вуглецю; при розкисленні сталі усуває шкідливий вплив закису заліза та сприяє отриманню щільних зливків. Таким чином, представлений брикет модифікатор-розкислювач сталі в порівнянні з відомими аналогами і прототипом, зокрема, відрізняється багатофункціональністю, стопроцентним засвоєнням і ефективною взаємодією з розплавом. Крім цього зменшується кількість шкідливих домішок і газів в металі та розмір неметалічних включень, а також покращення їх морфології, подрібненням первинного зерна, утворенням більш однорідної структури, запобігає додатковому утворенню окисної плівки на стружці алюмінію, а в цілому - до глибшого розкислення сталі та стабілізації механічних властивостей кінцевої продукції. Брикети для розкислення сталі виготовляють таким чином. Необхідну кількість кожного інгредієнта подають в дозуючу ємність для приготування суміші, з якої її вивантажують в матрицю контейнера для імпульсного брикетування. Після чого сформований брикет за існуючою технологією направляють в сталерозливний ківш. Готовий брикет має наступні характеристики: вага - 18 кг, діаметр -290 мм, висота - 70-80 3 мм, щільність - 3,8 г/см . В масі брикету міститься 30 % алюмінію. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 Брикет модифікатор-розкислювач сталі, що включає стружку алюмінійвмісного матеріалу і сталеву стружку, який відрізняється тим, що додатково містить титан та карбід кремнію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: стружка алюмінійвмісного 15-50 матеріалу титан 0,1-6,00 карбід кремнію 0,1-1,0 сталева стружка решта. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2