Порошковий дріт для обробки рідкої сталі кальцієм

Реферат: UA 70789 U UA 70789 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії, а конкретніше до позапічної обробки рідкої сталі кальцієм у вигляді порошкових дротів. Відомий дріт для присадки кальцію у рідкий метал (патент №44819, бюл. №19 від 12.10.2009р.), який складається із сталевої оболонки товщиною 0,51-1,0 мм та порошкового наповнювача, який повністю складається із металевого кальцію, в тому числі в вигляді гранул, при масовому співвідношенні між складовими частками дроту: порошковий наповнювач -1232 %, сталева оболонка - 68-88 %. Крім того, наповнювач додатково містить вуглець в кількості 1,0-10,0 %. Недоліком цього дроту є те, що використання в дроті оболонки більшої товщини не вирішує проблеми підвищення засвоювання кальцію, тому що при розм'якшені оболонки дріт губить вертикальну жорсткість і наповнювач може вивільнюватись в невизначеній точці розплаву, в тому числі і на його поверхні, зростає вірогідність піроефекту та викидів рідкого металу, що викликає необхідність зниження швидкості подачі дроту. В цьому разі кальцій може реагувати тільки з поверхневими об'ємами металу, тим самим знижується ефективність використання кальцію на модифікування металу. В дроті повинно бути повне об'ємне заповнення, що обов'язково відмічається у всіх технічних умовах на виготовлення порошкового дроту, але визначений в формулі розбіг масового співвідношення між складовими частками дроту дозволяє мати незаповнений або переповнений дріт, що значною мірою знижує якість дроту та ефективність і стабільність його взаємодії з розплавом. Визначеність тільки кількості вуглецю в наповнювачі дозволяє використовувати вуглецевмісний матеріал низької якості з великим вмістом золи та шкідливих домішок, що також знижує ефективність використання наповнювача дроту. Крім того, при використанні стрічки сталі більшої товщини виникають великі проблеми як при виготовлені дроту, так і при його вимотуванні трайбапаратом в процесі обробки розплаву. Найбільш близьким за технічною суттю та отримуваним ефектом до того, що заявляється, є дріт для присадки кальцію у металургійні розплави (патент №29322, бюл.№1 від 10.01.2008р.), який складається із сталевої оболонки та порошкового наповнювача, що містить в собі кальцій та додатковий компонент, за який використовується залізний порошок при відношенні до кальцію (1,2-3,0):1, причому масове співвідношення між складовими частинами дроту встановлено наступним: порошковий наповнювач - 51-75 %, сталева оболонка - 25-75 %, а вміст кальцію у складі дроту становить 5-30 %. Крім того, як залізний порошок використовуються сталевий або чавунний дріб, сталеві або чавунні гранули, сталева або чавунна січка. Незважаючи на те, що використання такого дроту дещо підвищує ефективність використання кальцію для модифікування рідкого металу, недоліком цього порошкового дроту є те, що залізний порошок в будь-якому вигляді не є достатньо ефективним пасивуючим матеріалом і дозволяє швидко прогріватися всьому наповнювачу при занурюванні дроту в рідкий метал, в т. ч. кальцію, тим самим не забезпечується пролонгована його дія з рідким металом. Взаємодія кальцію з розплавом проходить дуже інтенсивно, що може супроводжуватись значним піроефектом та викидами рідкого металу. Це викликає необхідність зниження швидкості подачі дроту в рідкий метал, що призводить до реагування кальцію тільки з поверхневими об'ємами розплаву. В цілому це призводить до зниження модифікуючої ефективності кальцію і, як наслідок, зростання витрат порошкового дроту. Розбіжність значень вмісту кальцію, вказаному в співвідношенні з залізним порошком та визначеному в складі дроту, призводить до невизначеності, яким же має бути вміст кальцію в дроті. Крім того, вказане масове співвідношення наповнювача та оболонки також може призвести, як і в випадку першого прикладу порошкового дроту, до зниження якості дроту і технологічним проблемам при його використанні, особливо в близьких до крайніх точок співвідношень часток дроту. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення порошкового дроту для обробки рідкого металу, що забезпечує стабільність технологічного процесу виготовлення порошкового дроту, щільне та рівномірне наповнювання порошкового дроту при забезпеченні заданого співвідношення компонентів в наповнювачі, збільшення ефекту та стабільність модифікуючої здатності кальцію при обробці рідкої сталі, зниження витрат на позапічну обробку сталі. Це досягається за рахунок того, що в наповнювачі порошкового дроту з металевого кальцію та залізного порошку також міститься обпечений доломіт, що забезпечує більшу ступінь пасивування кальцію, оптимальну щільність та рівномірність заповнення впродовж дроту, дозволяє синхронізувати процеси нагріву та розчину порошкового дроту в високотемпературному розплаві з вивільненням та потенційною інтенсивністю взаємодії кальцію з елементами рідкої сталі. Додаткова подача вуглецевмісного матеріалу разом з обпеченим доломітом забезпечує стабільність та рівномірність заповнення порошкового дроту, необхідний рівень пасивування кальцію продовж всього дроту, що підвищує ефективність та стабільність модифікуючої дії кальцію при обробці різних плавок. 1 UA 70789 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 В результаті вибраного рішення стабілізується технологічний процес виготовлення порошкового дроту, забезпечується рівномірне та стабільне пасивування кальцію по довжині дроту, а при обробці розплаву металу підвищується модифікуюча дія кальцію, відповідно, зменшуються витрати порошкового дроту на обробку рідкої сталі. Суть корисної моделі полягає в тому, що в порошковому дроті для обробки рідкої сталі кальцієм, що складається з металевої оболонки і порошкового наповнювача, що містить кальцій та залізний порошок, за який використовують сталевий або чавунний дріб, сталеві або чавунні гранули, сталеву або чавунну січку, додатково використовується обпечений доломіт. Між компонентами наповнювача встановлено наступне співвідношення, мас. %: кальцій 20-60 доломіт обпечений 10-77 залізний порошок решта, причому кількість залізного порошку в наповнювачі має бути не менше 3 %. Крім того, в наповнювачі додатково може використовуватися вуглецевмісний матеріал (С  93 %), в кількості, яка забезпечує місткість загального вуглецю в наповнювачі не більше 10 %. Загальними з прототипом істотними ознаками є: - сталева оболонка; - порошковий наповнювач, що містить кальцій та залізний порошок в вигляді сталевого або чавунного дробу, сталевих або чавунних гранул, сталевої або чавунної січки. Відмінними ознаками від прототипу є: - додаткове використання як компонента наповнювача обпаленого доломіту; - співвідношення між компонентами наповнювача встановлене наступним, мас. %: кальцій 20-60 доломіт обпечений 10-77 залізний порошок решта, причому кількість залізного порошку в наповнювачі повинна бути не менше 3 %. Крім того, додатковою відмінною ознакою є: - додаткове використання в наповнювачі вуглецевого матеріалу (С >93 %) в кількості, яка забезпечить місткість загального вуглецю в наповнювачі не більше 10 %. Приведені ознаки є необхідними і достатніми для всіх випадків, на які поширюється сфера застосування корисної моделі. Між істотними ознаками і технічним результатом: стабілізацією технології виготовлення порошкового дроту, щільним і рівномірним наповненням, збільшенням та стабілізації модифікуючої дії кальцію, зниженням витрат порошкового дроту та витрат на обробку рідкого металу - існує причинно-наслідковий зв'язок, який пояснюється таким чином. Вживання обпеченого доломіту як компонента наповнювача дозволяє підвищити загальну пасивуючу здатність залізного порошку завдяки більшому своєму фракційному розбігу і присутності дрібних порошкових фракцій. Використання матеріалів (залізного порошку та обпеченого доломіту) завдяки їх значно різній теплопровідності дозволяє регулювати швидкість нагріву наповнювача та його вивільнення в розплав, що дає можливість синхронізувати процес нагріву та розчину дроту з процесом взаємодії кальцію з елементами розплаву сталі, тим самим підвищити модифікуючи дію кальцію і її пролонгацію в часі обробки, зменшити витрати дроту на обробку сталі. Додаткове використання вуглецевого матеріалу разом з обпеченим доломітом крім свого впливу на теплопровідність наповнювача, також забезпечує більш рівномірний розподіл обпеченого доломіту по довжині дроту, тим самим рівномірність і стабільність пасивування кальцію. Тому при введенні порошкового дроту в глибині розплаву не створюються локальні зони, які пересичені кальцієм або навпаки. Процес модифікування сталі кальцієм проходить ефективно і стабільно з необхідним розподілом його взаємодії з рідким металом за часом. При цьому не виникає інтенсивного випаровування кальцію, що наслідуються піроефектом та викидами рідкого металу. Регламентація вмісту вуглецевого матеріалу кількістю вуглецю не менше 93 % забезпечує використання тільки якісного матеріалу. В такому матеріалі також низький вміст шкідливих домішок (сірки небільше 1 %, вологість не більше 1 %). Крім всього наведеного, використання обпеченого доломіту як компонента наповнювача порошкового дроту, може додатково інтенсифікувати процес рафінування рідкої сталі. Вибране співвідношення між складовими компонентами наповнювача порошкового дроту дозволяє забезпечити необхідний ступінь пасивації кальцію, в т.ч. по довжині дроту, синхронізувати процес нагріву та розчину дроту і процес модифікування рідкого металу кальцієм. Зміна співвідношення складових компонентів наповнювача від вибраного або використання тільки якогось одного матеріалу в одному випадку призводить до зниження інтенсивності подачі кальцію на модифікування і, відповідно, перевитратам порошкового дроту, 2 UA 70789 U 5 10 15 20 25 в іншому випадку збільшується інтенсивність пароутворення кальцію, що приводить до збільшення піроефекту і вірогідності викидів рідкого металу. В такому разі знижується ефективність процесу модифікування рідкої сталі кальцієм, що призводить до перевитрат дроту для досягнення необхідного результату. При необхідності використання вуглецевого матеріалу з вказаними вимогами, які зумовлені наявністю вуглецю в залізному порошку при використанні матеріалу з чавуну та необхідністю обробки низьковуглецевих марок сталі, може додатково стабілізувати пасивування кальцію в наповнювачі та процес модифікування рідкої сталі кальцієм. При виготовленні порошкового дроту, що заявляється, забезпечувалося стабільне і рівномірне наповнення по довжині дроту з заданим співвідношенням компонентів наповнювача. Процес намотування проходив стабільно, без зупинок технологічної лінії і зниження продуктивності виробництва. Більш ефективно процес виготовлення дроту проходить в разі використання суміші обпеченого доломіту та вуглецевого матеріалу. Сумісні порівняльні промислові випробування порошкового дроту, що заявляється, і прийнятого за прототип при позапічній обробці плавок однієї марки сталі показали наступні результати. При обробці сталі порошковим дротом розробленого вмісту позапічна обробка проходила в стабільному заданому режимі без інтенсивного піроефекту і виключно без викидів рідкого металу. Вміст кальцію в металі на дослідних плавках знаходився на рівні 0,00190,0023 %, і міра засвоєння кальцію складала не менше 18 %. На порівняльних плавках, які супроводжувались більшим піроефектом, при малому вільному борту ковша швидкість подачі дроту знижували до 1,0 м/с для зниження вірогідності викидів рідкого металу і виключення аварій на установці ковш-піч. Вміст кальцію в порівняльному металі знаходився на рівні 0,00110,0017 %, а міра засвоєння кальцію в середньому не перевищувала 15 %. Додатково ступінь десульфурації сталі при використанні розробленого порошкового дроту складав до 5 % абс. Витрати порошкового дроту розробленого складу в порівнянні з прототипом, а також, відповідно, витрати на обробку сталі за умови здобуття еквівалентного вмісту кальцію в сталі знижуються на 10-15 %. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 1. Порошковий дріт для обробки рідкої сталі кальцієм, що складається з металевої оболонки і порошкового наповнювача, що містить кальцій та залізний порошок в вигляді сталевого або чавунного дробу, сталевих або чавунних гранул, сталевої або чавунної січки, який відрізняється тим, що наповнювач додатково містить доломіт обпечений, при наступному співвідношенні компонентів наповнювача, мас.%: кальцій 20-60 доломіт обпечений 10-77 залізний порошок решта, причому кількість залізного порошку в наповнювачі має бути не менше 3 %. 2. Порошковий дріт за п. 1, який відрізняється тим, що в наповнювачі додатково може використовуватися вуглецевий матеріал (С93 %) в кількості, яка забезпечує місткість загального вуглецю в наповнювачі не більше 10 %. 40 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 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 3