Дріт для позапічної обробки металургійних розплавів

Реферат: Дріт для позапічної обробки металургійних розплавів складається зі сталевої оболонки та порошкового заповнювача, що містить металевий магній у суміші з різними феросплавами в будь-якому сполученні та співвідношенні. Відношення між розміром часток порошків феросплавів в заповнювачі дроту становить величину 0,01…0,85 від розміру часток металевого магнію. UA 74435 U (54) ДРІТ ДЛЯ ПОЗАПІЧНОЇ ОБРОБКИ МЕТАЛУРГІЙНИХ РОЗПЛАВІВ UA 74435 U UA 74435 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі чорної металургії, зокрема до позапічної обробки металургійних розплавів порошкоподібними реагентами. Відомий дріт для позапічної обробки металургійних розплавів, який складається зі сталевої оболонки та порошкового заповнювача, що містить магній у суміші зі сплавом кремнію, заліза та марганцю [Патент України на корисну модель № 6743, опубліковано 16.05.2005 р., Бюл. №5]. Використання дроту з таким складом заповнювача дозволяє по мірі його надходження в рідкий чавун дещо знизити швидкість та інтенсивність випаровування магнію, але розмір бульбашок пари магнію залишається відносно великим внаслідок використання порошків магнію й сплаву кремнію, заліза та марганцю в заповнювачі дроту з частками одного розміру, що не дозволяє щільно облягати часткам феросплавів частки магнію. Великий розмір бульбашок, що виникають при надходженні дроту в рідкий розплав, приводить до того, що під час руху до поверхні розплаву основна частина магнію не може бути витрачена на перебігання процесів модифікації та десульфурації. Не прореагувавши 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. Використання цього дроту також не дозволяє стабільно отримувати високоміцний чавун зі спеціальними властивостями. Найбільш близьким по технічній суті та досягнутому ефекту до заявлюваного є дріт для позапічної обробки металургійних розплавів, який складається зі сталевої оболонки і порошкового заповнювача, що містить металевий магній у суміші з різними феросплавами в будь-якому сполученні та співвідношенні, причому відношення між магнієм в порошковому заповнювачі дроту і вмістом самого заповнювача в дроті становить величину 0,15…1,05 [Патент України на корисну модель № 6742, опубліковано 16.05.2005 р., Бюл. №5]. Використання магнію у вигляді суміші з різними феросплавами зі вказаним відношенням між магнієм в порошковому заповнювачі дроту і вмістом самого заповнювача, призводить до зменшення розміру бульбашок пари магнію та більш ефективному використанню магнію для позапічної десульфурації ніж при застосуванні попередніх дротів, але при цьому використання порошків магнію й феросплавів в заповнювачі дроту з частками одного розміру не дозволяє щільно облягати часткам феросплавів частки магнію, що може призводити до утворення пари магнію всередині дроту та розриванні оболонки дроту на недостатній глибині і, як слід, зниженню ефективності використання магнію. Крім того, використання вказаного дроту не дає можливості при вивільненні заповнювача в рідкий розплав утворювати достатню кількість центрів кристалізації вуглецю, щоб він викристалізовувся у вигляді графіту сферичної форми, що в свою чергу не дозволяє стабільно отримувати високоміцний чавун зі спеціальними властивостями. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити дріт для позапічної обробки металургійних розплавів шляхом зміни фракційного складу порошкового заповнювача дроту за рахунок використання в ньому мілкодисперсних порошків одних інгредієнтів та порошків звичного розміру інших інгредієнтів, та регламентацією відношення між розміром порошків різних інгредієнтів. Рішення цієї задачі дає змогу по мірі надходження дроту в рідкий розплав за рахунок значно щільнішого облягання частками порошків феросплавів часток металевого магнію знизити швидкість та інтенсивність випаровування магнію, зменшити розмір бульбашок пари магнію, збільшити час розплавлення оболонки дроту, а також при вивільненні заповнювача в рідкий розплав утворювати велику кількість центрів кристалізації вуглецю, щоб він викристалізовувся у вигляді графіту сферичної форми, а не карбіду заліза - цементиту FeC, стабільно забезпечуючи отримання високоміцного чавуну. Це дозволить підвищити ступінь використання магнію, забезпечити стабільно високий рівень модифікації, знизити витрати дроту та отримуватичавун покращеної якості зі спеціальними властивостями. Суть корисної моделі полягає в тому, що в дроті для позапічної обробки металургійних розплавів, який складається зі сталевої оболонки та порошкового заповнювача, що містить металевий магній у суміші з різними феросплавами в будь-якому сполученні та співвідношенні, відношення між розміром часток порошків феросплавів в заповнювачі дроту становить величину 0,01…0,85 від розміру часток металевого магнію. Спільними з прототипом суттєвими ознаками є: - сталева оболонка; - порошковий заповнювач, що містить металевий магній у суміші з різними феросплавами в будь-якому сполученні та співвідношенні. Суттєвими ознаками, що відрізняються від прототипу, є: - відношення між розміром часток порошків феросплавів в заповнювачі дроту становить величину 0,01…0,85 від розміру часток металевого магнію. 1 UA 74435 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Наведені вище ознаки є необхідними й достатніми для всіх випадків, на які розповсюджується об'єм правового захисту корисної моделі. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом - підвищенням ступеня використання магнію, забезпеченням стабільно високого рівня модифікації, зниженням витрат дроту та отриманням чавуну покращеної якості зі спеціальними властивостями - пояснюється наступним чином. В дроті, який складається зі сталевої оболонки та порошкового заповнювача, що містить металевий магній у суміші з різними феросплавами, з відношенням між розміром часток порошків феросплавів та розміром часток металевого магнію в межах 0,01…0,85, розмір окремих часток феросплаву середньому буде приблизно в 50 разів меншим, а їхня кількість в середньому буде приблизно в 50 разів більше, ніж у часток металевого магнію. Це також і в тій же пропорції відноситься при зрівнянні часток феросплаву при однаковій сумарній кількості феросплаву як в запропонованому дроті, так і в прототипі. Така кількість часток феросплаву та їхній розмір дозволяють досить щільно облягати частки металевого магнію в середині дроту як в перерізі, так і по всій довжині. По мірі надходження такого дроту в рідкий розплав за рахунок значно щільнішого облягання частками порошків феросплавів часток металевого магнію знижується швидкість та інтенсивність випаровування магнію, зменшується розмір бульбашок пари магнію, за рахунок чого збільшується час розплавлення оболонки дроту, що дає йому змогу занурюватись на достатню глибину для вивільнення заповнювача в розплав, щоб реакцією взаємодії магнію з розплавом був охоплений максимальний об'єм металу в ковші. З другого боку це дає також змогу при вивільненні заповнювача в рідкий розплав утворювати велику кількість центрів кристалізацій вуглецю по всьому об'єму металу в ковші, щоб він викристалізовувся у вигляді графіту сферичної форми протягом всього циклу розливання, а не карбіду заліза - цементиту FeC, стабільно забезпечуючи отримання високоміцного чавуну. 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 частково також реагує з сіркою (продукти реакції бульбашки пари магнію виносять в шлак), а частково залишається в такому вигляді на весь період розливання чавуну (20-30 хвилин), підтримуючи таким чином необхідний рівень залишкового магнію, щоб структура чавуну при кристалізації на 100 % складалася з кулястого (сферичного) графіту правильної форми. Визначене відношення між розміром часток порошків феросплавів в заповнювачі дроту в межах 0,01…0,85 від розміру часток металевого магнію обумовлено тим, що, якщо воно буде більшим, ніж 0,85, то буде недостатньо часток феросплавів і їх розмір в середньому буде занадто великим для щільного облягання часток металевого магнію, що не дозволить знизити швидкість та інтенсивність випаровування магнію при входженні дроту в рідкий розплав. Крім того буде недостатня кількість центрів кристалізацій вуглецю, щоб він викристалізовувся у вигляді графіту сферичної форми. В разі ж, якщо вказане відношення буде меншим, ніж 0,01, то розмір часток феросплавів буде занадто малий для рівномірного заповнення жолобу оболонки при виготовленні дроту, що призведе в окремих випадках до залипання та зависання порошків й випуску бракованої продукції, з використанням якої взагалі не можна проводити модифікацію металургійних розплавів. Використання ж дроту зі всіма вказаними параметрами надає можливість після обробки за рахунок підвищення ступеня використання магнію й забезпечення стабільно високого рівня модифікації, стабільно отримувати чавун покращеної якості зі спеціальними властивостями (високоміцний), при цьому значно знижуються витрати дроту на обробку. Наведені вище ознаки є необхідними й достатніми для всіх випадків, на які розповсюджується область застосування корисної моделі. Готують порошковий дріт наступним чином. Сталеву стрічку профілюють в жолобоподібну оболонку. Дозованими порціями з двох бункерів заповнюють оболонку порошками металевого магнію та феросплавами відповідного фракційного складу у необхідній кількості, 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. На одному з металургійних підприємств проведено випробування запропонованого дроту. На установку модифікації чавуну подається рідкий чавун в чавуновозних ковшах (місткість чавуну 10 т), які встановлюються на постановочні місця під обробку. Порошковий дріт з заповненням сумішшю магнію та феросплаву (феросиліцій ФС65) подається за допомогою трайбапарату в рідкий чавун зі швидкістю 2,0 м/с. Вміст магнію в дроті QX 0 мм становить 45 г/м, вміст феросиліцію - також 45 г/м, розмір часток магнію складає 0,6…3,0 мм (в середньому 1,80 мм), розмір часток феросиліцію складає 0,05…0,30 мм (в середньому 0,175 мм). 2 UA 74435 U 5 10 15 20 25 Відношення між розміром часток порошків феросплаву в заповнювачі дроту становить величину 0,02…0,50 від розміру часток металевого магнію (в середньому 0,097). Проведено 10 обробок. Витрати дроту склали 200 м, витрати магнію (qMg) - 0,90 кг/т. Процес обробки чавуну перебігав спокійно, без викидів та барботажу. Вміст залишкового магнію в чавуні через 30 хвилин в середньому склав 0,041 %, ступінь використання магнію на модифікацію становив 45,6 %. Структура чавуну на 100 % складалася з кулястого (сферичного) графіту правильної форми. Межа міцності труб, що були відлиті з такого чавуну, складала 45-50 кгс/мм, рівень дефектності труб становив 0,05 %. В таких же умовах використовували дріт, виготовлений за умовами прототипу. Вміст магнію та феросиліцію в дроті також становив по 45 г/м, розмір часток магнію складав 0,6…3,0 мм (в середньому 1,80 мм), розмір часток феросиліцію складав 0,6…3,0 мм (в середньому 1,80 мм), відношення між розміром часток порошків феросплаву в заповнювачі дроту становило величину 0,1…5,0 від розміру часток металевого магнію, в середньому 1,0, тобто в 10,3 раза більше, ніж у запропонованому дроті. Таким чином окремих часток феросплаву в заповнювачі запропонованого дроту була в 10,3 раза більше при однаковій сумарній кількості феросплаву як в запропонованому дроті, так і в прототипі. Процес обробки чавуну інколи перебігав з викидами та барботажем. Вміст залишкового магнію в чавуні через 30 хвилин в середньому становив 0,031 % (в деяких випадках вміст магнію складав < 0,02 %), ступінь використання магнію на модифікацію становив 34,4 %. Структура чавуну на 90 % складалася з кулястого (сферичного) графіту з вкрапленнями цементиту, що значно знижало міцність й підвищувало рівень 2 дефектності труб, що відливались з цього чавуну. Межа міцності складала 32-39 кгс/мм , рівень дефектності становив - 1,55 %, що в 30 разів перевищує рівень дефектності труб, відлитих з чавуну, отриманого із використанням запропонованого дроту. Для отримання такого ж рівня залишкового магнію, ступеня модифікації й відповідної структури, витрати дроту-прототипу повинні підвищитись на 32,3 %, але великий рівень дефектності труб все одно залишиться. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Дріт для позапічної обробки металургійних розплавів, що складається зі сталевої оболонки та порошкового заповнювача, що містить металевий магній у суміші з різними феросплавами в будь-якому сполученні та співвідношенні, який відрізняється тим, що відношення між розміром часток порошків феросплавів в заповнювачі дроту становить величину 0,01…0,85 від розміру часток металевого магнію. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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