Дріт для комплексної обробки металургійних розплавів

Реферат: UA 77067 U UA 77067 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до чорної металургії, зокрема до позапічної обробки металургійних розплавів порошкоподібними реагентами. Найбільш близьким по технічній суті та досягуваному ефекту до заявлюваного є дріт для присадки кальцію у металургійні розплави в сталевій оболонці з заповненням порошковим кальцієм та додатковим компонентом - пасиватором, як пасиватор використано залізний порошок при відношенні до кальцію (1,2-3,0): 1 (Дріт для присадки кальцію у металургійні розплави. Патент України на корисну модель № 29322). Незважаючи на те, що при використанні цього дроту досягається певна глибинна пасивації кальцію, все ж він має ряд суттєвих недоліків. Залізний порошок в складі заповнювача дроту використовується як пасиватор, але насипні маси порошків гранульованого кальцію та залізного порошку розрізняються в 3-5 раз, тому об'єм, який займає металевий кальцій всередині дроту із заповненням, наприклад, FeCa (60:40) ~ в 3 рази більший за об'єм, який займає залізний порошок. В такому разі залізний порошок в більшому ступені є своєрідним баластом, ніж пасиватором. Неоднорідність суміші залізного порошку та кальцію як в перерізі, так і по довжині дроту призводить при занурюванні дроту в рідкий метал до піроефекту, барботажу та не дозволяє кальцію в складі дроту стабільно досягати необхідної глибини рідкого металу для найбільш ефективного його використання. При використанні цього дроту не забезпечується достатній ступінь десульфурації та видалення неметалевих включень, що утворюються при обробці сталі кальцієм. Все це разом призводить до підвищеного вигару кальцію, низької ефективності його використання та до підвищених витрат дроту. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення дроту для комплексної обробки металургійних розплавів шляхом зміни складу заповнювача дроту, використанням в ньому як пасиватор дистен-силіманітового концентрату та встановленням оптимального співвідношення між компонентами заповнювача. Рішення цієї задачі дає змогу при виготовленні дроту за рахунок великої плинності дистен-силіманітового концентрату стабільно забезпечувати однорідну суміш порошку кальцію з пасиватором, що дозволяє занурюватись дроту без піроефекту та барботажу на необхідну глибину в рідкий метал для найбільш ефективного його використання, знизити температуру рідкого металу в локальній зоні взаємодії, охопити реакцією взаємодії кальцію з розплавом максимальний об'єм металу в ковші, підвищити ступінь десульфурації сталі, одночасно забезпечуючи модифікацію неметалевих включень, асиміляцію їх утворюваним в локальній зоні шлаком та швидке спливання в наверх в покривний шлак. Це дозволяє значно підвищити ефективність використання кальцію, зменшити вміст неметалевих включень в сталі, знизити витрати дроту та загальні витрати при позапічній обробці, покращити якість готового металу. Задачу корисної моделі вирішують тим, що в дроті для комплексної обробки металургійних розплавів, який складається із сталевої оболонки та порошкового заповнювача, що містить в собі кальцій та пасиватор, згідно корисної моделі, як пасиватор використано дистенсиліманітовий концентрат при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: кальцій 28-55 дистен-силіманітовий концентрат 45-72. Спільними з найближчим аналогом суттєвими ознаками є: - сталева оболонка; - порошковий заповнювач, що містить кальцій та пасиватор. Суттєвими ознаками, що відрізняються від найближчого аналога, є: - як пасиватор використано дистен-силіманітовий концентрат; - співвідношення між компонентами заповнювача дроту встановлено наступним, мас. %: кальцій 28-55 дистен-силіманітовий концентрат 45-72. Наведені вище ознаки є необхідними й достатніми для всіх випадків, на які розповсюджується область застосування корисної моделі. Між суттєвими ознаками і технічним результатом - значним підвищенням ефективності використання кальцію, зменшенням вмісту неметалевих включень в сталі, зниженням витрат дроту та загальних витрат при позапічній обробці, покращенням якості готового металу - існує причинно-наслідковий зв'язок, який пояснюється наступним чином. Дистен-силіманітовий концентрат є природним мінералом, що має дуже високу плинність при стабільному хімічному (Аl2О3 - 57 % min, 38-40 % SiO2, ТiО2 - 2,0 % max, Fe2O3 - 0,8 % max, CaO - 0,2 % max, MgO 0,4 % max, волога - 0,5 % max.) і фракційному складах (0,063-0,20 мм), що дозволяє йому щільно обволікати всі частки кальцію. Велика плинність дистен-силіманітового концентрату дозволяє отримати однорідну механічну суміш порошків кальцію і дистен-силіманітового концентрату безпосередньо в процесі виробництва порошкового дроту шляхом заповнення 1 UA 77067 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 жолобоподібного профілю металевої стрічки кальцієм і дистен-силіманітовим концентратом, які надходять з окремих бункерів. Другою особливістю дистен-силіманітового концентрату є мала гігроскопічність та відсутність в його складі компонентів, які розкладаються при високій температурі з виділенням газоподібних речовин, що значно знижує пилогазовиділення та угар при обробці розплаву дротом, що заявляється. Ці властивості дистен-силіманітового концентрату дозволяють використовувати його як пасиватора кальцію з вирішенням поставленої технічної задачі. По мірі занурювання дроту в рідкий метал (сталь) кальцій металевий всередині дроту розплавляється (температура розплавлення кальцію становить 851 °C, температура випаровування - 1492 °C), а частки дистен-силіманітового концентрату, що щільно з усіх боків облягають частки кальцію, не дозволяють йому швидко випаровуватись. В локальній зоні взаємодії з розплавом кальцій витрачається на модифікацію неметалевих включень (до 20 % від загальної кількості введеного кальцію), на десульфурацію металу (до 20 %), на розкислення рідкої сталі (до 50 %), решта - втрати, угар. При десульфурації утворюються сульфіди кальцію, а при розкисленні - оксиди кальцію, які повинні спливати наверх в покривний шлак, але без допомоги вони можуть спливти не всі, додатково забруднюючи метал. Дистен-силіманітовий концентрат, що має високу температуру розплавлення - 1850 °C, спочатку вивільняється в розплав в твердому вигляді, забезпечуючи певну пасивацію кальцію навіть в локальній зоні взаємодії, а потім частки дистен-силіманітового концентрату, що мають дуже маленький розмір вступають (в основному комплексні сполуки Al2O3-SiO2, що знаходяться в складі дистен-силіманітового концентрату) у взаємодію з СаО, що утворилась при розкисленні, й в свою чергу утворюють комплексній шлак системи CaO-Al2O3-SiO2, котрий значно легше (ніж просто СаО) буде спливати наверх в покривний шлак, одночасно асимілюючи модифіковані неметалеві включення, а також сульфіди, при цьому за рахунок подібних поверхневого та міжфазного натягу спливаючі включення разом зі шлаком будуть швидко та стабільно засвоюватись покривним шлаком, забезпечуючи таким чином достатню чистоту по неметалевим включенням та покращення якості готового металу. Вказані співвідношення між кальцієм і дистен-силіманітовим концентратом в заповнювачі дроту (2855): (7245) мас. %, обумовлені тим, що при вмісту кальцію в суміші менше 28 % процес модифікації проходить недостатньо ефективно, а при вмісту кальцію в суміші понад 55 % спостерігається піроефект. При використанні такого дроту забезпечується значне підвищення ефективності використання кальцію, зменшення вмісту неметалевих включень в сталі, зниження витрат дроту та загальних витрат при позапічній обробці та покращення якості готового металу. Таким чином, щоб значно підвищити ефективність використання кальцію, зменшити вміст неметалевих включень в сталі, знизити витрати дроту та загальні витрати при позапічній обробці, покращити якість готового металу необхідно використовувати дріт зі всіма вказаними співвідношеннями. Готують порошковий дріт наступним чином. Сталеву стрічку профілюють в жолобоподібну оболонку. Дозованими порціями з двох бункерів заповнюють оболонку порошками дистенсиліманітового концентрату та металевого (гранульованого) кальцію у необхідній кількості, які рівномірно розподіляється по жолобу оболонки. Потім за допомогою роликових клітей обтискають оболонку і формують замок. Готовий дріт намотується на котушку і поставляється у відділення обробки сталі. На одному з металургійних комбінатів проведені випробування запропонованого дроту. Заповнення дроту Ø 13 мм - 186 г/м (металевим (гранульованим) кальцієм - 86 г/м, дистенсиліманітового концентрату - 100 г/м). Вміст кальцію в заповнювачі становить 46 мас. %, вміст дистен-силіманітового концентрату - 54 мас. %. Дріт вводили за допомогою трайбапарата в стальківш на установці доводки металу після усереднювальної продувки під час виробництва сталі 1008 селект. Витрати дроту склали 150 м на 130-т ківш (0,15 кг Са/т сталі). Вміст кальцію в готовому металі (проба на МБЛЗ) в середньому становить 0,0030 % (min - 0,0025 %, max 0,0035 %), ступінь засвоєння - 20 % (min - 16,7 %, max - 23,4 %). Всі неметалеві включення глобуляризовано, вміст неметалевих включень в сталі становив 0,008 %. Метал повністю розливався на МБЛЗ та мав підвищені ливарні та механічні властивості. На цьому ж комбінаті використовується також дріт із заповненням кальцієм та залізним порошком. Заповнення дроту Ø 13 мм - 216 г/м, (кальцію - 86 г/м, залізного порошку - сталевого дробу - 130 г/м), відношення між залізним порошком і кальцієм в заповнювачі становило 1,5:1. Витрати дроту для забезпечення такого ж вмісту кальцію в готовому металі склали 190 м на 130-т ківш - були на 26,7 % більшими. Вміст кальцію в готовому металі (проба на МБЛЗ) при цьому в середньому також становив 0,0030 % (min - 0,0015 %, max - 0,0035 %), ступінь засвоєння - 15,7 % (min - 7,85 %, max - 19,4 %), вміст неметалевих включень в сталі становив 0,032 % - в 4 рази більшим, ніж при випробуванні дроту, що заявляється. При занурюванні 2 UA 77067 U дроту в рідкий метал спостерігалися піроефект та барботаж. Засвоєння кальцію було нестабільним, що іноді призводило до неповної глобуляризації неметалевих включень, що разом з великим вмістом неметалевих включень призводило до браку при розливанні металу на МБЛЗ та погіршенню якості готового металу. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Дріт для комплексної обробки металургійних розплавів, що складається із сталевої оболонки та порошкового заповнювача, що містить в собі кальцій та пасиватор, який відрізняється тим, що як пасиватор використано дистен-силіманітовий концентрат при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: кальцій дистен-силіманітовий концентрат 28-55 45-72. Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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