Дріт для легування рідкої сталі молібденом

Реферат: Дріт для легування рідкої сталі молібденом, який складається з металевої оболонки та порошкового заповнювача, що містить молібден, причому молібден в порошковому заповнювачі знаходиться у вигляді оксидів молібдену разом з компонентами-відновниками. UA 79574 U (12) UA 79574 U UA 79574 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до чорної металургії, а саме до позапічної обробки металургійних розплавів порошкоподібними реагентами. Найбільш близьким за технічною суттю та досягуваному ефекту до дроту, що заявляється, є дріт для легування сталі молібденом, який складається з металевої оболонки та порошкового заповнювача, що містить молібден у вигляді феромолібдену (Патент України на корисну модель № 26330, опубліковано 10.09.2007 р., Бюл. № 14). Цей дріт вибрано як прототип. Введення молібдену в рідку сталь у вигляді дроту дозволяє знизити вигар й досягати підвищеного рівня засвоєння молібдену порівняно з використанням кускових матеріалів, але все ж таки середній рівень засвоєння молібдену (як важкого матеріалу, що легко розчиняється в залізовуглецевому розплаві) із дроту залишається нестабільним (проведеними дослідженнями встановлено, що засвоєння молібдену із такого дроту становить від 84 до 100 %). Це пов'язано з тим, що в феромолібдені часто є нерівномірний розподіл елементів по об'єму сплаву. Крім того, при використанні дроту з заповненням дроту феромолібденом спостерігаються надто підвищені затрати на процес легування сталі молібденом та на виробництво сталі в цілому. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення порошкового дроту для легування рідкої сталі молібденом за рахунок зміни складу заповнювача шляхом знаходження в ньому молібдену у вигляді оксидів разом з компонентами-відновниками та встановленням означених меж співвідношення між окремими складовими інгредієнтами заповнювача дроту. Рішення цієї задачі дає змогу виключити цілу низку операцій при виготовленні дроту з наповненням компонентами, що містять молібден, стабільно забезпечувати необхідний ступінь відновлення молібдену з оксидів в глибині об'єму металу в ковші й максимальне його засвоєння рідкою сталлю. Це дозволяє підвищити ефективності використання молібдену під час процесу легування сталі, стабілізувати на високому рівні ступінь засвоєння молібдену та знизити витрати на виробництво сталі в цілому. Суть корисної моделі полягає в тому, що в дроті для легування рідкої сталі молібденом, який складається з металевої оболонки та порошкового заповнювача, що містить молібден, молібден в порошковому заповнювачі знаходиться у вигляді оксидів молібдену разом з компонентами-відновниками при наступному співвідношенні, мас. %: оксиди молібдену 71…88 компоненти-відновники 12…29. Як компоненти-відновники можуть використовувати алюміній, кремній, феросиліцій, кальцій, силікокальцій разом або окремо в будь-якому сполученні та співвідношенні. Загальними з прототипом суттєвими ознаками є: - металева оболонка; - порошковий заповнювач, що містить молібден. Суттєвими ознаками, що відрізняються від прототипу, є: - молібден в порошковому заповнювачі знаходиться у вигляді оксидів молібдену разом з компонентами відновниками; - співвідношення між складовими інгредієнтами заповнювача дроту встановлено наступним, мас. %: оксиди молібдену 71…88 компоненти-відновники 12….29. Додатковими суттєвими ознаками є; - як компоненти-відновники використовують алюміній, кремній, феросиліцій, кальцій, силікокальцій разом або окремо в будь-якому сполученні та співвідношенні. Наведені вище ознаки є необхідними й достатніми для всіх випадків, на які розповсюджується область застосування корисної моделі. Між суттєвими ознаками і технічним результатом - підвищенням ефективності використання молібдену під час процесу легування сталі, стабілізацією на високому рівні ступеня засвоєння молібдену та зниженням витрат на виробництво сталі в цілому - існує причинно-наслідковий зв'язок, який пояснюється наступним чином. Для того, щоб закатати порошковий феромолібден в дріт, треба відбутися цілій низці технічних, виробничих та технологічних операцій: підготовлені оксиди молібдену разом з компонентами - відновниками завантажують в плавильний агрегат; потім проводять виплавку феромолібдену шляхом відновлення молібдену з оксидів, витрачаючи велику кількість електроенергії та інших енергоносіїв, значно підвищуючи витрати на переробку; далі отриманий феромолібден дроблять та подрібнюють до порошкового стану для виготовлення дроту. Все це призводить до надто великих затрат на ці операції й до підвищених витрат на виробництво сталі та зниження ефективності використання молібдену на процес легування. При цьому внаслідок того, що в феромолібдені часто є нерівномірний розподіл елементів по об'єму сплаву, при використанні дроту спостерігається нестабільний 1 UA 79574 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ступінь засвоєння молібдену. При виготовленні дроту, що заявляється, підготовлені оксиди молібдену разом з компонентами-відновниками одразу закатують в дріт, виключаючи цілу низку операцій з виробництва феромолібдену та дроту, що використовують при виготовленні дротупрототипу. За рахунок цього значно знижуються затрати на процес легування сталі та виробництво сталі в цілому. Температура розплавлення МoО3 становить 795 °C, температура розплавлення алюмінію - 660 °C, тому у міру надходження дроту в розплав рідкої сталі (температура - 1600 °C) всередині дроту інгредієнти спочатку розплавляються і в гомогенному вигляді вступають в реакцію, в результаті якої перебігає процес відновлення молібдену з оксиду. Після розплавлення оболонки дроту відновлений молібден розчиняється в розплаві, а та частина оксиду молібдену, що не встигла прореагувати всередині дроту, вивільняється в розплав разом з відновниками й там далі перебігає процес реакції до повного відновлення молібдену. Ця реакція перебігає швидко й найбільш повно (за термодинамікою та кінетикою), причому додаткових витрат (підігрів та ін.) на перебігання цієї реакції не потрібно. В результаті реакції весь молібден, що містився в оксидах, встигає відновитися й засвоїтися рідкою сталлю, стабільно забезпечуючи максимальний ступінь засвоєння. Недотримання вказаного співвідношення між складовими інгредієнтами заповнювача дроту (оксидами молібдену та компонентами-відновниками) в межах (71…88): (12…29) не дасть змогу стабільно забезпечувати необхідний ступінь відновлення молібдену із оксидів компонентамивідновниками й засвоєння його рідкою сталлю. Як компоненти-відновники можуть використовувати алюміній, кремній, феросиліцій, кальцій, силікокальцій разом або окремо в будь-якому сполученні та співвідношенні. Проведений аналіз показав, що корисна модель, що заявляється, має новизну й саме зазначена сукупність суттєвих ознак забезпечує технічний результат - підвищення ефективності використання молібдену під час процесу легування сталі, стабілізація на високому рівні ступеня засвоєння молібдену та зниження витрат на виробництво сталі в цілому. Готують порошковий дріт наступним чином. Металеву стрічку профілюють в жолобоподібну оболонку. Дозованими порціями з двох бункерів заповнюють оболонку порошками оксиду молібдену (МоО3) та металевого алюмінію (компонент-відновник), 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 сталі. На одному з металургійних підприємств в сталеплавильному цеху проведено випробування запропонованого дроту. В дуговій електропечі виплавляють сталь 25ХНМ (межі вмісту молібдену - 0,050…0,090 %), випускають в 100-тонний ківш та передають на установку позапічної обробки, яка обладнана трайбапаратами для введення дроту, де проводять розкислення, усереднювальну продувку та інші необхідні технологічні дії. Потім відбирають пробу металу, визначають вміст молібдену в металі й розраховують ту кількість молібдену, що необхідно ввести у ківш у вигляді порошкового дроту. Після цього за допомогою трайбапарата вводять порошковий дріт Ø 13 мм в оболонці із сталі 08Ю з заповненням порошками оксиду молібдену (МоО3) та металевого алюмінію (компонент-відновник). Наповнення дроту складає 400 г/м, співвідношення між оксидом молібдену та компонентом-відновником становить 75:25 %. Вводять 100 м дроту (0,56 кг/т, по молібдену - 0,271 кг/т). Перед введенням дроту вміст молібдену в сталі був 0,021 % Приріст вмісту молібдену в готовому металі склав 0,027 % й вміст молібдену в готовому металі становив 0,048 %, причому випадів по вмісту в молібдену на нижній межі не було. Проведено 20 обробок. Мінімальний ступінь засвоєння молібдену склав 99 %, середній - 99,6 %, технологічний брак був відсутній. На цій же установці позапічної обробки металу обробляли сталь 25ХНМ порошковим дротом, вибраним як прототип. Наповнення дроту Ø 13 мм по феромолібдену ФМо60 складало 600 г/м, по молібдену - 360 г/м. Співвідношення між порошковим заповнювачем, що містить молібден, та металевою оболонкою становило 79:21 мас. %. Вводять 75 м дроту (0,57 кг/т, по молібдену - 0,27 кг/т). Ступінь засвоєння молібдену на порівнювальних обробках складав 84…100 % (в середньому - 91,6 %), що призвело в одному випадку до випаду по вмісту молібдену від заданої нижньої межі й технологічного браку металу - 1,4 %. При внесенні в готовий метал такої ж кількості молібдену, як і у корисної моделі, що заявляється, витрати дроту були вищими на 10 %, затрати на процес легування сталі були вищими на 85 %, витрати на виробництво сталі в цілому були вищими на 15 %. 2 UA 79574 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 1. Дріт для легування рідкої сталі молібденом, який складається з металевої оболонки та порошкового заповнювача, що містить молібден, який відрізняється тим, що молібден в порошковому заповнювачі знаходиться у вигляді оксидів молібдену разом з компонентамивідновниками при наступному співвідношенні, мас. %: оксиди молібдену 51-78 компоненти-відновники 22-49. 2. Дріт для легування рідкої сталі молібденом за п. 1, який відрізняється тим, що як компоненти-відновники використовують алюміній, кремній, феросиліцій, кальцій, силікокальцій разом або окремо в будь-якому сполученні та співвідношенні. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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