Порошковий дріт для позапічної обробки металургійних розплавів кальцієм

Реферат: UA 80644 U UA 80644 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до чорної металургії, а саме до позапічної обробки металургійних розплавів порошковими реагентами. Відомий дріт для присадки кальцію у металургійні розплави, що складається із сталевої оболонки з наповненням кальцієм та додатковим компонентом - залізним порошком (сталевим дробом), при відношенні до кальцію (1,2-3,0): 1 [Дріт для присадки кальцію у металургійні розплави. Патент України на корисну модель № 29322]. При використанні цього дроту досягається певна глибинна пасивація кальцію, що підвищує ступінь його засвоєння розплавом, але при цьому не завжди забезпечується стабільне досягнення кальцієм необхідної глибини рідкого металу для найбільш ефективного його використання, що призводить до підвищеного вигару кальцію, недостатнього забезпечення процесів рафінування розплаву, модифікування неметалевих включень, десульфурації сталі, підвищеним витратам дроту на обробку. Найбільш близьким по технічній суті та отримуваним ефектом до заявлюваного є порошковий дріт, який складається із сталевої оболонки та шлакометалевого порошкового наповнювача, що містить кальцій та додатковий компонент - фторид кальцію при масовому співвідношенні Ca/CaF2 = 0,4-0,6 [Плакированный порошковый модификатор. А.с. СССР № 1759536]. Використання такого дроту дозволяє підвищити ступінь засвоєння кальцію розплавом, а також при меншому розході кальцієвмісної лігатури, що містить кальцій, проводити процеси рафінування металургійного розплаву. Але при введенні цього дроту в рідкий метал при вказаному співвідношенні Ca/CaF2 в наповнювачі та термодинамічних умовах металургійного розплаву велика вірогідність утворення міцної сполуки - монофториду кальцію (CaF), наявність якої значно знижує реакційну здібність металевого кальцію і нівелює рафінувальну та модифікуючу здатність наповнювача. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення дроту для присадки кальцію у рідкий метал шляхом зміни складу наповнювача дроту та встановленням оптимального співвідношення між складовими частками наповнювача. Рішення поставленої задачі дозволяє при стабільному витримуванні заданого співвідношення компонентів наповнювача кальцієвмісного порошкового дроту покращити термодинамічні умови взаємодії його з металургійним розплавом, що підвищує та стабілізує ступінь засвоєння кальцію, призводить до поліпшення умов рафінування розплаву, модифікування неметалевих включень, а також значно збільшити ступінь десульфурації сталі. Поставлена задача вирішується тим, що в дроті для присадки кальцію в металургійні розплави, який складається із сталевої оболонки і порошкового наповнювача, який містить в собі металевий кальцій та додатковий компонент, причому, як додатковий компонент наповнювача використовують прозалізнену флюоритну суміш, а співвідношення між складовими частками наповнювача встановлено наступним, мас. %: металевий кальцій 2560 прозалізнена флюоритна 4075, суміш а вміст кальцію загального у складі наповнювача дроту складає 35-75 мас. %. Як прозалізнену флюоритну суміш використовується залізний порошок та флюорит в співвідношенні (5-95):(95-5) мас. %. Спільними з прототипом суттєвими ознаками є: - сталева оболонка; - порошковий наповнювач, що містить кальцій та додатковий компонент. Суттєвими ознаками, що відрізняються від прототипу, є: - використання як додаткового компоненту прозалізненої флюоритної суміші у співвідношенні, мас. %: металевий кальцій 2560 прозалізнена флюоритна 4075, суміш - використання як прозалізненої флюоритної суміші залізного порошку та флюориту у співвідношенні, мас. %: залізний порошок 595 флюорит 955. Додатковими суттєвими ознаками є: - вміст кальцію загального у складі наповнювача дроту складає 3575 мас. %; - наповнювач додатково містить фторид кальцію, оксид кальцію, оксид кремнію та залізо при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: кальцій металевий 25-60 фторид кальцію 20-55 1 UA 80644 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 оксид кальцію 5-10 оксид кремнію 5-10 залізо 2-70. Наведені вище ознаки є необхідними й достатніми для всіх випадків, на які розповсюджується область застосування корисної моделі. Між суттєвими ознаками і технічним результатом - покращенням термодинамічних умов взаємодії компонентів наповнювача з металургійним розплавом, підвищенням та стабілізацією ступені засвоєння кальцію, поліпшення умов рафінування розплаву, модифікування неметалевих включень, а також збільшення ступені десульфурації сталі - існує причиннонаслідковий зв'язок, який пояснюється наступним чином. Використання прозалізненої флюоритової суміші як складової наповнювача кальцієвмісного порошкового дроту при позапічній обробці сталі перешкоджає утворенню інертного монофториду кальцію (CaF) за рахунок поглинання значної кількості тепла частинками залізного порошку. При нагріванні дроту в глибині розплаву компоненти наповнювача при надлишку кальцію і температурах рідкого металу вступають у фазові та хімічні взаємодії з утворенням хімічних сполук змінної валентності, на разі, подвійного монофториду кальцію (Ca 2F2), молекулярна побудова якого має два типи хімічного зв'язку - іонну (F-Ca) та ковалентну (Са:Са), а саме F- Ca:Ca-F. 2Шкідливі домішки, що знаходяться в рідкій сталі у вигляді вільних іонів кисню та сірки (О , 2S ) насичують зв'язки проміжних комплексів і утворюють стабільні фази, в яких ковалентний зв'язок трансформується в іонний. Утворені кисне- та сірковмісні сполуки типу Ca2OF2 та Ca2SF2 активно асимілюються поверхневим шлаком, що суттєво підвищує засвоєння кальцію, ступінь рафінування розплаву та модифікування неметалевих включень, а також десульфурації сталі. Адсорбційна ємність розробленого наповнювача при розході 0,5-0,7 кг/т сталі теоретично забезпечує додаткове зниження вмісту сірки на 0,02-0,04 %, а кисню - на 0,010-0,015 %. Проведеними дослідженнями було встановлено, що визначене в розробленому наповнювачі співвідношення між металевим кальцієм і прозалізненою флюоритною сумішшю забезпечує необхідну пасивацію кальцію для досягнення ним нижніх шарів розплаву в ковші, з тим щоб увесь кальцій встиг вивільнитися в розплавленому стані, а реакцією взаємодії кальцію з розплавом був охоплений максимально можливий об'єм металу. При цьому оптимізуються процеси рафінування розплаву, модифікування неметалевих включень і значно підвищується ступінь десульфурації сталі. Відхилення від вказаного співвідношення в наповнювачі між кальцієм і прозалізненою флюоритною сумішшю призводить, з одного боку, до недостатньої пасивації кальцію, що знижує ступінь засвоєння кальцію розплавом та ефективність протікання усіх пов'язаних з цим процесів, а з другого - до підвищення витрат порошкового дроту та зниження економічного ефекту. Вміст кальцію в складі наповнювача більш ніж 60 % призведе до підвищеної інтенсивності його випаровування та зниженню ступені засвоєння, при вмісту кальцію в наповнювачі менш за 20 % не забезпечується утворення подвійного монофториду кальцію, який забезпечує активізацію процесів рафінування, модифікування та десульфурації, а також підвищуються витрати при позапічній обробці розплаву. Вибір співвідношення між залізним порошком (сталевим дробом) та флюоритом в прозалізненій флюоритній суміші залежить від конкретних умов позапічної обробки сталі на металургійних підприємствах: термодинамічними умовами розплаву, вимогам по вмісту й балу неметалевих включень та ін. Таким чином, щоб забезпечити покращення термодинамічних умов взаємодії компонентів наповнювача порошкового дроту з металургійним розплавом, підвищення та стабілізацію ступені засвоєння кальцію, поліпшення умов рафінування розплаву, модифікування неметалевих включень, а також збільшення ступені десульфурації сталі необхідно використовувати дріт зі всіма вказаними ознаками. На одному з металургійних підприємств проведено порівняльні дослідно-промислові випробування порошкового дроту, що заявляється, та прийнятого за прототип при позапічній обробці однієї марки сталі. Склад наповнювача дослідного дроту був наступним: гранульований кальцій - 45 %, сталевий дріб - 15 %, флюорит - 40 %; Склад наповнювача порівняльного дроту: гранульований кальцій - 50 %, фторид кальцію - 50 %. При однакових витратах порівнювальних дротів (по розкоду металевого кальцію на 1 τ сталі) на порівняльних плавках вміст кальцію в пробах металу на МБЛЗ знаходився на рівні 0,013-0,020 %, середня ступінь засвоєння кальцію складала 14 %, десульфурація сталі при позапічній обробці знаходилась на рівні 46-54 %. На дослідних плавках вміст кальцію в пробах металу на МБЛЗ знаходився на рівні 0,020-0,025 %, середня ступінь засвоєння кальцію складала 18 %, а десульфурація сталі - 62-78 %. 2 UA 80644 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 1. Порошковий дріт для позапічної обробки металургійних розплавів кальцієм, який складається із сталевої оболонки і порошкового наповнювача, що містить в собі металевий кальцій та додатковий компонент, який відрізняється тим, що як додатковий компонент наповнювача використана прозалізнена флюоритна суміш, причому співвідношення між складовими частками наповнювача встановлено наступним, мас. %: металевий кальцій 25-60 прозалізнена флюоритна суміш 40-75. 2. Порошковий дріт для позапічної обробки металургійних розплавів кальцієм за п. 1, який відрізняється тим, що як прозалізнену флюоритну суміш використовують залізний порошок та флюорит в співвідношенні (5-95):(95-5) мас. %. 3. Порошковий дріт для позапічної обробки металургійних розплавів кальцієм за п. 1, який відрізняється тим, що вміст кальцію загального у складі наповнювача дроту складає 35-75 мас. %. 4. Порошковий дріт для позапічної обробки металургійних розплавів кальцієм за п. 1, який відрізняється тим, що наповнювач додатково містить фторид кальцію, оксид кальцію, оксид кремнію та залізо при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: кальцій металевий 25-60 фторид кальцію 20-55 оксид кальцію 5-10 оксид кремнію 5-10 залізо 2-70. Комп’ютерна верстка В. Мацело 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