Порошковий дріт для модифікування металургійних розплавів кальцієм

Реферат: UA 83290 U UA 83290 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. Найбільш близьким по технічній суті та досягуваному ефекту до заявлюваного є дріт для присадки кальцію у металургійні розплави в сталевій оболонці 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]. Незважаючи на те, що при використанні цього дроту досягається певна пасивація кальцію, яка необхідна для забезпечення його взаємодії з елементами металургійного розплаву, він має ряд недоліків. При використанні при виготовленні дроту гранульованого кальцію та сталевого дробу у внутрішньому об'ємі дроту залишаються повітряні порожнини, що при введенні дроту у металургійний розплав при температурах позапічної обробки 1550-1620 °C викликає підвищений вигар кальцію при контакті його з киснем, який знаходиться у повітряних порожнинах внутрішнього об'єму дроту. Сталевий дріб в складі наповнювача дроту використовується як пасиватор і є своєрідним баластом, що не завжди забезпечує досягнення кальцієм необхідної глибини розплаву та вивільнення кальцію у рідкому стані як найбільш ефективному для взаємодії з елементами розплаву. Все це разом призводить до підвищеного вигару кальцію, недостатньої ефективності його використання та підвищеним витратам дроту, а активна взаємодія кальцію, що вивільняється у пароподібному стані, з елементами металургійного розплаву викликає підвищене зношення вогнетривкої футерівки по висоті сталь-ковша. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлена задача удосконалення порошкового дроту для модифікування металургійних розплавів кальцієм шляхом оптимізації складу наповнювача дроту та встановленням оптимального співвідношення між його складовими частками. Рішення поставленої задачі дозволяє забезпечити потрапляння компонентів наповнювача порошкового дроту на максимально необхідну глибину у металургійний розплав й вивільнення металевого кальцію в рідкому стані, що значно покращує термодинамічні умови його взаємодії з елементами розплаву, підвищує ступінь засвоєння кальцію, дозволяє здійснювати максимально повне модифікування неметалевих включень, а також сприяє підвищенню стійкості футерівки сталь-ковшів. Суть корисної моделі полягає в тому, що в порошковому дроті для модифікування металургійних розплавів кальцієм, який складається із сталевої оболонки і порошкового наповнювача, що містить в собі металевий кальцій (масова частка активного кальцію не менш 98,5 мас. %) та додатковий компонент, як додатковий компонент наповнювача використана прозалізнена вогнетривка суміш, а співвідношення між складовими частками наповнювача встановлено наступним, % мас: металевий кальцій 2060 прозалізнена вогнетривка суміш 8040; як прозалізнена вогнетривка суміш використовується залізний порошок та вогнетривкий матеріал в співвідношенні (5+95):(95+5) % мас; як вогнетривкий матеріал використовується динас, шамот, обпалений магнезит чи доломіт. або суміш цих матеріалів у будь-якому співвідношенні; вміст кальцію загального у складі наповнювача дроту складає 20+70 % мас. Спільними з прототипом суттєвими ознаками є: - сталева оболонка; - порошковий наповнювач, що містить металевий кальцій та додатковий компонент; - як залізний порошок використовується сталевий дріб, сталеві гранули або сталева січка. Суттєвими ознаками, що відрізняються від прототипу, є: - використання як додаткового компонента прозалізненої вогнетривкої суміші у співвідношенні, % мас: металевий кальцій 2060 прозалізнена вогнетривка суміш 8040; - використання як прозалізненої вогнетривкої суміші залізного порошку та вогнетривкого матеріалу у співвідношенні, % мас: залізний порошок 595 вогнетривкий матеріал 955; - використання як вогнетривкого матеріалу динасу, шамоту, обпаленого магнезиту чи доломіту або суміші цих матеріалів у будь якому співвідношенні. Додатковою суттєвою ознакою є: - вміст кальцію загального у складі наповнювача дроту складає 2070 % мас. Наведені вище ознаки є необхідними й достатніми для всіх випадків, на які розповсюджується область застосування корисної моделі. 1 UA 83290 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Між суттєвими ознаками і технічним результатом - потраплянням компонентів наповнювача порошкового дроту на максимально необхідну глибину у металургійний розплав й вивільненням металевого кальцію в рідкому стані, що значно покращує термодинамічні умови його взаємодії з елементами розплаву, забезпечує стабілізацію ступені засвоєння кальцію, здійснення максимально повного модифікування неметалевих включень, а також сприяє підвищенню стійкості футерівки сталь-ковшів - існує причинно-наслідковий зв'язок, який пояснюється наступним чином. Застосування прозалізненої вогнетривкої суміші як складової наповнювача при виготовленні кальцієвмісного порошкового дроту забезпечує стабільне виробництво дроту з більш щільним заповненням за рахунок заміни частини залізного порошку вогнетривким матеріалом. Вогнетривкий матеріал повністю заповнює повітряні порожнини у внутрішньому об'ємі дроту, що значно знижує вигар кальцію при введенні дроту в металургійний розплав. Використання при обробці металу прозалізненої вогнетривкої суміші як складової наповнювача дроту забезпечує потрапляння компонентів наповнювача порошкового дроту на максимально необхідну глибину у металургійний розплав й вивільнення металевого кальцію в рідкому стані, що значно покращує термодинамічні умови його взаємодії з елементами розплаву, підвищує ступінь засвоєння кальцію, дозволяє здійснювати максимально повне модифікування неметалевих включень, а також сприяє підвищенню стійкості футеровки сталь-ковшів за рахунок насичення внутрішньої поверхні футеровки частинками вогнетривкого матеріалу. Проведеними дослідженнями було встановлено, що дріт із вказаним наповнювачем при позапічній обробці рідкої сталі при температурах 1550-1620 °C стабільно досягає нижніх шарів рідкого металу в ковші. Внаслідок цього в глибині розплаву знижується активність та пружність пари кальцію, підвищується температура його випаровування і металевий кальцій вивільнюється у розплав у рідкому стані. Визначене співвідношення між металевим кальцієм і прозалізненою вогнетривкою сумішшю забезпечує необхідну пасивацію металевого кальцію для його введення на достатню глибину - в нижні шари розплаву в сталь-ковші, з тим щоб увесь металевий кальцій встиг розплавитися й вивільнитися в рідкому стані як найбільш ефективному для його взаємодії з елементами розплаву, при цьому покращуються термодинамічні умови взаємодії металевого кальцію з елементами розплаву, підвищується ступінь засвоєння кальцію, забезпечується максимально повне модифікування неметалевих включень. Відхилення від вказаного співвідношення в наповнювачі між металевим кальцієм і прозалізненою вогнетривкою сумішшю призводить, з одного боку, до недостатньої пасивації металевого кальцію, що призводить до зниження ефективності його взаємодії кальцію з елементами розплаву, а з другого - до зниження ефективності використання дроту. Вміст металевого кальцію в складі наповнювача більш ніж 60 % призведе до підвищеної інтенсивності його випаровування, що призводить до підвищеного його вигару, при вмісті металевого кальцію в наповнювачі менш за 20 % значно підвищуються питомий розхід порошкового дроту та витрати при позапічній обробці розплаву. Використання прозалізненої вогнетривкої суміші як складової наповнювача за рахунок вмісту вогнетривкого матеріалу знижує вплив реакції взаємодії рідкого металевого кальцію з елементами розплаву на знос футерівки по висоті сталь-ковшів. Вибір співвідношення між залізним порошком та вогнетривким матеріалом в прозалізненій вогнетривкій суміші залежить від конкретних умов позапічної обробки сталі на металургійних підприємствах: вимогам по вмісту й балу неметалевих включень, а також вимогами економіки, оскільки вартість сталевого дробу набагато вища за вартість вогнетривких матеріалів, тому використання прозалізненої вогнетривкої суміші з високим вмістом сталевого дробу доцільне при виплавці відповідальних марок сталі з високою чистотою по вмісту неметалевих включень. Таким чином, щоб забезпечити потрапляння компонентів наповнювача порошкового дроту на максимально необхідну глибину у металургійний розплав й вивільнення металевого кальцію в рідкому стані, забезпечити покращення термодинамічних умов взаємодії кальцію з елементами розплаву, стабілізувати ступінь засвоєння кальцію, здійснити максимально повне модифікування неметалевих включень, а також підвищити стійкість футерівки сталь-ковшів необхідно використовувати дріт зі всіма вказаними ознаками. Готують порошковий дріт наступним чином. Сталеву стрічку товщиною 0,35-0,55 мм профілюють в жолобоподібну оболонку, при чому порошковий дріт відповідно до конструкції оболонки може виготовлятися з продовжнім ребром жорсткості (із компенсатором), без ребра жорсткості, або армованим сталевою катанкою. Дозованими порціями з окремих бункерів заповнюють оболонку всіма компонентами 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 споживачу. 2 UA 83290 U 5 10 На одному з металургійних комбінатів були проведені порівняльні дослідно-промислові випробування порошкового дроту, що заявляється та прийнятого за прототип при позапічній обробці однієї марки сталі. Склад наповнювача дослідного дроту був наступним: металевий гранульований кальцій - 40 %, прозалізнена вогнетривка суміш - 60 %; склад наповнювача порівняльного дроту: металевий гранульований кальцій - 40 %, сталевий дріб - 60 %. При однакових витратах порівнювальних дротів (по металевому кальцію) вміст кальцію в пробах металу на МБЛЗ на дослідних плавках знаходився на рівні 0,020-0,024 %, а середній ступінь засвоєння кальцію складав 18 %. На порівняльних плавках вміст кальцію в пробах металу на МБЛЗ знаходився на рівні 0,014-0,018 %, а середній ступінь засвоєння кальцію складав 15 %. При цьому значно знизився барботаж металу, що сприятливо позначилося на стійкості футерівки по висоті сталь-ковшів: у порівнянні із прототипом строк між ремонтами футерівки сталь-ковшів за час проведення порівняльних випробувань підвищився на 16 %. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 1. Порошковий дріт для модифікування металургійних розплавів кальцієм, який складається із сталевої оболонки і порошкового наповнювача, який містить в собі металевий кальцій (масова частка активного кальцію не менш 98,5 мас. %) та додатковий компонент, який відрізняється тим, що як додатковий компонент наповнювача використана прозалізнена вогнетривка суміш, причому співвідношення між складовими частками наповнювача встановлено наступним, % мас: металевий кальцій 2060 прозалізнена вогнетривка суміш 8040. 2. Порошковий дріт для модифікування металургійних розплавів кальцієм за п. 1, який відрізняється тим, що як прозалізнена вогнетривка суміш використовується залізний порошок та вогнетривкий матеріал в співвідношенні (595):(955) % мас. 3. Порошковий дріт для модифікування металургійних розплавів кальцієм за п. 1, який відрізняється тим, що як вогнетривкий матеріал використовується динас, шамот, обпалений магнезит чи доломіт або суміш цих матеріалів у будь-якому співвідношенні. 4. Порошковий дріт для модифікування металургійних розплавів кальцієм за п. 1, який відрізняється тим, що вміст кальцію загального у складі наповнювача дроту складає 2070 % мас. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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