КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ Российский патент 1999 года по МПК C21C7/64 C22C35/00 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть применено в качестве модификатора-раскислителя при внепечной обработке сталей.

Известен модификатор для стали (SU, N 1216235, кл. C 22 C 35/00, 07.03.86), выбранный в качестве прототипа, содержащий кремний, алюминий, углерод и железо.

Поставленная задача - повышение механических свойств стали за счет улучшения условий десульфурации металла, снижение затрат на производство стали за счет использования пылевидных отходов железомагниевой лигатуры.

Указанная задача решается тем, что в комплексную добавку для внепечной обработки стали, содержащую кремний, алюминий, углерод и железо, дополнительно вводят магний, редкоземельные металлы, натрий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кремний - 45,0 - 55,0
Алюминий - 0,2 - 5,0
Углерод - 0,1 - 10,0
Магний - 1,2 - 6,0
Редкоземельные металлы - 0,3 - 4,0
Натрий - 2,0 - 7,0
Кальций - 0,2 - 5,0
Железо - Остальное
при этом указанные элементы могут содержаться в виде брикетированной смеси пылевидных отходов железомагниевой лигатуры, соды кальцинированной и натриевого жидкого стекла при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пылевидные отходы железо-магниевой лигатуры - 65,0 - 70,0
Сода кальцинированная - 15,0 - 25,0
Натриевое жидкое стекло - 10,0 - 15,0
Редкоземельные металлы (РЗМ), например, церий и натрий, введенные в комплекс с алюминием, магнием, натрием и кальцием оказывают активное влияние на образование мелкодисперсной дендритной структуры, увеличение пластичности, ударной вязкости стали. Содержание в составе комплексной добавки РЗМ менее 0,3% не влияет на модифицирующую способность модификатора, не оказывает влияние на механические свойства стали и ее структуру.

Введение в состав добавки РЗМ более 4% в комплексе с другими металлами снижает жидкоподвижность стали, увеличивает комплексное содержание крупнодисперсных неметаллических включений, что ведет к падению пластичности и ударной вязкости изделий из стали.

Введение в состав комплексной добавки магния в количестве 1,2 - 6,0%, натрия 2,0 - 7,0%, кальция 0,2 - 5% способствует активной десульфурации при внепечной обработке стали, а также образованию мелкодисперсной структуры. Имея низкую температуру кипения, активно способствуют предотвращению абсорбции газов из атмосферы в жидкий металл при переливе его в различный ковш. Суммарное содержание магния, натрия, кальция в составе заявляемой добавки менее 3,4% резко снижает защиту металла от абсорбции газов. Введение в состав модификатора магния, натрия, кальция в сумме более 20% способствует активному восстановлению кремния из его оксидов и повышению содержания кремния в готовой стали, увеличению дымовыделений в процессе внепечной обработки предлагаемым модификатором.

Введение в состав комплексной добавки пылевидных отходов железомагниевой лигатуры менее 65% снижает раскисляющую и десульфурирующую способность брикета, а увеличение содержания пылевидных отходов в составе брикетированной смеси более 70% затрудняет отверждения брикета.

Сода кальцинирования, введенная в состав брикетированной смеси менее 15%, снижает реакцию усвоения брикета металлом, а содержание соды кальцинированной более 25% снижает модифицирующую способность брикета, увеличивает дымовыделение. При содержании в составе брикетированной добавки натриевого жидкого стекла менее 10% уменьшается прочность брикета, увеличивается осыпаемость, а увеличение его содержания выше 15% увеличивает время усвоения добавки сталью.

Химический состав известного модификатора и предлагаемой добавки приведен в табл. 1.

Гранулометрический состав пылевидных отходов железокремниевой лигатуры равен 0,01 - 1,5 мм, сода кальцинированная соответствует ГОСТу 5100-85, натриевое жидкое стекло соответствует ГОСТу 13078-81.

Компоненты брикета в определенной пропорции перемешиваются в шнековом смесителе, формуются в брикеты весом от 20 до 100 г. Сушку, упрочнение брикетов производят в камере сушки в течение 6 - 19 мин вследствие термогельного отверждения связующего жидкого стекла с другими компонентами брикета-модификатора. Прочность при этом достигает более 36 кг/см².

Комплексная добавка в виде брикета присаживается на дно разогретого до температуры не менее 600^oC разливочного ковша в количестве 0,2% от веса жидкого металла. Модифицирование, раскисление, рафинирование стали от серы и газов происходят в процессе наполнения ковша металлом сливаемого из плавильного агрегата или из ковша в ковш. Усвоение брикетированной добавки в зависимости от веса брикета происходит от 20 до 90 с.

Продукты реакции компонентов комплексной добавки с жидким металлом, содержащие неметаллические включения, продукты окисления, легко выводятся из объема металла в шлак. Внепечную обработку предлагаемой брикетированной комплексной добавкой проводили на углеродистой стали марок 35Л, 40Л и низколегированной стали марки 40ХГНМЛ. Механические свойства термообработанной стали 35Л, 40Л и механические свойства стали 40ХГНМЛ после закалки и отпуска приведены в табл. 2.

Из табл. 1, 2 следует, что предлагаемый состав комплексной добавки значительно повышает механические свойства стали без дополнительного введения в расплав бора, молибдена, титана, марганца, что ведет к уменьшению стоимости модификатора, возможности утилизации пылевидных отходов лигатур, более полному усвоению раскислителя, увеличению степени десульфурации при внепечной обработке стали.

Результаты зависимости степени десульфурации кислой стали от содержания элементов в составе брикета комплексной добавки и от температуры металла в момент ввода модификатора приведены в табл. 3.

Таким образом, применение предлагаемой комплексной добавки повышает механические свойства стали, улучшает условия десульфурации металла, снижает затраты на производство стали за счет использования пылевидных отходов железомагниевой лигатуры.

Изобретение может быть использовано в черной металлургии в качестве модификатора-раскислителя при внепечной обработке стали. Согласно изобретению комплексная добавка содержит, мас. %: кремний 45,0 - 55,0; алюминий 0,2 - 5,0; углерод 0,1 - 10,0; магний 1,2 - 6,0; редкоземельные металлы 3,0 - 4,0; натрий 2,0 - 7,0; кальций 0,2 - 5,0; железо остальное. Комплексная добавка может содержать указанные элементы в виде брикетированной смеси пылевидных отходов железомагниевой лигатуры, соды кальцинированной и натриевого жидкого стекла при следующем соотношении компонентов, мас.%: пылевидные отходы железомагниевой лигатуры 65,0 - 70,0; сода кальцинированная 15,0 - 25,0; натриевое стекло 10,0 - 15,0. Комплексная добавка обеспечивает повышение механических свойств стали за счет улучшения условий десульфурации металла, а также снижение затрат на производство стали за счет использования пылевидных отходов железомагниевой лигатуры. 1 з.п.ф -лы, 3 табл.

1. Комплексная добавка для внепечной обработки стали, содержащая кремний, алюминий, углерод и железо, отличающаяся тем, что дополнительно содержит магний, редкоземельные металлы, натрий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кремний - 45,0 - 55,0
Алюминий - 0,2 - 5,0
Углерод - 0,1 - 10,0
Магний - 1,2 - 6,0
Редкоземельные металлы - 0,3 - 4,0
Натрий - 2,0 - 7,0
Кальций - 0,2 - 5,0
Железо - Остальное
2. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что указанные элементы содержатся в виде брикетированной смеси пылевидных отходов железомагниевой лигатуры, соды кальцинированной и натриевого жидкого стекла при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пылевидные отходы железо-магниевой лигатуры - 65,0 - 70,0
Сода кальцинированная - 15,0 - 25,0
Натриевое жидкое стекло - 10,0 - 15,0о