ПРОВОЛОКА ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ ЖИДКОЙ СТАЛИ БОРОМ Российский патент 2009 года по МПК C21C7/00 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке металлургических расплавов порошкообразными реагентами.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому эффекту к заявляемой является проволока для легирования стали бором, состоящая из металлической оболочки и порошкового наполнителя, содержащего бор. Наполнение проволоки составляет 320 г/м (Дюдкин Д.А., Кисиленко В.В., Онищук В.П. и др. Освоение технологии внепечной обработки различных групп марок стали борсодержащей порошковой проволокой на РУП "БМЗ" // Труды восьмого конгресса сталеплавильщиков (г.Нижний Тагил, 18-22 октября 2004 г.) - Москва. - ОАО "Черметинформация". - 2005. - С.407-411). Эта проволока выбрана в качестве прототипа. Ввод бора в жидкую сталь в виде проволоки позволяет снизить угар и достигать повышенного уровня усвоения бора в сравнении с использованием кусковых материалов, но все ж таки средний уровень усвоения бора из проволоки остается нестабильным - для стали 20ХНР - 81% (от 68 до 100%), на кордовых марках стали - 68% (от 59 до 76%). Это связано с тем, что в проволоке не определено соотношение между составными частями, что не дает возможность стабильно обеспечивать необходимую жесткость проволоки для ее ввода на достаточную глубину, чтобы реакцией взаимодействия бора с расплавом был охвачен максимальный объем металла в ковше, что приводит к нестабильным результатам при использовании проволоки, повышенным затратам и снижению эффективности процесса легирования жидкой стали бором.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать порошковую проволоку для легирования жидкой стали бором путем установления определенных пределов соотношения как между отдельными составными частями проволоки между собою, так и всей проволоки в целом. Решение этой задачи дает возможность стабильно обеспечивать необходимую жесткость проволоки для ее ввода на достаточную глубину, расплавления и высвобождения порошкового наполнителя, охватить реакцией взаимодействия бора с расплавом максимальный объем металла в ковше, синхронизировать во времени процессы высвобождения бора в расплав и нагрев порошкового наполнителя к температуре окружающего металла, что значительно ускорит процесс растворения бора в стали. Это позволяет повысить и стабилизировать на высоком уровне степень усвоения бора, уменьшить технологический брак, снизить расход проволоки и повысить эффективность использования бора.

Суть изобретения состоит в том, что в проволоке для легирования жидкой стали бором, состоящей из металлической оболочки и порошкового наполнителя, содержащего бор, отношение между содержанием бора в порошковом наполнителе и содержанием порошкового наполнителя в проволоке составляет величину (0,18...0,40):1, а соотношение между составными частями проволоки установлено следующим, мас.%:

порошковый наполнитель, содержащий бор65...80металлическая оболочка20...35

В качестве порошкового наполнителя, содержащего бор, могут использовать сплав бора с железом, причем содержание бора в сплаве составляет 15...25 мас.%.

Общими с прототипом существенными признаками являются:

- металлическая оболочка;

- порошковый наполнитель, содержащий бор.

Отличительными от прототипа существенными признаками являются:

- отношение между содержанием бора в порошковом наполнителе и содержанием порошкового наполнителя в проволоке составляет величину (0,18...0,40):1;

- соотношение между составными частями проволоки установлено следующим, мас.%:

порошковый наполнитель, содержащий бор65...80металлическая оболочка20...35

Дополнительным существенным признаком является:

- в качестве порошкового наполнителя, содержащего бор, используют сплав бора с железом, причем содержание бора в сплаве составляет 15...25 мас.%.

Приведенные выше признаки являются необходимыми и достаточными для всех случаев, на которые распространяется область применения изобретения.

Между существенными признаками и техническим результатом - повышением и стабилизацией на высоком уровне степени усвоения бора, уменьшением технологического брак, снижением расхода проволоки и повышением эффективности использования бора - существует причинно-следственная связь, которая объясняется следующим образом. Проволока с указанными пределами соотношения между составными частями стабильно погружается в ковш с жидкой сталью на достаточную глубину. В локальной зоне взаимодействия с расплавом металлическая оболочка расплавляется, порошковый наполнитель высвобождается и бор начинает растворяться в объеме жидкой стали, повышая содержание к необходимой величине химического анализа заданной марки стали. Указанное отношение между содержанием бора в порошковом наполнителе и содержанием порошкового наполнителя в проволоке в пределах (0,18...0,40):1 позволяет синхронизировать во времени процессы высвобождения бора в расплав и нагрев порошкового наполнителя к температуре окружающего металла, что значительно ускоряет процесс растворения бора в стали. Указанное соотношение между порошковым наполнителем, содержащим бор, и металлической оболочкой (65...80):(20...35) мас.% стабильно обеспечивает необходимую жесткость проволоки для его ввода на достаточную глубину, чтобы реакцией взаимодействия бора с расплавом был охвачен максимальный объем металла в ковше. Процесс обработки жидкой стали проволокой со всеми указанными параметрами протекает спокойно, без выбросов и барботажа. Все это позволяет значительно повысить степень усвоения бора, уменьшая его угар. Отношение между содержанием бора в порошковом наполнителе и содержанием порошкового наполнителя в проволоке в указанных пределах обусловлено тем, что если оно будет менее чем 0,18:1, порошковый наполнитель будет высвобождаться в расплав с температурой ниже, чем у окружающего металла, и будут дополнительные потери на подогрев и растворение материала, содержащего бор, снижение температуры стали в ковше и, как следствие, снижение эффективности использования бора. Если же указанное соотношение будет более чем 0,40:1, это приведет к изготовлению проволоки с тонкой оболочкой и при ее использовании оболочка будет расплавляться на недостаточной глубине, порошковый наполнитель будет высвобождаться в расплав и бор будет растворяться в верхних слоях металла, что приведет к снижению степени усвоения бора и, как следствие, снижению эффективности использования бора, повышенному расходу проволоки. Несоблюдение указанного соотношения между составными частями проволоки не даст возможность стабильно обеспечивать необходимую жесткость проволоки для ее ввода на достаточную глубину и приведет к отдельным локальным зонам расплава, не охваченным реакцией взаимодействия с бором или, наоборот, перенасыщенным бором, что значительно снизит эффективность использования проволоки, во втором случае приведет к повышенному угару бора и не даст возможность стабильно получать высокий уровень его усвоения. В качестве порошкового наполнителя, содержащего бор, может использоваться сплав бора с железом, причем содержание бора в сплаве составляет 15...25 мас.%.

Проведенный анализ показал, что заявляемое изобретение имеет новизну и изобретательский уровень, и именно указанная совокупность существенных признаков обеспечивает технический результат - повышение и стабилизация на высоком уровне степени усвоения бора, уменьшение технологического брака, снижение расхода проволоки и повышение эффективности использования бора.

Изготавливают порошковую проволоку следующим образом. Металлическую ленту профилируют в желобоподобную оболочку. Дозированными порциями из бункера заполняют оболочку порошком, содержащим бор, который равномерно распределяется по желобу оболочки. Потом с помощью роликовых клетей обжимают оболочку и формируют замок. Готовая проволока наматывается на катушки и поставляется в отделение обработки стали.

На одном из металлургических предприятий в сталеплавильном цехе проведены испытания предложенной проволоки. В дуговой электропечи выплавляют сталь 20ХНР (пределы содержания бора - 0,001...0,005%), выпускают в 100-тонный ковш и передают на установку внепечной обработки, оборудованную трайбаппаратами для ввода проволоки, где проводят раскисление, усреднительную продувку и другие необходимые технологические операции. Затем отбирают пробу металла, определяют содержание в металле бора и рассчитывают то количество бора, что необходимо ввести в ковш в виде порошковой проволоки. После этого с помощью трайбаппарата вводят порошковую проволоку ⊘ 13 мм в оболочке из стали 08Ю с наполнением феробором (17% бора). Наполнение проволоки по ферробору составляет 500 г/м, по бору - 85 г/м. Соотношение между порошковым наполнителем, содержащим бор, и металлической оболочкой составляло 74:26 мас.%, отношение между содержанием бора в порошковом наполнителе и содержанием порошкового наполнителя в проволоке - 0,23:1. Вводят 30 м проволоки (0,33 кг/т). Перед вводом проволоки содержание бора в стали было 0,0002%. Прирост содержания бора в готовом металле составил 0,00235%, и содержание бора в готовом металле составило 0,00237%. Проведено 20 обработок. Минимальная степень усвоения бора составила 85,2%, средняя - 92,1%, технологический брак отсутствовал.

На этой же установке внепечной обработки металла обрабатывали сталь 20ХНР порошковой проволокой с наполнением ферробором (26% бора). Наполнение проволоки ⊘ 12 мм по ферробору составляло 300 г/м, по бору - 78 г/м. Соотношение между порошковым наполнителем, содержащим бор, и металлической оболочкой составляло 62:38 мас.%, отношение между содержанием бора в порошковом наполнителе и содержанием порошкового наполнителя в проволоке - 0,42:1. Минимальная степень усвоения бора составила 65,2%, средняя - 72,1%, технологический брак - 1,6%. При внесении в готовый металл такого же количества бора, как и в заявляемой проволоке, расход этой проволоки был выше на 42%.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке металлургических расплавов порошкообразными реагентами. В проволоке отношение между содержанием бора в порошковом наполнителе и содержанием порошкового наполнителя в проволоке составляет величину (0,18-0,40):1, а соотношение между составными частями проволоки установлено следующим, мас.%: порошковый наполнитель, содержащий бор 65-80, металлическая оболочка 20-35. В качестве порошкового наполнителя, содержащего бор, могут использовать сплав бора с железом, причем содержание бора в сплаве составляет 15-25 мас.%. Изобретение позволяет повысить и стабилизировать на высоком уровне степень усвоения бора, уменьшить технологический брак, снизить затраты проволоки и повысить эффективность использования бора. 1 з.п. ф-лы.

1. Проволока для легирования жидкой стали бором, состоящая из металлической оболочки и порошкового наполнителя, содержащего бор, отличающаяся тем, что отношение между содержанием бора в порошковом наполнителе и содержанием порошкового наполнителя в проволоке составляет (0,18-0,40):1, а соотношение между составными частями проволоки установлено следующим, мас.%:

порошковый наполнитель, содержащий бор65-80металлическая оболочка20-35