ЛЕГИРУЮЩИЙ БРИКЕТ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ Российский патент 2015 года по МПК C21C7/06 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для раскисления и легирования жидкой стали.

Известно раскисление жидкой стали при ее внепечной обработке чушковым алюминием (SU 1025731, опубликован 30.06.1983).

Недостатком данного процесса является то, что присадка алюминия в виде чушек с целью раскисления жидкого металла сопровождается большим нерегулируемым угаром алюминия при взаимодействии его с оксидами шлаков и кислородом воздуха и соответственно широкими колебаниями его содержания в готовой стали, неравномерным распределением алюминия в расплаве.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является брикет для раскисления стали, полученный методом прессования алюминиевого лома и частиц сплава на основе железа при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминиевый лом - 25-32, частицы сплава на основе железа - 68-75 (RU 2259405, опубликован 27.10.2004).

Использование брикета такого состава позволяет снизить себестоимость брикета за счет простоты изготовления и утилизации алюминиевых и железосодержащих отходов, повысить качество стали за счет увеличения доли алюминия, взаимодействующего со сталью, его коэффициента усвоения и равномерного распределения в объеме жидкой стали. Коэффициент усвоения алюминия при использовании таких брикетов составил 61%.

Недостатками этого изобретения является следующее. Высокое содержание алюминия в брикете приводит к его всплыванию на поверхность расплава и окислению алюминия с переходом в шлак. Брикет данного изобретения не содержит легирующих компонентов и не улучшает качества стали. Форма брикета не учитывает его поверхность, которая контактирует с кислородом воздуха, что приводит к большим потерям алюминия.

Технический результат направлен на получение брикета, обеспечивающего эффективное раскисление и легирование стали, снижение стоимости готовой продукции и упрощение введения добавок в жидкую сталь, необходимых для получения металла заданного состава.

Особенности изобретения состоят в том, что легирующий брикет для раскисления стали выполнен из вторичных алюминия, железа и никеля.

Отличается тем, что он содержит алюминиевый лом, железную стружку и легирующую никелевую добавку при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюминиевый лом - 0,5-2

Никелевая стружка - 2-7,5

Остальное - Железная стружка.

Брикет может иметь форму цилиндра или усеченного конуса, у которого высота, нижнее основание и верхнее основание имеют соотношение 10:8:3.

Алюминий раскисляет сталь, связывая кислород, переходит в оксид и образует шлак. Содержание алюминиевого лома в брикете зависит от количества кислорода в стали и находится в пределах 0,5-2% от общего веса брикета.

Снижение содержания алюминия меньше 0,5 мас.% в брикете тормозит диффузионные процессы, связанные с растворением металла, и замедляет процесс раскисления стали. При этом происходит нежелательное науглероживание стали и ухудшение ее механических свойств. Увеличение содержания алюминия выше 2 мас.% в брикете нежелательно, так как при этом нарушаются требования ГОСТ по составу стали и износоустойчивость ее ухудшается.

Никель является легирующим компонентом. Он понижает порог хладноломкости стали и, следовательно, увеличивает запас ее вязкости.

Никель способствует измельчению зерен феррита и перлита в стали, что значительно увеличивает вязкость стали, повышает устойчивость аустенита, снижает критическую скорость закалки и увеличивает прокаливаемость, а также повышает коррозионную стойкость стали.

Содержание никеля меньше 2 мас.% будет недостаточным для придания стали необходимых свойств. Увеличение содержания никеля выше 7,5 мас.% требует особых условий легирования с целью получения высоколегированных сталей.

Железная стружка является основным компонентом брикета, позволяющим сопутствующим элементам равномерно распределиться в ванне расплава с высокой усваиваемостью.

Брикет может иметь форму цилиндра или усеченного конуса, у которого высота, нижнее основание и верхнее основание имеют соотношение 10:8:3. Такие размеры обеспечивают погружение конуса нижним основанием вверх. При этом поверхность конуса максимально находится в расплаве, что способствует быстрому усвоению раскислителя и легирующих компонентов при минимальном угаре.

Масса брикета составляет 12-18 кг. Выход за пределы 18 кг не будет обеспечивать достаточной прочности брикета. Масса менее 12 кг экономически не выгодна, что связано с изготовлением, перевозкой и загрузкой в ванну мелких брикетов.

Пример выполнения предложенного брикета для раскисления стали.

Стальная углеродистая стружка марки 16А дробилась (с параллельной сортировкой от инородных включений: кусков металла, мусора и т.д.) в мелкую фракцию 14А, размер витка 5-30 мм, затем подавалась в пресс с итоговым усилием прессования на штоке главного цилиндра 630 тн с получением брикетов диаметром 170 мм, высотой 100-150 мм. Масса брикетов получалась 12-18 кг.

Были проведены испытания предлагаемых брикетов для определения эффективности раскисления полупродукта стали, выпущенного из ДСП, в сталеразливочном ковше. Количество присаживаемых в плавку в ковше брикетов определяли исходя из получения в стали после раскисления 0,05 мас.% алюминия.

Таблица 1 Результаты исследования брикетов различных составов Номер опыта Параметры брикета Значения параметров Коэффициент усвоения алюминия 1 Содержание алюминиевого лома 1,3 мас.% 73%   Содержание никелевой стружки 5,2 мас.%     Масса брикета 16,6 кг     Соотношение высоты, нижнего и верхнего оснований усеченного конуса 10:8:3   2 Содержание алюминиевого лома 0,6 мас.% 75%   Содержание никелевой стружки 2,3 мас.%     Масса брикета 16,5 кг     Соотношение высоты, нижнего и верхнего оснований усеченного конуса 10:8:3   3 Содержание алюминиевого лома 2,1 мас.% 69%   Содержание никелевой стружки 7,4 мас.%     Масса брикета 15,5 кг     Соотношение высоты, нижнего и верхнего оснований усеченного конуса 10:8:3  

При одинаковых условиях с прототипом (температура металла 1590°С, концентрация углерода 0,05 мас.%) коэффициент усвоения алюминия при использовании предлагаемых брикетов составил 69-75% (табл.1). Также в отличие от прототипа предлагаемый брикет обладает легирующими свойствами.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для раскисления и легирования жидкой стали. Брикет получен методом прессования алюминиевого лома, железной и никелевой стружки при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминиевый лом 0,5-2, никелевая стружка 2-7,5, железная стружка - остальное. Брикет может иметь форму цилиндра или усеченного конуса, у которого высота, нижнее основание и верхнее основание имеют соотношение 10:8:3. Масса брикета составляет 12-18 кг. Изобретение позволяет повысить эффективность раскисления и легирования жидкой стали за счет повышения коэффициента усвоения и более равномерного распределения компонентов в расплаве, снизить себестоимость брикета за счет простоты изготовления и использования металлических отходов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Легирующий брикет для раскисления стали, выполненный из вторичных алюминия, железа и никеля, отличающийся тем, что он содержит упомянутые компоненты в виде алюминиевого лома, железной стружки и никелевой стружки при следующем соотношении, мас.%: алюминиевый лом 0,5-2, никелевая стружка 2-7,5, железная стружка - остальное, причем масса брикета составляет 12-18 кг.

2. Брикет по п.1, отличающийся тем, что он имеет форму цилиндра или усеченного конуса, у которого высота, нижнее основание и верхнее основание имеют соотношение 10:8:3.