Экзотермическая смесь Советский патент 1983 года по МПК C21C5/54 

Цель достигается тем, что экзоте мическая смесь, включакниая восстановитель, натриевую селитру, плаDHKoiitJti шпат, кремнезем, известь и окисел легирующего элемента, соде жит компоненты в следующем соотношении, вес.%: Восстановитель16-20 Натриевая селитра 5-15 Известь5-8 Плавиковый шпат 0,1-5,0 Окисел легирующего ,элемента .26-40 Кремнезем20-40 Отношение окислов кальция к окислам кремния составляет (0,2О, 4 :1. . При основности смеси в пределах 0,2-0,40 степень извлечения легирующего элемента из его окисла увеличивается до 80-95%. Объясняется это тем, что в ходе экзотермической реакции глинозем, полученный от сгора ния восстановителя, связывается с окислами кремния, тем равнове сие реакции сдвигается в сторону об разования легирующего элемента из . его окисла.. Кроме того, низкая основность шл ка из заявляемой смеси позволяет уменьшить содержание кислорода в стали. Чем ниже основность шлака, т больше О.Н удалит кислорода из металла, что в.. свою очередь приводит к снижению в металле оксидных и гло булярных включений. В качестве восстановителя экзотермическая смесь может содержать алюминиевый порошок или кремнийсодержащие материалы ( силикокальций, силикомарганец и др.). Количество восстановителя в составе смеси выбирается из расчета выделения в результате экзотермической реакции-те ла 2700-3000 кдж/кг, что обеспечивает получение шлака и лигатуры с температурой 1500°С. При содержании горючего ниже 16% уменьшается степень восстановления легирующего эле мента, а образующаяся шлакометаллическая лигатура имеет низкую температуру. . В качестве окисла легирующего эл мента могут быть использованы окислы хрома, марганца, никеля или молибдена. Увеличение горючего выше 20% при водит к ухудшению физико-химических свойств шлака С повышенная вязкость) вследствие избыточной концентрации окислов кремнезёма. Содержание их определяется количеством легирующег элемента, который необходимо ввести в металл в зависимости от марки ста ли. Натриевую селитру вводят в количестве, обеспечивающем необходимую скорость горения смеси. Количество ее должно быть существенно меньше, чем это требуется по стехиометрии для полного окисления восстановителя. При содержании селитры ниже 5% смесь не горит, а содержание ее выше 15%, не позволяет ввести требуемого количества легирующего элемента, поскольку уменьшается доля окисла этого элемента в смеси. Плавиковый шпат служит -для снижения температуры воспламенения смеси. Пределы его колебания в составе смеси обусловлены тем, что при содержании шпата менее 0,1% не регулируется температура воспламенения, а при его содержании выше 5% ухудшаются санитарно-гигиенические условия труда. Количество извести и кремнезема в составе смеси выбирается из условия получения основности 0,2-0,4 для обеспечения максимальной степени извлечения легирующего элемента и повышения рафинировочных свойств образующегося шлака. Содержание извести в смеси 5-8% обусловлено тем, что в этих пределах достигается максимальная степень извлечения легирующего элемента. При содержании извести менее 5% не обеспечивается необходимая скорость гоРения смеся ввиду увеличения плотности смеси, а увеличение выше 8% приводит к повышению основности шлака и уменьшению содержания в -смеси окислов легирующего элемента. При содержании кремнезема менее 20% основность шлака увеличивается более 0,4, .что приводит к уменьшению степени -извлечения легирующего элемента из его окисла. Увеличение кремнезема более 40% приводит к снижению содержания окисла легирующего элемента и уменьшению количества легирующего элемента, вводимого в сталь. При основности 0,4 и менее равновесие реакции восстановления легирующего элемента из его окисла сдвигается в сторону образования легирующего элемента за счет связывания кремнеземом образующегося при реакции окисла, а при увеличении основности более 0,4 реакция восстановления замедляется. При снижении основности менее 0,2 уменьшается количество вводимого в металл легирующего элемента, поскольку -уменьшение основности достигается за счет увеличения содержания кремнезема и уменьшения окисла легирующего элемента. Смеси изготавливаются в специальных отделениях путем смешения компонентов смеси в смесителях. Загрузка компонентов смеси производится в следующей последовательности инертные шлакообразующие материалы, натриевая селитра, окисел легирующего элемента, плавиковый шпат и восстановитель. После равномерного перемещения смесь выолпа ется в специальный контейнер, который доставляется в цех. Перед выпуском из печи металлав сталеразливочный ковш засыпсиот. смесь в количестве 3-6% от веса плавки. Состав шлакометаплической лигатуры, полученной- после сжигания смеси под вытяжным зонтом, обеспечивает ввод в -металл необходимого количества легирукицего элемента и рафинирование.металла от оксидных включений. Затем ковш с жидкой шлакометаллической лигатурой подают под выпуск плавки, где происходит его обработка. В аависимост от марки стали., подвергаемой обра- ботке, в состав, смеси в качестве окисла легирующего элемента могут входить марганцевый, хромовый, молибденовый и другие концентраты.

Ниже приведены примеры смесей и варианты их испо 1ьзования при обработке низколегированной стали.

Птр и м е р 1 . Состав смеси, вес.%:

Алюминиевый порошок 16 Натриевая- селитра 11 . Известь.8

Плавиковый шпат - 5 Окисел легирующего

элемента 40 Кремнезем20

Основность смесь . 0,4 Использ.ование смеси такого состава обеспечивает извлечение легирующего .элемента из его окисла 80%, а .обра зующаяся шлакометаллическая .лигатура, содержащая: вес.%: окись кальция 9; глинозем . кремнезем 2 фтористый кальций 6(. окись натрия 5 закись марганца 5|- марганец 16 ; при меси 1, позволяет ввести 1-1,5% марганца в зависимости от расхода смеси и снизить глобулярные включения в стали до 1,5 балла.

При обработке низкоуглеродистой марганцовистой стали 09Г2 содержание марганца увеличивается от 0,4 до 1,4%, глобулярные включения в стали составят 1,4 балла.

П р и м е р 2 . Состав смеси, вес.-% : Силикокальций20

Натриевая селитра 15 Известь .5

Плавикрвый шпат . ОД Окисел легирующего ,

элемента39,9.

Кремнезем . 20 Основность смеси0,25

В результате сжигания смеси пол гчается шлакометаллическая лигатура следующего срстава, вес.%: окись кальция 16 кремнезем 54 фтористый кальций 2 окись натрия 7/ закись марганца.2J марганец 19. При обработке марганцовистой стгши смесь позволяет ввести в металл 1-2% марганца со степенью извлечения 95% и снизить глобулярные включения в стали до 1 бсшла.

При обработке марганцовистой стали 20Г2 содержание марганца увеличивается от 0,2 до .

Сталь содержит глобулярные включения 1 балла,

П р и м е р 3 . Состав смеси, вес.%:

Алюминиевый порошок 16 Натриевая селитра 5 Известь.8

Плавиковый шпат5

Окисел легирующего элемента26

Кремнезем40

Основность смеси0,2

Смесь такого состава обеспечит получение шлакометаллической л-игатуры, содержащей, вес.%: окись кальция 9, кремнезем 34, фтористый кашьций 6, окись натрия 2, закись марга ца 2, глинозем 35, марганец 12, с помощью которой возможно легировать сталь марганцем до 1% и снизить размер глобулярных включений до 1,3 бгшла.

При обработке этой смесью стали 09Г2 в металл введено 1% марганца, а содержание глобулярных включений снижено до 1,3 балла.

П р и м е р 4 . Состав смеси, вес.%:

Алюминиевый порошок 18 Натриевая селитра 9,5 Известь6,5Плавиковый шпат - 3 Окисел легирующего элемента33

Кремнезем30

Основность смеси0,22

Шлакометаллическая лигатура, получаемая при сжигании такой смеси, имеет слёдукидий состав, вес.%: окись кальция 8, кремнезем 29, глинозем 36, фтористый кальций 3, окись натрия 5, закись марганца 4, марганец 15. При обработке металла таким шлаком размер глобулярных включений не прев Лиает 1,2 балла, а степень извлечения легирующего элемента из его окисла достигает 93%.

В стали 50Г2 после обр аботки этоЯ смесью содержание марганца увеличиваеся на 1,5% , содержание глобулярных вклчений, составило 1,2 бсШла.

Таким образом, смесь.позволяет повысить степень извлечения легирующего элемента до 80-95% и снизить

содержание в стали неметаллических включений до 1-1,5 балла.

Формула изобретения

1. Экзотермическая смесь, содержащая восстановитель, натриевую селитру, извест1э, плавиковый шпат, кремнезем и окисел легирующего элемента, отличающаяся тем, что, с целью повыщения степени извлечения легирующего элемента и снижения и стали неметаллических включений, она содержит компоненты при следующем соотношении, вес.%:

Восстановитель

Натриевая селитра

Плавиковый шпат

Известь

Окисел легирующего

элемента

Кремнезем

2. Смесь по п. ю щ а я с я тем, окислов кальция к окислам кремйия составляет (0,2-0,4) tl.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиз

1. Сталь, 1977, 11, с. 13.

2,Патент Японии 51-8748, кл. 11 В 1, 1976.