Смесь для комплексной обработки черных металлов Советский патент 1983 года по МПК C21C5/54 C21C7/76 

Предлагаемое изобретение относится к литейному производству, в частности к рафинированию, мойгЧИцированию, рас кисленио и микролегированию чугуна и стали, т.е. к комплексной их обработке как в ковше, так и непосредственно в печи перед выпуском. .

Известна смесь для обработки чугуна, содержащая карбид кальция, силикокальций, криолит и графит СО

При обработке этой смесью происходит частичное раскисление, а расход смеси довольно высок 1,7% от массы металла.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является смесь для комплексной обработки жидкого чугуна С2 J, содержащая,вес,%: Силикокальций Графит5-10

Криолит5-10

Алюминий2-6

Карбид кальция Остальное Однако использование ее для обработки стали не всегда возможно (ограничено) поскольку эффект науглероживания в данном случае часто нежела . Смесь не обладает эффектом микролегирования. Карбид кальция (технический), который применяется составе известной смеси, как десульфурирующий реагент является дорогим дефицитным материалом, потребность в котором для основных целей (получения ацетилена и др.) не удовлетворяется. Высокая температура плавления карбида кальция (около 2300°С) уменьшает реакционную способность смеси, приводит к уменьшению температуры металла и снижению его жидкотекучести, т.е. ухудшению литейных свойств. По этой же причине десульфурирующая способность технического карбида кальция не постоянна и зависит от многих причин, прежде всего, от температуры расплава

Целью изобретения является улучшение механических и литейных свойств сплава.

Поставленная цель достигается тем, что смесь для комплексной обработки черных металлов содержащая силикокальций, криолит, алюминий и карбид кальция, дополнительно содержит- побочный продукт производства карбида кальци1, а в качестве карбида кальция содержит металлургический сланцевый карбид кальция при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Силикокальций 25-35 Побочныйпродукт производства карбида кальция 15-20 Криолит5-10

, Алюминий2-6

Металлургический сланцевый карбид кaJTьцияОстальное

Побочный продукт производства карбида кальция представляет собой сплав на основе железа, содержащий следующие компоненты, мас.%:

Кремний11,0-20,0

Кальций0,3-0,5

Титан0,2-2,0

Марганец0,3-0,8

Ванадий0,1-0,12

Хром0,3-1,

Молибден0,3-0,

Ниобий0,2-0,3

ЖелезоОстальное

Наличие в составе побочного продукта производства карбида кальция легируюцих элементов - Si, Tf, Mn, V, CR Mo, Nb обеспечивает комплексное микролегирование обрабатываемого сплава при одновременном раскислении и модифицировании. Высокая степень усвоения легирующих элементов из указанного продукта обусловлена его боль|шой плотностью, близкой к плотности жидкого металла.

Металлургический сланцевый карбид кальция имеет следующий состав, мае.%:

Карбид кальция 33-«5 Свободный углерод 2-2,5 Окись кальция 32-40 Карбонат кальция Остальное Он отличается более низкой, чем у технического карбида кальция температурой плавления (1 00-15004), крометого, это менее дорогой (в 1,52 раза дешевле) и недефицитный материал, получаемый из дешевого сырья сланцеперерабатывающего производства. Применение в составе смеси металлургического сланцевого карбида кальция увеличивает реакционную способность смести благодаря меньшей температуре плавпения и/соответственно меньшим тепловым потерям, что стабилизирует процесс десульфурации и позволяет получить металл с большей жидкотекучестью, а следовательно, и лучшего качества. Кроме того, в этом случае смесь получится менее дорогостоящей и дефицитной. в табл. 1 приведены составы снесей с различным содержанием компонентов, среднее значение - смесь IP 3 граничные значения - смеси f 2, k смеси К 1, 5 выходящие за граничные значения дополнительно введенного компонента (побочного продукта производства карбида кремния) и .содтаеов.6 - известный. В табл. 2 приведены сравнительные данные по химическому составу (содержание углерода, кремния, серы, титана) и свойства чугуна после обработки предлагаемыми и известной смесями. Как видно из таблицы замена технического карбида кальция на металлург гический сланцевый и добавка в смесь побочного продукта производства карбида кальция обеспечивает высокую степень десульфурации и раскисления, на уровне известной смеси, такую же склонность чугуна к отбелу и одно- . временно ношдй положительный эффект более высокий уровень механических свойств,, повышается прочность при рас тяжении на 15-25 НПа и увеличивается жидкотекучесть на 50-100 мм, . Увеличение механических свойств чугуна обеспечивается допслнительицм ми|фолегированием в частности, титаном, . который содержится в побочном продукте производства карбида кальция а также раскислением, модифицированИ ® Л ®9У ФУР Чией. Обоснование граничных значений компонентов: Побочный продукт производства к«|рбида кальция: при увеличении в составе смеси количества побочного продукта более 20% наблюдается увеличение отбела, вследствие захолаживающего действия, которое оказывает железо и легирующие элементы. При этом понижаются прочностные свойства чугуна, жидкотекучесть и увеличивается твердость чугуна. При уменьшении в составе смеси побочного продукта производства карбида кальция (менее 15%) П|эо.исходит умень шение прочностных характеристик. Силикокальций: уменьшение его ко:Личества в смеси менее 2S% приводит :к ослаблению модифицирующего действия .смеси и увеличению склонности чугуна |к отбелу увеличение силикокальция более 35% нежелательно из-за его де-, фицитности. Криолит: минимальное содержание криолита принято на уровне- известной , смеси, увеличение содержания криолита более 10 нежелательно из-за его де- ч фицитности. Алюминий: алюминий обеспечивает эффективное раскисление расплава и при его содержании в смеси менее 2% этот эффект незначителен, увеличение содержания алюминия более 6% приводит к усилению графитизирующего эффекта в чугуне, что может вызвать уменьшение механических свойств выплавляемого металла. Металлургический сланцевый карбид. кальция: уменьшение его количества менее 23% приводит к уменьшению обессеривающей способности смеси, и, как следствие, ухудшению свойств металла; увеличение количества карбида кальция более 53% приведет к уменьшению легирующего или модифицирующего эффекта смеси, так как в этом случае соответственно уменьшается содержание в смеси или побочного продукта производства карбида кальция или сияйкокальция. Использование предлагаемой смеси позволяет получить новый качественный эффект, выражающийся в повышении механических свойств и жидкотекучести. При .этом прочность чугуна увеличивается на 15-25 МПа, в результате чего получаем новую марку чугуна СЧ35 взамен СЧЗО. Кроме того, снижается себестоимость выплавляемого металла за счет использования менее дефицитного и дорогого сырья (сланцевый карбид каль ция) и отходов производства (побочного продукта производства карбида , . кальция ) взамен карбида кальция (тех нического) и частично силикокальция. Расход смеси составляет 1,2% от массы жидкого металла. Экономия при обработке 1 т жидкого металла предлагаемой смесью составляет от 0,6 до 1 руб. Годовой ожидаемой экономический эффект составит 60100 тыс. руб. Предлагаемая смесь может найти широкое применение в литейном производстве при изготовлении высокЬкачественных отливок из чугунов повышенных марок СЧЗО, СЧ35 и выше, а также из стали.

Таблица 1

СМЕСЬ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ОБРАБОТКИ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающая силикокальций, карбид кальция, криолит и алюминий, отличающая с я тем, что, с целью улучшения механических и литейных свойств сплава, она дополнительно содержит побочный продукт производства карбида кальция, а в качестве карбида кальция содержит металлургический сланцевый карбид кальция при следующих соотношениях компонентов, мас.: Силикокальций 25-35 Побочный продукт производства карби15-2Q да кальция Криолит 5-10 2-6 АЛЮМИНИЙ с Металлургический е сланцевый карбид сл Остальное кальция

Таблица 2