Плакированный порошковый модификатор Советский патент 1992 года по МПК B22D11/10 

Изобретение относится к металлургии и, в частности, к внепечной обработке стали.

Известны способы рафинирования и микролегирования стали с использованием плакированных порошковых модификаторов. Основными сплавами или смесями, вводимыми при помощи этих модификаторов, являются сплавы кальция, магния, РЗМ и различные ферросплавы.

Применение этих модификаторов позволяет повысить степень усвоения такого легколетучего и малорастворимого в железе элемента, как кальция, до 10%, однако это является все же недостататочным для полного использования этого элемента и эффективности процессов рафинирования и микролегирования. Представляет также интерес разработка методов повышения степени усвоения дорогих и легкоокисляемых

ферросплавов, содержащих бор v титан, Применение этих ферросплавов в сочетании с сплавами кальция позволило бы комплексно микролегировать и рафинировать металлический расплав.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является плакированный порошковый модификатор, содержащий силикокальций. При вводе в сталь порошковой проволоки с расходом Са 0,2-0,8 кг/т, усвоение кальция составило 9-11%, а концентрация кальция в стали-(10-17) , что также является малоэффективным для полного протекания процессов рафинирования, микролсгирова- ния стали кальцием.

Цель изобретения - улучшение качества металла за счет повышения степени усвоения химически активных элементен, компviVI

со о

Ю

лексное микролегирование и глубокое рафинирование металлических расплавов

Поставленная цель достигается тем, что плакированный порошковый модификатор, состоящий из стальной оболочки и порошкового кальцийсодержащего наполнителя, дополнительно в наполнителе содержит бор, титан, алюминий, железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: Бор4-6

Титан17-22

Алюминий32-37

Кальций15-20

Железо22-25

Наполнитель может также содержать бор в виде 20%-ного ферробора, титан - в виде 68%-ного ферротитана, кальций - в виде 30%-ного силикокальция. Состав плакированного порошкового модификатора выбран исходя из того, что ферросплавы, применяемые для обработки жидкой стали, должны иметь температуру начала кристаллизации порядка 1400-1450°С. Такое условие вытекает из запаса тепла жидкой стали, температура которой на выпуске составляет 1580-1620°С Поэтому составы тугоплавких ферросплавов с высококипящими расплавами, в частности, ферробора и ферротитана, должны отвечать низкотемпературной эвтектике или низкотемпературным ин- когруэнтным интерметаллидам, разлагающимся до точки плавления в твердом состоянии. С другой стороны, для повышения степени усвоения таких легколетучих элементов, как кальций, предпочтительнее применять составы, отвечающие конгруэнт- ноплавящимся его соединениям , которые сохраняются и в жидком состоянии при значительном перегреве и способствуют повышению степени усвоения за счет наличия химической связи между компонентами ин- терметаллида, так как при этом снижается активность и упругость пара кальция и повышается температура его испарения из металлического расплава.

Из анализа двойных диаграмм состояния Fe - Ti, Fe - В, Fe - AI и Са - AI следует, что в системе Fe - Ti эвтектика образуется при 1085°Си 68 мас,% Ti, что сооветствует составу FeTIa, в системе Fe - В обнаружена эвтектика при 1400°С и 30 мас.% В (состав FeBa), в системе Fe - AJ эвтектика при 1158°С и 50 мае. % А (состав FeAlz), в системе Са - AI - единственным стабильным кон- груэнтноплавящимся соединением является CaAla, образующееся при 1079°С и 57 мас,% AI. Поэтому в качестве наполнителя был выбран состав, соответствующий тройной эвтектике и конгруэнтному соединению СаАЬ.

{FeB + FeTia + FeAla} + 2 CaAla.

Для соответствия вышеприведенному составу наполнитель плакированной порошковой проволоки должен содержать в мас.%: 4,6 В; 20,1 Ti; 33,9 AI; 16,7 Са; 24,7 Fe. Исходя из вышеизложенных принципов выбора состава наполнителя, области гомогенности соединения CaAla, температур

образования и составов эвтектических сплавов содержание в смеси наполнителя менее 4 и более 6 мас.% бора, менее 17 и более 22 мас.% титана, менее 32 и более 37 мас.% алюминия, более 15 и менее 20 мас.% кальция нецелесообразно, так как в этом случае состав наполнителя значительно отклоняется от областей существования тройной эвтектики и конгруэнтного соединения CaAla, что в свою очередь отрицательно скажется

на степени усвоения перечисленных химически активных элементов металлическим расплавом (табл. 1, 2).

Предлагаемый состав наполнителя позволит провести комплексное микролегирование и глубокое рафинирование металлического расплава такими химически активными элементами, как кальций, алюминий, бор и титан. Кальций в металлургической промышленности используется не

только как хороший раскислитель и десуль- фуратор, но и благодаря своей способности изменять природу оксидов и сульфидов, оставшихся в закристаллизованной стали, микролегирует и очищает границы зерен от

охрупчивающих гетерофазных выделений. Оптимальное комплексное микролегирование металлического расплава титаном, бором и алюминием, наряду с кальцием, позволит оказать положительное влияние

на прочность, пластичность, ударную вязкость и другие свойства металла. При выборе состава наполнителя учитывалось также то, что содержание бора в стали не должно превышать 0,001-0,003%. При увеличении

добавки выше оптимальной, происходит ухудшение свойств стали, что связано с выделением либо нитридов, либо крупных бо- ридов по граням зерен.

Новым в предлагаемой заявке является состав наполнителя, состоящий из, мас.%: бор 4-6; титан 17-22; алюминий 32-37; кальций 15-20; железо 22-25.

Проведенный патентно-лицензионный поиск не установил технических рршений, содержащих такой состав наполнителя, и поэтому дает основание полагать, что заявляемый материал обладает существенными

отличительными признаками,

Реализация изобретения.

Плакированный порошковый модификатор (представляющий собой стальную оболочку и наполнитель, содержащий однородную смесь уплотненных порошков бора, титана, алюминия, кальция, железа) изготовляли посредством сворачивания в трубку (желобок) стальной ленты и протяжкой ее через фильеры (или прокаткой роликами) с одновременным заполнением внутренней полости проволоки заранее подготовленной порошкообразной шихтой требуемого состава (табл, 1).

Исследования по изучению действия вводимых лигатур (элементов) на сталь про- водили в промышленных условиях кислородно-конвертерного цеха МК Азовсталь при разливке серии плавок трубной стали 09(10) Г2БТ на двухручьевой МНЛЗ, Плакированный порошковый модификатор в виде порошковой проволоки 08 мм вводили по направляющей трубе в жидкий металл про- мковша с помощью трайбаппарата. Для анализа содержания элементов отбирали пробы металла из кристаллизатора и в твер- дых пробах определяли спектральным и химическим методами. Слябы на стане 3600 прокатывали на листы, от которых отбирались карты металла для изготовления образцов на мехиспытания.

В качестве базового объекта принята технология получения непрерывнолитой стали на МК Азовсталь.

Результаты исследований и испытаний действия плакированных порошковых мо- дификаторов на качество металлов, содержания неметаллических- включений и

механические свойства листовой стали 09Г2БТ приведены в табл. 1, 2, из которых следует, что значительное улучшение многих показателей достигается при составах наполнителей 2-5, соответствующих заявляемому плакированному порошковому модификатору. Самый эффективный результат получен при применении наполнителя с составом 3, мас.%: Са 17; AI 34; TI 20; В 5; Fe 24, соответствующего тройной эвтектике и конгруэнтному соединению СаАЬ:

{FeB2 + FeTi2 + FeAlz} + 2CaAl2.

Технико-экономическая эффективность плакированного порошкового модификатора заключается в экономии лигатур, ферросплавов, снижении Отбраковки литых заготовок и толстолистового проката.

Формула изобретения

Плакированный порошковый модификатор для обработки жидкой стали, содержащий стальную оболочку и порошковый кальцийсодержащий наполнитель, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества металла за счет повышения степени усвоения химически активных элементов, комплексного микролегирования и глубокого рафинирования металлических расплавов, наполнитель дополнительно содержит бор. титан, алюминий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бор4-6;

Титан17-22,

Алюминий32-37;

Кальций15-20;

Железо15-32

Т а 6 л м ч 1

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к обработке жидкой стали при непрерывной разливке. Сущность изобретения: плакированный порошковый модификатор содержит стальную оболочку и порошковый калыдийсодержащий наполнитель, при этом наполнитель дополнительно содержит бор, титан, алюминий, железо при следующем их соотношении мас.%: бор 4-6; титан 17-22; алюминий 32-37; кальций 15-20; железо - 22-25. Такой порошковый проволочный модификатор позволит повысить степень химически активных компонентов, а также при меньшем расходе лигатур провести процессы микролегирования и рафинирования. 2 табл. (Л С