Смесь для легирования стали Советский патент 1977 года по МПК C22C35/00 C21C7/00 

(54) СПОСОБ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ

Изобретение относится к электрометаллур гии и может использоваться на металлургических и машиностроительных заводах, имею щих установки электрошлакового переплава (ЭШП). Известная смесь l для раскисления флю са при ЭШП содержит компоненты, взятые в следующем соотношении, вес.%: Окись марганца40-6О Карбонат кальция1-1О Алюминиевый порошокОстальное Указанная смесь позволяет осуществлять легирование марганцем. Известна смесь 2 для раскисления флю са при ЭШП, состоящая из восстановителя, например алюминиевого порошка, двуокиси титана, карбоната кальция, компоненты которой взяты в следующем соотношении, вес.%: Двуокись титана50-60 Алюминиевый порошок30-50 Карбонат кальция1-10 Данная смесь может быть использована для логяровения стали титаном в процессе ЗШП. Недостаток известной смеси - низкое извлечение титана и неравномерное распределение его по высоте слитка. Цель изобретения - наиболее полное извлечение титана из смеси и равномерное распределение его по высоте слитка. Для этогх предлагаемая смесь дополнительно содержит металлический титан и жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, вес.%: Алюминиевый порошок20,О-5О,О Двуокись титана40,0-7О,О Металлический титанО,5-2О,О Жидкое стекло0,5-3,0 Наибольший эффект от использования смеси предлагаемого состава может быть получен при ее применении в виде спрессованных брикетов, которые погружаются до поверхности металл-шлак, что создает высокую концентрацию восстанавливаемого окисла на границе брикета с металлом. В таких условиях возможно получение сверхрав- новесного, относительно шлака, содержания восстанавливаемого элемента в металле. Для получения брикетов в состав смеси введена связующая добавка - жидкое стекло. Металлический титан вводится в состав смеси, например, в виде кусочков фракциями 1-10 мм или в виде порошка. Для создания наиболее благоприятных термодинамических условий протекания процессов алюмотермического восстановления окислов в состав предлагаемой смеси металлический титан вводят путем предварительного частичного восстановления указанной смеси в инертной или восстановительной атмосфере, например, путем нагревания брикетов до 900-1500 С в атмосфере аргона. При содержании алюминиевого порошка в составе смеси менее 2О% невозможно осушествлять легирование стали титаном в заданных пределах. Содержание алюминиевого порошка свыше 5О% приводит к высокому со держанию в металле остаточного алюминия, к ухудшению механических свойств стали. Введение в состав смеси 40-70% двуоки си титана позволяет -осуществлять легирование стали титаном в широком интервале его концентрации. Содержание в смеси менее 4О% двуокиси титана затрудняет осуществле ние легирования стали. Металлический титан в составе смеси в количестве О,5-20% ускоряет процесс легир вания металлической ванны. Содержание металлического титана более 20% приводит к повышению температуры плавления смеси, к ухудшению равномерности распределения титана по слитку. При содержании металлического титана менее 0,5% замедляется процесс легирования металлической ванны. Введендо жидкого стекла в состав смеси менее О,Б; будет недостаточным для получения плотного прессованного брикета. Увел чение содержания жидкого стекла свыше 3% приводит к повышению содержания кремния в металле, за счет его восстановления алюминием. Компоненты смеси в исходном состоянии могут быть представлены в виде порошкообразных материалов. Проведение электрошлакового переплава с использованием смесЕ-i предлагаемого состава осуществляют сдедующим образом. Проводят процесс ЭШП расходуемых элек тродов из стали, содержащей активные компо ненты, например титан, ниже нижнего предел содержания его s данной марке. Принаплавле нии слитка на поверхность флюса в кристаллизаторе вводят смесь предлагаемого состава в виде прессованных брикетов из расчета 5-7 кг на тонну переплавляемой стали, например, порциями по 100-150 г через каждые пять минут плавления. При попадании брикета на поверхность флюса протекают про цессы алюмотермического восстановления, например титана; брикет погружается в шлак до поверхности раздела металл-шлак. Большая поверхность реагирования, высокая активность окисла восстанавливаемого элемента на поверхности контакта брикета с металлом, отсутствие окисляющего действия атмосферы обеспечивают эффективное протекание алюмотермического восстановления и позволяют проводить легирование и корректировку химического состава с меньшим расходом восстановителя и окисла восстанавливаемого элемента. Пример 1. На установке электрошлакового переплава с диаметром кристаллизатора 50 мм переплавляют электроды диаметметром 25 мм, изготовленные из стали марки СтЗ с остаточным содержанием титана О,О1%. Переплав осуществляют под шлаком АНФ-6, составленным из химически чистых компонентов. Масса шлака составляет 200 г, масса слитка -- 1700 г. При наплавлении слитка на поверхность шлака вводят прессованные брикеты следующего состава, вес.%: Алюминиевый порощокЗО.О Двуокись титана59,0 Металлический титан10,0 Жидкое стекло1,0. Общий расход смеси - 9,5 г (2,8 г порошка алюминия, 5,6 г двуокиси титана, 0,9 г металлического титана; 0,2 г жидкого стекла). Процесс переплава протекает устойчиво. После переплава содержание титана составляет 0,23-% в верхней части слитка и 0,22% - в нижней части. Содержание двуокиси титана в шлаке после переплава - 0,8%. Анализ полученных результатов показывает, что содержание титана в металле, пос- ле переплава возрастает в среднем на 0,21%, что соответствует 1ОО% использованию алюминия и восстановлению 89% двуокиси титана, введенных в течение переплава. Пример 2. В кристаллизаторе диаметром 420 мм переплавляют расходуемые электроды нержавеющей стали, не содержащей Для легирования стали применяют смесь в виде брикетов следующего состава, вес.%: Алюминиевый порошок26,6 Двуокись титана70,0 Металлический титан0,6 Жидкое стекло2,8 Расход смеси - 6,2 кг на тонну металла, содержание титана после переплава - О,18% в нижней части слитка и 0,2О% - в верхней. Пример 3. Используют смесь следующего состава, вес.%: Алюминиевый порошок37,9 Двуокись титана4О,3 Металлический титан19,8 Жидкое стекло2,0 Расход смеси - 6,0 кг на тонну металла. Содержание титана после переплава - 0,54% в нижней части слитка и 0,56% - в верхней, При использовании смеси, в первую очередь, в виде прессованных брикетов, степень извлечения титана из исходных материалов может достигать 100%. Экономический эффект предлагаемой смеси руб. на тонну стали. Формула изобретения Смесь для легирования стали при электрошлаковом переплаве, содержащая алюминиевый порошок и двуокись титана, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью наиболее полного извлечения титана, равномерного распределения его по высоте слитка, она дополнительно содержит металлический титан и жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, вес.%: Алюминиевый порошок20,0-50,0 Двуокись титана40,0-70,0 Металлический титан0,5-2О, О Жидкое стекло0,5-3,0 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР №485553, М.Кл. С 21 С 7/06, 05.05.74. 2.Авторское свидетельство СССР №499736, М. 21 С 7/06, 22.10.74.