Экзотермический брикет Советский патент 1980 года по МПК C21C7/00 C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии/в частности к сплавам и лигатурам.

Известна экзотермическая смесь для раскисления и легирования стали марганцем следуклцего состава, вес.%: Ферромарганец85

Алюминиевый порошок 4 Селитра7

Плавиковый шпат4

В качестве окислителя в этой смеси вместо селитры можно применять богатую марганцевую руду с содержанием MnOj более 89% и SfOi до 8%. Брикет готовят с использованием связующих 1 .

Недостаток смеси состоит в том, что она содержит большое количество марганца в виде сплава, в результате чего использование марганца из марганцевой руды не превышает 8%.

Наиболее близким к изобретению по использованным компонентам н достигаемой цели является брикет для легирования, раскисления и рафинирования марганцевой стали, содержащий, вес,%:

Силикомарганец . 40-50 Алюминиевый порошок 8-15

Плавиковый шпат5-8

Обожженный доломит 2-4 Марганцевая руда Остальное В брикет вводят связующее вещество 2 .

Недостаток брикета состоит в том, что для его изготовления используют дорогостоящие дефицитные материалы - алюминиевый порошок, богатую маргач,to .цевую руду с содержанием марганца более 56% и окислов кремния не более 8%. Использование марганца из руды не превышает 80%. При введении в брикет бедной марганцевой руды с

15 содержанием марганца менее 50% и содержанием окислов кремния более 8% наблюдается неполное использование алюминия и переход части его в металл.

20

Целью изобретения является повышение степени использования марганца и удешевление брикета.

Цель достигается тем, что в бри25кет, содержащий алюминий, кремний, марганец, железо, плавиковый шпат, марганцевую руду и связукнцее, введен известняк, а алюминий, марганец, кремний и железо введены в виде комплексного сплааа при следунадем соотношении компонентов, вес.%г Комплексный сплав алюминия, кремния, марганца и железа 42,5-48 Марганцевая руда 31-38 Известняк7-12

Плавиковый шпат3-5

Связующее5-9

Соотношение кремния и ашоминия в смеси принимается с таким расчетом, чтобы общее содержание кремния в восстановителе и кремнеземе мар-ганцевой руды было в 4,23-5,55 раз больше содержания в них алюминия (верхний предел руды при использовании марганцевой руды, содержащей до 10-17% SiOg, нижний предел - для руды, содержащей 25-30% SfOj,). Количество марганцевой руды берется таки чтобы окислов марганца хватало на окисление всего алюминия и части

обеспечивакйт ей в образукяцемкремнияся шлаке отношение з 2-2,6. Млак с подобным отношением кремнезема и глинозема имеет минимальную температуру плавления. Это позволяет до минимума сократить расход флюсов, уменьшить его кратность и потери марганца.

Г1паки, состоящие из AJjOj и S i 0,j,, хорошо разжижает известь. Введение в смесь извести не только райжижает ишак, но позволяет повысить активность закиси марганца в шлаке и облегчить ее восстановление кремнием и алюминием. Однако известь - очень гигроскопичный материал. Даже намертво обоженная при 1200-1400°С известь взаимодействует с влагой воздуха и связующего, превращаясь в пушонку. Применение извести поэтому ограничивает возможность использования различных связующих и не позволяет хранить экзотермические брикеты более 1-2 сут, даже в тех случаях, когда в качестве связующего применяются смолистые, не содержащие влаги вещества. В связи с указанным вместо извести в экзотермическую смесь введен известняк.

Известняк вносит в экзотермически брикеты газообразную составляющую СОВ обычных экзотермических смесях, в которых в качестве восстановителя используют порошок алюминия, а в качестве окислителя - селитру, газообразные вещества не вводятся. Однако в таких смесях наблюдаются местные перегревы и интенсивное дымообразование, вызванное испарением части составляющих шихты. В результат происходит интенсивное перемешивани образующегося жидкого расплава, что способствует более полному протеканию реакций. В случае применения в качестве восстановителя алюминия в виде сплава с марганцем, кремнием и железоМ местные перегревы и испареиие части составляющих шихты практически исключены. Поэтому вьаделение COg из известняка способствует .перемешиванию расплава и более полному использованию восстановителя и окислителя.

Введение в экзотермические брикеты известняка в количестве 7-12% позволяет получать шлаки с температурой плавления 1500-1550С как в системе - СаО (АЕдО, 45-63%), так в системе AEgO-j СаО (СаО 16-24%; SiOa/AB O 2,0-2,6), т.е. на протяжении всего экзотермического процесса.

При указанном расходе руды и соотношении между кремнием и алюминием 4,23-5,55 за счет.алюминия восстанавливается лишь 20-30% марганца. Осталная часть марганца (70-80%) восстанавливается более дешевым восстановителем - кремнием.

Комплексный сплав алюминия, кремния, марганца и железа (ДМС) имеет состав, вес.%:

Алюминий6,5-9,2

Марганец21,9-26,7

Кремний25-33,1

Железо33,1-38,6

В качестве связуницего можно применять смолу,параЛин, сульфит-спиртовую барду, жидкое стекло, в том числе с добавкой минерализатора - кремнефтористого натрия.

П р и м е р ы. Изготовили четыре серии брикетов с отношением кремния к алюминию 5,55; 5,05, 4,23 и 4,351 Алюминий и кремний в брикеты вводили сплавом АМС с содержанием, вес.%: АС 6,5-9; Нп 22-30; Si 25-33 Fe - остальное.

В качестве окислителя использовали марганцевую руду I сорта (Мп 44%, SlOa 10,8%), сорта (Мп 41%; SiO 17%) и ш сорта (Мп 41%; SiO. 30%).

Составы брикетов приведены в таблице.Брикеты № 1-3 нагревали до 1500 C я ввдерживали при этой температуре 5-10 мин. При этом получили металл с содержанием марганца 43-46%; кремния 17,3-18%. Извлечение марганца в металл 91,0-95,0%. В брикеты 4 в качестве окислителя вводили марганцевую руду Ш сорта с содержанием марганца 40% и Si0 30%.

Брикеты использовали для раскисi ления в ковше стали 45, выплавленно в мартеновской печи емкостью 30 .т. Извлечение марганца в металл в трех опытных плавках колебалось в пределах 89,3-91,6%. Температура металла I при раскислении одними брикетами увеличивалась на 5-10С. Качество стали, раскисленной брикетами, не отличалось от обычной.

Таким образом, применение экзотермического брикета для раскисления спокойной стали повышает использование марганца на 31-38%, способствует расширению сырьевой базы

марганца за счет использования бедной марганцевой руды, снижает стоимость брикетов.

Комплексный сплав - кремний - марганец - железо

Марганцевая руда Известняк

Плавиковый шпат Связующее

Итого:

Отношение кремния к алюминию о

Формула изобретения

Экзотермический брикет для пряг мого легирования стали марганцем, содержащий алюминий, кремний, марганец, железо, плавиковый шпат, марганцевую руду и связующее, отличающийся тем, что, с целью повышения степени усвоения марганца и удешевления брикета, он дополнительно содержит известняк, а алюминий, кремний, марганец и железо введены в виде комплексного сплава при следующем соотношении компонентов, вес.%:

42,6

42,5

46 31,4 31,5

34 12 12

9

5 9

5

4

9

7 100 100 ,

00

4,34

4,23

5,05

Комплексный сплав алюминия, кремния, марганца и железа 42,5-48 Марганцевая руда 31-38 Известняк7-12

Плавиковый шпат 3-5 Связующее5-9

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Баптизманский В.И. и др. Раскисление и легирование стали экзотермическими ферросплавами. Киев, Техника, 1970, с.60-68.

2. Авторское свидетельство СССР 513104,- кл. С 22 С 35/00, 1974.