Способ введения модификаторов приРАзлиВКЕ СТАли Советский патент 1981 года по МПК B22D27/00 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве электротехнических, конструкционных, низколегированных и легированных сталей, в частности при их модифицировании во время разливки стали.

Известны способы модифицирования стали за счет введения в ее состав кальция, магния, церия, лантана и других модификаторов с целью глобуляризации неметаллических включений и получения за счет этого оптимальных электротехнических и механических свойств металла. При этом модификаторы вводят в печь 1.

Недостатками известных способов модифицирования стали являются: низкое усвоение из-за окисления модификаторов, в частности кальция,, магния, церия, лантана, в процессе выпуска металла из печи; низкая степень модифицирования и ее неравномерность по объему металла вследствие введения модификаторов в спокойный металл; низкие скорости обменных реакций даже при вводе модификаторов в ковш через вертикально погружаемые фурмы из-за ограниченной площади контакта модификатор - металл (в этом случае обрабатывается лишь околофурменный объем металла, поскольку время диффузии, например, кальция, из околофурменных слоев в слои,

прилегающие к стенке 100 т ковща, составляет несколько часов; разрушение футеровки из-за восстановления металлов из окислов футеровки модификатором при введении его в ковш.

Наиболее близким к изобретению техни ческим решением является способ введения модификаторов, включающий одновременное введение в металл модификатора и раскислителя 2.

Недостаток известного способа состоит в том, что он обеспечивает низкое усвоение модификаторов.

Так, например, степень усвоения кальция при его вводе в виде силикокальция в сталь составляет 2-10%. При введении церия и других редкоземельиых металлов в сталь, предварительно раскисленную алюминием, в количестве до 0,6 кг/т получают такую же низкую степень усвоения (5-15%). Это связано с тем, что кальций и РЗМ вводят в сталь, имеющую после раскисления алюминием содержание кислорода 0,01- 0,015%, которое является для таких активных модификаторов хорощим окислителем.

Цель изобретения - повышение выхода годной стали и степени усвоения модификатора.

Эта цель достигается тем, что модификатор предварительно расплавляют в алюмиНИИ в соотношении (0,01-0,8) : 1 и полученный расилав вводят в сталь порциями по 0,5-10 кг в количестве 0,1 -10 кг/т стали, при этом в качестве модификаторов используют элементы II и III групп Периодической системы.

К тому же расплав вводят в сталь совместно с 0,05-0,9 кг/т стали шлака. Эффект от введения сплава алюминий - модификатор с содержанием последнего меньше 1 % равнозначен эффекту от введения чистого алюминия. Введение более 80% модификатора в жидкий алюминий приводит к увеличению потерь модификаторов, особенно магния (т. пл. 650°С) и бария (т. пл. 710°С)..

Количество расплава алюминий - модификатор выбрано на основе данных по угару модификаторов II и III группы Периодической системы. Введение расплава менее 0,1 кг/т стали не позволяет использовать эффект одновременного присутствия алюминия и модификатора в стали. Введение в сталь более 10 кг/т экономически не оправдано даже с учетом перспективы и нет в настояпхее время сталей, требуюш,их столь сильного модифицирования (для плавки 100 т расход расплава 1т.).

Таким образом, количества ввода расплава алюминий - модификатор 0,1-10 кг/т обеспечивает полное модифицирование стали элементами II и III групп Периодической системы.

Предлагаемый прием введения модификаторов в сталь является универсальным, так как позволяет вводить различные модификаторы в различном соотношении как между собой, так и с алюминием. Введение менее 0,05 кг/т стали зашитного шлака не предохраняет расплав от дополнительного раскисления, а введение более 0,9 кг/т стали шлака не приводит к дополнительному эффекту.

Пиже даны примеры осушествления способа.

Электротехническую сталь легируют кремнием и марганцем.

Пример 1. Расплавляют церий в.алюминии и при разливке в 10 т изложницы мерными черпаками вводят 100 кг расплава алюминия и церия порциями по 10 кг. Соотношение в расплаве алюминия к церию 1:0,1. После введения модификаторов таким образом получают следуюшего состава сталь, вес. 1%:С 0,012; Si 0,7; Мп 0,55, S 0,006; F 0,010; А1 1,0; Се 0,04. Усвоение алюминия 100%, перия 50%. После введения модификатора - церия в виде расплава с алюминием выход годной стали по качеству поверхности составил 98%, по магнитным свойствам 100%.

Пример 2. После выпуска стали ВДЗЮР в ковш последний подают на разливку. Перед разливкой расплавляют кальций в алюминии. В процессе разливки стали в 10 т изложницы вводят 5 кг/т (50 кг) расплава алюминий - кальций порциями по 5 Ki; при соотношении компонентов 1:0,8. Получают сталь, вес. %: С 0,008; Si 0,8; Мп 0,27; S 0,018; Р 0,08; А1 0,38. Усвоение алюминия 99%, кальция 30%. Выход годного по поверхности холоднокатаного листа 100%, по магнитным свойствам 100%.

Пример 3. Перед разливкой трубной стали расплавляют в алюминии бор. В процессе разливки на УНРС в кристаллизатор вводят порциями по 1 кг расплава алюминий и бор в соотношении 1:0,01. Всего на 100 т плавки вводят 0,1 кг/т расплава, т.е. 10 кг. Усвоение алюминия 90%, бора 85%. Выход годных листов по ударной вязкости при -60°С составил 99%.

Указанные приемы позволили на опытных плавках получить высокое усвоение модификаторов (церия 50%, кальция 30%, бора 85%). Выход годных листов стали 17 ГС при этом повысился на 10%, а выход высших марок (марка ЭАА) стали ЭЛ-0- на 13%.

Прием введения модификаторов, предварительно расплавленных в алюминии, позволяет сократить их угар за счет предохранения их от окисления атмосферой посредством всегда сушествуюшей при расплавленном алюминии пленки из AlgOs. Эта пленка предохраняет от окисления алюминий, а в данном случае и модификатор. Такую же роль выполняет запдитный шлак. Совместное введение алюминия и модификаторов в сталь предохраняет окисление модификаторов сталью из-за наличия в том же микрообъеме алюминия. Сокращается бесполезный унос паров модификатора при взаимодействии его со сталью из-за сокращения разности окислительного потенциала модификатор - сталь (по предложенному способу алюминий - сталь). Сокращается угар модификаторов за счет введения их порциями, не превышающими оптимальное количество.

Формула изобретения

1.Способ введения модификаторов при разливке стали, включающий одновременное введение в металл модификатора и раскислителя, отличающийся тем, что, с

целью повыщения выхода годной стали и степени усвоения модификаторов, модификатор предварительно расплавляют в алюминии в соотношении (0,01-0,8) :1 и полученный расплав вводят в сталь порциями

по 0,5-10 кг в количестве 0,1-10 кг/т стали.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве модификаторов используют элементы II и III групп Периодической системы элементов. 5 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийс я тем, что расплав вводят в сталь вместе с 0,05-0,9 кг/т стали шлака. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе5 6 1. Авторское свидетельство СССР № 495362, кл С 21С 5/52, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР № 272336, кл. С 21С 7/00, 1966.