Экзотермическая смесь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ij3 002367

1 т ф ."::

/=--" (61) Дополнительное к авт. свид-ву .(22) Заявлено 27. 02. 81(21) 3253126/22-02 (53) М Кд з с присоединением заявки Й9

С 21 С 5/54

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 669.-18.046. .558.7(088.8) Опубликовано 07.0383. Бюллетень МО9

Дата опубликования описания 07. 03. 83

-. Ъ

-с °

1

Л.И.Крупман, Э.М.Горбаковский, Ю.Г.Ярославфф» Г.Г..ЖИтник,=.-, ;

А.A.Êóðäþêîâ, А.Е.Сочнев, Б.П.Крикунов н Г.С .Легостаев,. (72) Авторы изобретения,Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (71) Заявитель (54 ) ЭКЭОТЕРМИЧЕСКАЯ СМЕСЬ.Изобретение относится к черной металлургии, в частности к экзотермическим смесям для обработки легированных марок сталей.

Производство легированных сталей требует присадки в ковш больших количеств легирующих элементов. Это приводит к переохлаждению металла; неравномерному распределению легирующего элемента в объеме металла и загрязнению стали .неметаллическими включениями.

Ослабить отмеченные. негативные последствия легирования стали в ков- ше твердыми ферросплавами можно пу.тем применения жидких шлакометаллическийх лигатур 1 .

Однако такой способ требует строительства в сталеплавильных цехах специальных печей для расплавления ферросплавов и рафинировочных шлаков, что приводит к значительным капитальным затратам и усложнению работы разливочного пролета. . БоЛее дешевым способом шлакометаллические лигатуры могут быть получены путем сжигания. в ковше шлакометаллически, смесей. При этом ,исключается необходимость в строи тельстве печей для расплавления фер росплавов и рафинировочного шлака.

Наиболее близким к изобретению

5 является состав экзотермической смеЪ си, содержащий следующие компоненты, вес.Ъ:

Восстановитель (алюминиевый порошок ) 16

Натриевая селитра 5

Окисел легирующего элемента (например, магранца ) 25

Шлаковая добавка, содержащая окись кальция (известь ) и кремнезем в соотношении 0,8 49

Плавиковый шпат 5 12).

Недостаток смеси состоит в том, что при ее использовании степень извлечения в сталь легирующего элемента не превышает 70%. Кроме того, обработанная этой смесью шарикоподшипниковая сталь загрязнена крупными глобулярными неметаллическими включениями.

Целью изобретения является повышение степени извлечения легирующего элемента и снижение в стали неметаллических включений.

1 00 2367

16-20

5-15

5-8

0,1-5,0 10

Пель достигается тем, что экзотермическая смесь, включающая восстанонитель, натриевую селитру, плавиковый шпат, кремнезем, известь и окисел легирующего элемента,. содержит компоненты в следующем соотношении, вес.%:

Восстановитель

Натриевая селитра

Известь

Плавиковый шпат

Окисел легирующего ,элемента 26 -40

Кремнезем 20-40

Отношение окислов кальция к окислам кремния составляет (0,20,4):1.

При основности смеси в пределах

0,2-0,40 степень извлечения легирующего элемента из его окисла увеличивается до 80-95Ъ. Объясняется это 20 тем, что в ходе экзотермической реакции глинозем, полученный от сгорания восстановителя, связывается с окислами кремния, тем самым равновесие реакции сдвигается в сторону об- 25 разования легирующего элемента из

его окисла.

Кроме того, низкая основность шлака из заявляемой смеси позволяет уменьшить содержание кислорода в 30 стали. Чем ниже основность шлака, тем больше он удалит кислорода из металла, что в..свою очередь приводит к снижению в металле оксидных и глобулярных включений . 35

В качестве восстановителя .экзотермическая смесь может содержать алюминиевый порошок или кремнийсодержащие материалы (силикокальций, силикомарганец и др.). Количество 40 восстановителя в составе смеси выбирается из расчета выделения в результате зкзотермической реакции тепла 2700-3000 кдж/кг, что обеспечивает получение шлака и лигатуры с температурой 1500 С. При содержании горючего ниже 16Ъ уменьшается степень восстановления легирующего элемента, а образующаяся шлако леталлическая лигатура имеет низкую темпе— ратуру.

В качестве окисла легирующего эле мента могут быть использованы окислы хрома, марганца, никеля или молибдена.

Увеличение горючего выше 20Ъ при- 55 водит к ухудшению физико-химическиХ свойств шлака (повышенная вязкость) вследствие избыточной концентрации окислов кремнезема. Содержание их определяется количеством легирующегс 60 элемента, который необходимо ввести в металл в зависимости от марки стали .

Натриевую селитру вводят в количестве, обеспечивающем необходимую скорость горения смеси. Количество ее должно быть существенно меньше, чем это требуется по стехиометрии для полного окисления восстановителя. При содержании селитры ниже 5Ъ смесь не горит, а содержание ее выше 15Ъ, не позволяет ввести требуемого количества легирующего элемента, поскольку уменьшается доля окисла этого элемента в смеси.

Плавиковый шпат служит для снижения температуры воспламенения смеси. Пределы его колебания в составе смеси обусловлены тем, что при содержании шпата менее 0,1Ъ не регулируется температура воспламенения, а при его содержании выше 5Ъ ухудшаются санитарно-гигиенические условия труда.

Количество извести и кремнезема в составе смеси выбирается из условия. получения основности 0,2-0,4 для обеспечения максимальной степени извлечения легирующего элемента и повышения рафинировочных свойств образующегося шлака.

Содержание извести в смеси 5-8Ъ обусловлено тем, что в этих пределах достигается максимальная степень извлечения:легирующего элемента. При содержании извести менее 5Ъ не обеспечивается необходимая скорость горения смеси ввиду увеличения плотности смеси, а увеличение выше 8Ъ приводит к повышению основности шлака и уменьшению содержания в смеси окислов легирующего элемента.

При содержании кремнезема менее

20Ъ основность шлака увеличивается более 0,.4, что приводит к уменьшению степени извлечения легируюшего элемента из его окисла. Увеличение кремнезема более 40Ъ приводит к снижению содержания окисла легирующего элемента и уменьшению количества легирующего элемента, вводимого в сталь.

При основности 0,4 и менее равновесие реакции восстановления легиру— ющего элемента из его окисла сдвигается в сторону образования легирующего элемента за счет связывания кремнеземом образующегося при реакции окисла, а при увеличении основности более 0,4 реакция восстановления замедляется.

При снижении основности менее 0,2 уменьшается количество вводимого в металл легируйщего элемента, поскольку .уменьшение основности достигается за счет увеличения содержания кремнезема и уменьшения окисла легирующего элемента °

Смеси изготавливаются в специальных отделениях путе л смешения компонентов смеси в смесителях. Загрузка компонентов смеси производит1002367 ся в следующей последовательности: инертные шлакообразующие материалы, натриевая селитра, окисел легирующего элемента, плавиковый шпат и восстановитель. После равномерного перемещения смесь высыпается в специапьный контейнер, который доставляется в цех. Перед выпуском из печи металла в сталеразливочный ковш засыпают. смесь в количестве 3-6% от веса плавки. Состав ылакометаллической лигатуры, полученной-после сжигания смеси под вытяжным зонтом, обеспечивает ввод в .металл необходимого количества легирующего эле-. мента и рафинирование. металла от оксидных включений.-Затем ковш с жидкой шлакометаллической лигатурой подают под выпуск плавки, где происходит его обработка. В аависимости от марки стали, подвергаемой обработке, в состав. смеси в качестве окисла легирующего элемента могут входить марганцевый, хромовый, мо" . либденовый и другие концентраты.

Ниже приведены примеры смесей и варианты их использования при обработке низколегированной стали.

II-"p и м е р 1 . Состав смеси, вес.%:

Алюминиевый порошок 16

Натриевая селитра 11 . Известь 8

Плавиковый шпат 5

Окисел легирующего элемента 40

Кремнезем 20.

Основность смесь 0,4

Использование смеси такого состава обеспечивает извлечение легирующего элемента из его окисла 80%, а .образующаяся шлакометаллическая лигатура, содержащая: вес.Ъ: окись кальция 9; глинозем 37j кремнезем 21> фтористый кальций áj, окись натрия 5 закись марганца 5; марганец 16, примеси 1, позволяет ввести 1-1,5% марганца в зависимости от расхода смеси и снизить глобулярные включения в стали до 1,5 балла.

При обработке.низкоуглеродистой марганцовистой стали 09Г2 содержание марганца увеличивается от 0,4 до 1,4%, глобулярные включения в стали составят 1,4 балла.

Пример 2 . Состав смеси, вес.%:

Силикокальций 20

Натриевая селитра 15

Известь 5

Плавиковый шпат 0,1

Окисел легирующего элемента 39,9, Кремнезем 20

Основность смеси 0,25

В результате сжигания смеси получается шлакометаллическая лигатура следующего состава, вес.%: окись кальция 16j кремнезем 54 фтористый кальций 2 окись натрия 7 закись марганца. 2; марганец 19. При обработке марганцовистой стали смесь позволяет ввести в металл 1-2% марганца со степенью извлечения 95% и снизить глобулярные включения в стали до 1 балла.

При обработке марганцовистой стали 20Г2 содержание марганца увеличив ается от 0,2 до 1;8%.

Сталь содержит глобулярные включения 1 балла.

Пример 3 . Состав смеси, 15 вес.%:

Алюминиевый порошок 16

Натриевая селитра 5

Известь 8

Плавиковый шпат 5 у) Окисел легирующего элемента 26

Кремнезем 40

Основность смеси 0,2

Смесь такого состава обеспечит получение шлакометаллической лига туры, содержащей, вес.%: окись кальция 9, кремнезем 34, фтористый кальций б, окись натрия 2, закись марган

I ца 2, глинозем 35, марганец 12, с

ЗО помощью которой возможно легировать сталь марганцем до 1% и снизить размер глобулярных включений до 1,3 бал. ла.

При обработке этой смесью стали

09Г2 в металл введено 1% марганца, а содержание глобулярных включений снижено до 1,3 балла.

А р и м е р 4 . Состав смеси, 40

Алюминиевый порошок 18

Натриевая селитра 9,5

Известь 6,5.

Плавиковый шпат 3

Окнсел легирующего

45 элемента

33

Кремн ез ем 30

Основность смеси 0,22 йлакометаллическая лигатура, получаемая при сжигании такой смеси, имеет следующий состав, вес.%г окись кальция 8, кремнезем 29, глинозем

36, фтористый кальций 3, окись натрия 5, закись марганца 4, марганец 15. При обработке метал55 ла таким шлаком размер глобулярных включений не превышает 1,2 балла, а степень извлечения легирующего элемента из его окисла достигает 93%.

В стали 50Г2 после обработки этой ф} смесью содержание марганца увеличивает. ся на 1,5%, содержание глобулярных включений. составило 1,2 балла.

Таким образом, смесь. позволяет повысить степень извлечения легиру« у ющего элемента до 80-95% и снизить

1002367

Формула изобретения

Составитель 8. Чепикова

Редактор О. 33ркова Техред М.Тепер Корректор В. Бутяга

Заказ 1730/10 Тираж 566 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 содержание в стали неметаллических включений до 1-1,5 балла.

1. Экзотермическая смесь, содержащая восстановитель, натриевую селитру, известь, плавиковый щпат, кремнезем и окисел легирующего элемента, отличающаяся .тем, что, с целью повышения степени извлечения легнрующего элемента и снижения в стали неметаллических включений, она содержит компоненты при следующем соотношении, вес.в:

Восстановитель 16-20

Натриевая селитра 5-15

Плавиковый шпат . 0,1-5

Известь 5-8

Окисел легирующего элемента 26-40

Кремнезем 20-40

2. Смесь по и. 1, о т л и ч а .ю щ а я с я тем, что отношение окислов кальция к окислам кремния

1О составляет (0,2-0,4} s1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Сталь", 1977, 9 11, с. 13.

2. Патент Японии и 51-8748, 15 кл. 11 В 1, 1976.