Комплексная добавка для внепечной обработки стали

 

Изобретение может быть использовано в черной металлургии в качестве модификатора-раскислителя при внепечной обработке стали. Согласно изобретению комплексная добавка содержит, мас. %: кремний 45,0 - 55,0; алюминий 0,2 - 5,0; углерод 0,1 - 10,0; магний 1,2 - 6,0; редкоземельные металлы 3,0 - 4,0; натрий 2,0 - 7,0; кальций 0,2 - 5,0; железо остальное. Комплексная добавка может содержать указанные элементы в виде брикетированной смеси пылевидных отходов железомагниевой лигатуры, соды кальцинированной и натриевого жидкого стекла при следующем соотношении компонентов, мас.%: пылевидные отходы железомагниевой лигатуры 65,0 - 70,0; сода кальцинированная 15,0 - 25,0; натриевое стекло 10,0 - 15,0. Комплексная добавка обеспечивает повышение механических свойств стали за счет улучшения условий десульфурации металла, а также снижение затрат на производство стали за счет использования пылевидных отходов железомагниевой лигатуры. 1 з.п.ф -лы, 3 табл.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть применено в качестве модификатора-раскислителя при внепечной обработке сталей.

Известен модификатор для стали (SU, N 1216235, кл. C 22 C 35/00, 07.03.86), выбранный в качестве прототипа, содержащий кремний, алюминий, углерод и железо.

Поставленная задача - повышение механических свойств стали за счет улучшения условий десульфурации металла, снижение затрат на производство стали за счет использования пылевидных отходов железомагниевой лигатуры.

Указанная задача решается тем, что в комплексную добавку для внепечной обработки стали, содержащую кремний, алюминий, углерод и железо, дополнительно вводят магний, редкоземельные металлы, натрий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кремний - 45,0 - 55,0 Алюминий - 0,2 - 5,0 Углерод - 0,1 - 10,0 Магний - 1,2 - 6,0 Редкоземельные металлы - 0,3 - 4,0 Натрий - 2,0 - 7,0 Кальций - 0,2 - 5,0 Железо - Остальное при этом указанные элементы могут содержаться в виде брикетированной смеси пылевидных отходов железомагниевой лигатуры, соды кальцинированной и натриевого жидкого стекла при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пылевидные отходы железо-магниевой лигатуры - 65,0 - 70,0
Сода кальцинированная - 15,0 - 25,0
Натриевое жидкое стекло - 10,0 - 15,0
Редкоземельные металлы (РЗМ), например, церий и натрий, введенные в комплекс с алюминием, магнием, натрием и кальцием оказывают активное влияние на образование мелкодисперсной дендритной структуры, увеличение пластичности, ударной вязкости стали. Содержание в составе комплексной добавки РЗМ менее 0,3% не влияет на модифицирующую способность модификатора, не оказывает влияние на механические свойства стали и ее структуру.

Введение в состав добавки РЗМ более 4% в комплексе с другими металлами снижает жидкоподвижность стали, увеличивает комплексное содержание крупнодисперсных неметаллических включений, что ведет к падению пластичности и ударной вязкости изделий из стали.

Введение в состав комплексной добавки магния в количестве 1,2 - 6,0%, натрия 2,0 - 7,0%, кальция 0,2 - 5% способствует активной десульфурации при внепечной обработке стали, а также образованию мелкодисперсной структуры. Имея низкую температуру кипения, активно способствуют предотвращению абсорбции газов из атмосферы в жидкий металл при переливе его в различный ковш. Суммарное содержание магния, натрия, кальция в составе заявляемой добавки менее 3,4% резко снижает защиту металла от абсорбции газов. Введение в состав модификатора магния, натрия, кальция в сумме более 20% способствует активному восстановлению кремния из его оксидов и повышению содержания кремния в готовой стали, увеличению дымовыделений в процессе внепечной обработки предлагаемым модификатором.

Введение в состав комплексной добавки пылевидных отходов железомагниевой лигатуры менее 65% снижает раскисляющую и десульфурирующую способность брикета, а увеличение содержания пылевидных отходов в составе брикетированной смеси более 70% затрудняет отверждения брикета.

Сода кальцинирования, введенная в состав брикетированной смеси менее 15%, снижает реакцию усвоения брикета металлом, а содержание соды кальцинированной более 25% снижает модифицирующую способность брикета, увеличивает дымовыделение. При содержании в составе брикетированной добавки натриевого жидкого стекла менее 10% уменьшается прочность брикета, увеличивается осыпаемость, а увеличение его содержания выше 15% увеличивает время усвоения добавки сталью.

Химический состав известного модификатора и предлагаемой добавки приведен в табл. 1.

Гранулометрический состав пылевидных отходов железокремниевой лигатуры равен 0,01 - 1,5 мм, сода кальцинированная соответствует ГОСТу 5100-85, натриевое жидкое стекло соответствует ГОСТу 13078-81.

Компоненты брикета в определенной пропорции перемешиваются в шнековом смесителе, формуются в брикеты весом от 20 до 100 г. Сушку, упрочнение брикетов производят в камере сушки в течение 6 - 19 мин вследствие термогельного отверждения связующего жидкого стекла с другими компонентами брикета-модификатора. Прочность при этом достигает более 36 кг/см².

Комплексная добавка в виде брикета присаживается на дно разогретого до температуры не менее 600^oC разливочного ковша в количестве 0,2% от веса жидкого металла. Модифицирование, раскисление, рафинирование стали от серы и газов происходят в процессе наполнения ковша металлом сливаемого из плавильного агрегата или из ковша в ковш. Усвоение брикетированной добавки в зависимости от веса брикета происходит от 20 до 90 с.

Продукты реакции компонентов комплексной добавки с жидким металлом, содержащие неметаллические включения, продукты окисления, легко выводятся из объема металла в шлак. Внепечную обработку предлагаемой брикетированной комплексной добавкой проводили на углеродистой стали марок 35Л, 40Л и низколегированной стали марки 40ХГНМЛ. Механические свойства термообработанной стали 35Л, 40Л и механические свойства стали 40ХГНМЛ после закалки и отпуска приведены в табл. 2.

Из табл. 1, 2 следует, что предлагаемый состав комплексной добавки значительно повышает механические свойства стали без дополнительного введения в расплав бора, молибдена, титана, марганца, что ведет к уменьшению стоимости модификатора, возможности утилизации пылевидных отходов лигатур, более полному усвоению раскислителя, увеличению степени десульфурации при внепечной обработке стали.

Результаты зависимости степени десульфурации кислой стали от содержания элементов в составе брикета комплексной добавки и от температуры металла в момент ввода модификатора приведены в табл. 3.

Таким образом, применение предлагаемой комплексной добавки повышает механические свойства стали, улучшает условия десульфурации металла, снижает затраты на производство стали за счет использования пылевидных отходов железомагниевой лигатуры.

Формула изобретения

1. Комплексная добавка для внепечной обработки стали, содержащая кремний, алюминий, углерод и железо, отличающаяся тем, что дополнительно содержит магний, редкоземельные металлы, натрий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кремний - 45,0 - 55,0
Алюминий - 0,2 - 5,0
Углерод - 0,1 - 10,0
Магний - 1,2 - 6,0
Редкоземельные металлы - 0,3 - 4,0
Натрий - 2,0 - 7,0
Кальций - 0,2 - 5,0
Железо - Остальное
2. Добавка по п.1, отличающаяся тем, что указанные элементы содержатся в виде брикетированной смеси пылевидных отходов железомагниевой лигатуры, соды кальцинированной и натриевого жидкого стекла при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пылевидные отходы железо-магниевой лигатуры - 65,0 - 70,0
Сода кальцинированная - 15,0 - 25,0
Натриевое жидкое стекло - 10,0 - 15,0о

РИСУНКИ

Рисунок 1