проволока для внепечной обработки металлургических расплавов

Формула изобретения

Проволока для внепечной обработки металлургических расплавов, состоящая из стальной оболочки и порошкового наполнителя, содержащего кальций и дополнительный компонент, отличающаяся тем, что в качестве дополнительного компонента использован железный порошок при следующем соотношении, мас.%:

Кальций 25...45

Железный порошок 55...75

а соотношение между составляющими частями проволоки установлено следующим, мас.%:

Порошковый наполнитель 51...70

Стальная оболочка 30...49

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке порошкообразными реагентами.

Известна порошковая проволока для внепечной обработки стали, которая содержит кальций в алюминиевой оболочки с соотношением массовых частей кальция и алюминия 37:63 ("Сталь", 1998, №5, с.18-22). Если исходить из диаграммы состояния кальций-алюминий, можно допустить, что при таком соотношении между кальцием и алюминием должно образовываться прочное соединение СаАl₂, или его растворы в избыточном кальции или избыточном алюминии. Но в действительности, при погружении в жидкий металл алюминиевая оболочка расплавляется, взаимодействует со шлаком, кальций и алюминий не успевают образовать прочное соединение, и после расплавления оболочки в металле кальций уже находится в виде пара, что приводит к ухудшению усвоения кальция, барботажу и выбросам металла.

Известна порошковая проволока в металлической оболочке для внепечной обработки стали с наполнением порошковым кальцием и дополнительным компонентом - кремнием в разном соотношении ("Металл и литье Украины", 2000, №1-2, с.17-20). Использование такой проволоки позволяет повысить температуру образования пара кальцием, снизить барботаж и выбросы металла, но эту проволоку невозможно использовать при внепечной обработке стали с низким содержанием кремния (0,005%).

Наиболее близкой по технической сути и получаемому эффекту к заявляемой является проволока для внепечной обработки стали в металлической оболочке с наполнением порошковым кальцием и дополнительным компонентом - алюминием в соотношении, мас.% 60:40 ("Металлург", 1994, №1, с.28). Несмотря на то, что при использовании этой проволоки достигнуты положительные результаты по десульфурации, она имеет ряд недостатков. При соотношении кальция к алюминию 60:40 не будет образовываться прочное кальцийалюминиевое соединение и достигаться достаточно глубокая степень глубинной пассивации кальция, что приведет к повышенному барботажу и снижению степени усвоения кальция. Кроме того, эту проволоку нельзя использовать при внепечной обработке стали с низким содержанием алюминия (0,005%).

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать проволоку для внепечной обработки металлургических расплавов путем установления оптимального соотношения в наполнителе проволоки между кальцием и железным порошком, а также установление зависимости между наполнителем и металлической оболочкой. Решение этой задачи дает возможность по мере погружения проволоки в металл достигать глубинную пассивацию кальция, значительно повышая эффективность ее использования, обеспечивая полную глобуляризацию неметаллических включений и хорошие литейные и механические свойства при производстве стали с низким содержанием алюминия и кремния (0,005%).

Суть изобретения состоит в том, что в проволоке для внепечной обработки металлургических расплавов, которая состоит из стальной оболочки и порошкового наполнителя, содержащего кальций и дополнительный компонент, в качестве дополнительного компонента использован железный порошок в следующем соотношении, мас.%:

Кальций 25-45

Железный порошок 55-75

а соотношение между составляющими частями проволоки установлено следующим, мас.%:

Порошковый наполнитель 51-70

Стальная оболочка 30-49

Общими с прототипом существенными признаками являются: стальная оболочка; порошковый наполнитель, содержащий кальций и дополнительный компонент.

Отличительными от прототипа существенными признаками являются:

использование в качестве дополнительного компонента железного порошка в следующем соотношении, мас.%:

Кальций 25-45

Железный порошок 55-75

соотношение между порошковым наполнителем в стальной оболочкой установлено следующим, мас.%:

Порошковый наполнитель 51-70

Стальная оболочка 30-49

Приведенные выше признаки являются необходимыми и достаточными для всех случаев, на которые распространяется область использования изобретения.

Между существенными признаками и техническим результатом - повышением степени использования кальция, полной глобуляризацией неметаллических включений и улучшением литейных и механических свойств при производстве стали с низким содержанием алюминия и кремния (0,005%) - существует причинно-следственная связь, которая объясняется следующим образом. Вхождение проволоки с указанным соотношением в наполнителе между кальцием и железным порошком в жидкий металл позволяет свести к минимуму потери кальция на испарение за счет того, что в глубине расплава происходит пассивация кальция железным порошком без протекания каких-либо дополнительных реакций. Вследствие этого снижается активность и упругость паров кальция и повышается температура его испарения из металлургического расплава. Отклонение от указанного соотношения приводит, с одной стороны, к недостаточной пассивации и, соответственно, к снижению степени усвоения химически активного кальция, а с другой стороны, к существенному снижению эффективности использования проволоки. Указанное соотношение между количеством порошкового наполнителя и массой стальной оболочки должно обеспечить жесткость проволоки для ее введения на достаточную глубину, чтобы весь кальций успел подвергнуться пассивации и реакцией взаимодействия кальция с расплавом был охвачен максимально возможный объем металла. Отклонение от указанного соотношения приводит, с одной стороны, к тому, что еще до расплавления оболочки кальций будет находиться внутри проволоки в виде пара, а с другой стороны, к повышенному расходу проволоки. После расплавления стальной оболочки в объем металла на достаточной глубине высвобождается смесь кальциевого и железного порошков, одновременно происходит глубинная пассивация кальция, а затем кальций растворяется в металле, обеспечивая полную глобуляризацию неметаллических включений при производстве стали с низким содержанием алюминия и кремния (0,005%).

Таким образом, чтобы значительно повысить степень использования кальция, глобуляризировать все неметаллические включения, улучшить литейные и механические свойства при производстве стали с низким содержанием алюминия и кремния (0,005%) необходимо использовать проволоку со всеми указанными соотношениями, то есть между порошковым наполнителем и стальной оболочкой и между кальцием и железным порошком в наполнителе.

На одном из металлургических комбинатов проведено опробование предложенной проволоки. Наполнение проволоки 13 мм - 216 г/м, (кальция - 86 г/м, железного порошка - 130 г/м), соотношение между кальцием и железным порошком в заполнителе составляло, мас.%: 40:60, соотношение между порошковым наполнителем и стальной оболочкой составляло, мас.%: 55:45. Проволоку вводили с помощью трайбаппарата в стальковш на установке доводки металла после усреднительной продувки во время производства стали 1008 "селект" (содержание алюминия и кремния - 0,003%). Расходы проволоки составили на 130-тонный ковш (0,15 кг Са/т стали).

Содержание кальция в готовом металле (проба на МНЛЗ) составляет 0,0030%, усвоение - 20%. Содержание алюминия и кремния в стали составляет 0,0020%, все неметаллические включения глобуляризованы, металл полностью разливается на МНЛЗ и имеет повышенные литейные и механические свойства.

На этом же комбинате используется силикокальциевая проволока (СК30) и алюмокальциевая (60:40 мас.%) проволока. Усвоение кальция из СК30 и алюмокальциевой проволоки составляет 15% (готовый металл, проба на МНЛЗ) при производстве сталей, содержащих алюминий и кальций. При производстве стали 1008 "селект" (содержание алюминия и кремния - 0,003%) указанные проволоки использовать невозможно из-за того, что при расходах 0,15 кг Са/т в металл вносится 0,03% кремния или 0,02% алюминия.