чушка для раскисления стали алюминием

Формула изобретения

Чушка для раскисления стали алюминием, состоящая из слоя алюминия и слоев чугуна, отличающаяся тем, что она имеет стальную оболочку, в которую заключены слой алюминия и слои чугуна, при этом слой алюминия асимметрично расположен в средней части чушки между слоями чугуна, а соотношение массы алюминия к массе чугуна в ней равно 1:(1,5 - 8,5), соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии и предназначено для использования преимущественно в сталеплавильном производстве при раскислении и легировании стали алюминием.

Известна выбранная в качестве прототипа чушка для раскисления стали алюминием [1], состоящая из слоя алюминия, утяжеленного слоем чугуна. Существенным недостатком прототипа является то, что при раскислении стали и погружении чушки через шлак значительная часть алюминия окисляется оксидами шлака, усвоение алюминия сталью при этом снижается. Кроме того, при глубинном раскислении сталь первоначально раскисляется алюминием чушки, а затем идет растворение утяжеляющего слоя чугуна и раскисление углеродом, что также ведет к снижению усвоения алюминия сталью.

Известны также алюминиевые чушки различной конфигурации [2, 3, 4]. Однако ввиду малой плотности алюминия чушки плавают на поверхности металла, и значительная часть алюминия окисляется кислородом атмосферы и оксидами шлака. Используемая же металлическая арматура плохо удерживает алюминий в глубинных слоях стали, крепление утяжелителей ненадежно, в связи с чем алюминий всплывает в шлак и усвоение алюминия сталью низкое.

Известен также способ получения чушек для раскисления стали алюминием [5] . Однако для его реализации требуется дорогостоящий и дефицитный предварительно произведенный алюминий. Выбранное же соотношение углерода и алюминия способствует насыщению стали углеродом, т.к. избыток углерода, т.е. основная его часть пойдет не на раскисление стали (удаление кислорода), а на растворение и повышение содержания углерода в стали. При выплавке сталей с низким содержанием углерода это невозможно. Кроме того, раскисление посредством данной чушки идет одновременно как углеродом, так и алюминием. Это нерационально, т.е. целесообразнее первоначально снижение содержания кислорода в стали провести за счет окисления углерода, а алюминий, не вступающий в соединение с кислородом, лучше усвоится сталью.

Желаемым техническим результатом предложенного изобретения является снижение угара алюминия и улучшение качества стали.

Для достижения этого чушка раскисления стали алюминием выполнена таким образом, что она имеет стальную оболочку, в которую заключены слой алюминия и слои чугуна, при этом слой алюминия асимметрично расположен в средней части чушки между слоями чугуна, а соотношение массы алюминия к массе чугуна в ней равно 1 : (1,5 - 8,5), соответственно.

На чертеже изображен общий вид заявляемой чушки. Чушка состоит из металлического контейнера 1, заполненного слоями чугуна 2, и расположенного между ними слоем алюминия 3. Для удобства транспортировки чушка снабжена монтажной скобой.

Чушки изготовлялись следующим образом. В металлический контейнер, изготовленный из листовой стали, заливали первую порцию чугуна (около 1/3 от общего веса чугуна). Затем проводили либо заливку жидкого алюминия, либо присадку лома алюминия. После присадки (заливки) порции алюминия производили наполнение металлического контейнера оставшимся жидким чугуном. Затем в чугун "вмораживалась" монтажная скоба. Раскисление стали с использованием заявляемых чушек осуществляли при выплавке стали в 420-тонных мартеновских печах. Раскисление чушками проводили вместо алюминия кускового.

Выбранное соотношение массы алюминия к массе чугуна определяется следующим. При использовании соотношения менее 1 : 1,5 содержание в чушке углерода недостаточно для снижения растворенного в стали кислорода, и остаточный (после раскисления стали углеродом) кислород вступает во взаимодействие с алюминием, увеличивая угар и снижая усвоение последнего. Кроме того, чушка при соотношении менее 1 : 1,5 плохо погружается в сталь, плавает на границе шлак-металл, что приводит к нерациональному использованию алюминия.

При соотношении более 1 : 8,5 содержащийся в чушке избыточный углерод растворяется в металле и приводит к значительному повышению содержания углерода в стали. При этом выплавка низкоуглеродистых марок стали становится невозможной.

При загрузке чушки в сталеплавильный агрегат она проходит через слой шлака и заглубляется в металл вследствие высокой плотности. При этом слой чугуна надежно защищает алюминий от окисления при контакте-взаимодействии с оксидами шлака. Растворение чушки происходит в глубинных слоях металла, причем асимметрично расположенные слои придают при погружении чушки вращательное движение, что увеличивает скорость ее растворения. Раскисление металла происходит первоначально углеродом, содержащимся в чугуне, затем начинается раскисление алюминием. Образующиеся при раскислении такими чушками алюминаты легко удаляются из стали в шлак, а в связи с комбинированным раскислением углерод-алюминий выплавленная сталь отличалась высокой степенью чистоты по неметаллическим включениям. Комбинированное раскисление привело к стабилизации содержания углерода в стали.

Расход алюминия при использовании чушки при выплавке стали составил в среднем 0,08 кг на тонну стали, в то время как при раскислении алюминием 0,16 кг/т. Угар алюминия при присадке в печь заявляемой чушки составил в среднем 30%, при использовании кускового алюминия 71,6%.

Источники информации

1. А.с. СССР N 1089147, кл. C 21 C 7/06.

2. А.с. СССР N 1135770, кл. C 21 C 7/06.

3. А.с. СССР N 1245601, кл. C 21 C 7/06.

4. А.с. СССР N 759170, кл. C 21 C 7/06.

5. А.с. СССР N 1382860, кл. C 21 C 7/06.