порошковая проволока с наполнителем ферротитан с кальцием для микролегирования стали

Формула изобретения

1. Порошковая проволока для микролегирования стали титаном, состоящая из стальной оболочки и наполнителя, содержащего порошкообразный ферротитан, отличающаяся тем, что наполнитель порошковой проволоки дополнительно содержит гранулированный кальций, при этом содержание порошкообразного ферротитана и гранулированного кальция в наполнителе составляет соответственно 85,0-99,9 и 0,1-15,0 мас.%.

2. Порошковая проволока по п.1, отличающаяся тем, что содержание наполнителя и стальной оболочки составляет соответственно 35-85 и 15-65 мас.%.

3. Порошковая проволока по п.1, отличающаяся тем, что коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 0,4-0,9.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке металлургических расплавов порошкообразными реагентами. Настоящее изобретение найдет применение при производстве новой перспективной порошковой проволоки с наполнителем ферротитан с кальцием, которая предназначена для микролегирования стали. Изобретение позволяет повысить степень усвоения сталью титана.

Известна порошковая проволока, наполнитель которой представляет собой молотый порошкообразный ферротитан (патент РФ №2243269, С21С 7/10). При выплавке титаносодержащих сталей для получения требуемого содержания титана перед вводом порошковой проволоки с наполнителем из ферротитана проводится подготовка металла (ввод раскислителей, вакуумирование), что позволяет снизить активность кислорода и азота и обеспечить при выплавке требуемый уровень содержания титана.

Известна также порошковая проволока с наполнителем из ферротитана (патент РФ №2227164, С21С 7/00). Данная проволока используется для микролегирования стали титаном. Изобретение по патенту РФ №2227164 направлено на достижение стабильно высокой степени усвоения титана и обеспечение его получения в узких заданных пределах. Обеспечение высокой степени усвоения титана достигается оптимальной скоростью ввода порошковой проволоки и регламентированной массовой скоростью поступления титана в единицу времени. Ограничивающим фактором настоящего изобретения является необходимость технологически точного соблюдения скорости подачи проволоки в расплав и поддержание массовой скорости поступления титана в заданных пределах, что требует высокого уровня соблюдения технологической дисциплины и высокой квалификации специалистов, а также современного металлургического оборудования, которое имеется в наличии не на всех металлургических предприятиях.

Известно, что при микролегировании стали порошковой проволокой с наполнителем из ферротитана на различных металлургических предприятиях степень усвоения титана колеблется в пределах от 66% до 97% в зависимости от технологии производства стали и оборудования для внепечной обработки (см. данные патента РФ №2227164), что приводит к значительному перерасходу дорогостоящего металла, отсортировки стали из-за несоответствия ее состава регламентированному содержанию компонентов и существенному снижению рентабельности (экономической эффективности) производства.

Настоящее изобретение решает задачу разработки комплексного наполнителя порошковой проволоки, который позволяет обеспечить при микролегировании стали степень усвоения титана из проволоки не менее 80% вне зависимости от используемой технологии производства стали и применяемого металлургического оборудования.

Решение поставленной технической задачи достигается за счет введения в наполнитель порошковой проволоки, содержащий молотый порошкообразный ферротитан, дополнительно гранулированный кальций в количестве от 0,1 до 15,0 мас.%.

При этом изобретением предусматривается, что содержание наполнителя и стальной оболочки составляет, мас.%, соответственно 35-85 и 15-65, а коэффициент заполнения порошковой проволоки - 0,4-0,9.

Технический результат патентуемого изобретения заключается в следующем.

Известно, что кальций (по сравнению с титаном) обладает более высокой эффективностью раскисления. Данное свойство гранулированного кальция эффективно используется для реализации настоящего изобретения.

Технология обработки жидкой стали порошковыми реагентами предусматривает упаковку реагентов в металлическую оболочку, поскольку металлическая оболочка исключает взаимодействие химически активных элементов с атмосферой и позволяет вводить их на требуемую глубину расплава. Благодаря чему обеспечиваются оптимальные условия для высокой степени усвоения вводимых элементов расплавом.

Настоящее изобретение предусматривает комбинированное использование для микролегирования стали двух химически активных элементов: молотого порошкообразного титана и гранулированного кальция, что позволяет реализовать комплексное (рафинирующее, модифицирующее, микролегирующее) действие на структуру и свойства конструкционной стали и обеспечить:

- высокую и стабильную степень усвоения титана (не менее 80%) из проволоки. При этом стабильное достижение минимального уровня усвоения титана (80%), практически, не зависит от условий и оборудования металлургического предприятия;

- получение стали с регламентируемым стабильным содержанием титана в стали в узких пределах на каждой плавке;

- воспроизводимость результатов и стабильность механических свойств получаемой стали;

- до минимума снизить отсортировку стали из-за несоответствия ее состава регламентированному содержанию компонентов;

- уменьшить непроизводительные потери дорогостоящего материала титана;

- сократить продолжительность обработки металла, т.к. одновременно вводятся два легирующих, модифицирующих элемента.

Изготовление патентуемой порошковой проволоки с наполнителем ферротитан с кальцием осуществляют следующим образом.

Металлическую ленту профилируют в желобообразную оболочку. Загружают в бункер хорошо перемешанную механическую смесь наполнителей, состоящую из молотого порошкообразного титана и гранулированного кальция.

Дозированными порциями из бункера механическую смесь наполнителей подают в желобобразную металлическую оболочку, которую равномерно заполняют смесью наполнителей. После чего с помощью роликовых клетей обжимают оболочку и формируют замок. Готовая проволока наматывается на катушку и поставляется для внепечной обработки стали.

Заявителем были проведены исследования по определению:

- эффективного (оптимального) количества молотого порошкообразного титана и гранулированного кальция, взаимодействие которых в расплаве обеспечивает максимальное усвоение титана из проволоки;

- соотношение наполнителя и стальной оболочки;

- коэффициент заполнения порошковой проволоки.

Полученные экспериментальные данные позволяют установить граничные значения для выбора весовых соотношений наполнителей. Установлено, что при содержании порошкообразного ферротитана и гранулированного кальция в наполнителе, мас.%, соответственно 85,0-99,9 и 0,1-15,0 обеспечивается стабильная степень усвоения титана из проволоки не менее 80%. Причем повышение содержания кальция более 15,0% к значительному увеличению усвоения титана не приводит, и экономически нецелесообразно. Значительным достоинством разработанной эффективной комбинации наполнителей является то, что стабильная степень усвоения титана (не менее 80%) достигается вне зависимости от условий металлургического предприятия, используемой технологии и оборудования.

При этом стабильная степень усвоения титана из проволоки обеспечивается при содержании наполнителя и стальной оболочки, мас.%, соответственно 35-85 и 15-65; и при коэффициенте заполнения порошковой проволоки в диапазоне от 0,4 до 0,9.

Проведенная апробация патентуемой проволоки подтверждает, что ее использование для микролегирования сталей:

- позволяет обеспечить высокий и стабильный уровень усвоения титана из проволоки (не менее 80%) независимо от условий металлургического предприятия;

- существенно повысить экономическую эффективность получения стали за счет экономии дорогостоящего титана и снижения отсортировки стали из-за несоответствия ее состава регламентированному содержанию компонентов;

- обеспечить получение стали с регламентируемым содержанием титана в стали в узких пределах на каждой плавке и стабильность механических свойств получаемой стали.

Анализ научно-технической и патентной информации подтверждает новизну и высокую технико-экономическую эффективность использования патентуемой порошковой проволоки с наполнителем ферротитан с кальцием и ее несомненные технологические и эксплуатационные преимущества по сравнению с порошковыми проволоками аналогичного назначения.