ПРОВОЛОКА ДЛЯ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ
WIRE FOR OUTFURNACE TREATMENT OF METALLURGYCAL MELT

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке металлургических расплавов порошковыми реагентами.
Патентуемое изобретение найдет эффективное применение при производстве новой технологичной проволоки с увеличенным коэффициентом наполнения.
Известна проволока для внепечной обработки металлургических расплавов (заявка на патент РФ №2002119122, МПК С21С 7/00), состоящая из стальной оболочки и порошкового наполнителя, содержащего кальций и железный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%: кальций - 25-45; железный порошок - 55-75. При этом составляющие части проволоки имеют соотношение, мас.%: порошковый наполнитель - 51-70, стальная оболочка - 30-49.
Достоинством запатентованной рецептуры проволоки является повышенное усвоение кальция металлом, что обусловлено объемом железа, входящего в состав наполнителя проволоки. Железо за счет большей температуры плавления играет роль «температурного балласта», тем самым локальное растворение кальция происходит при более высокой температуре его испарения в глубине расплава металла, что повышает и стабилизирует усвоение кальция металлом. Недостатком настоящего состава порошковой проволоки является мелкодисперсная фракция порошка железа, которая обуславливает взрывоопасность порошка в состоянии аэровзвеси.
Известна также проволока для внепечной обработки металлургических расплавов (патент РФ №2283874, С21С 7/00), наиболее близкая по технической сущности к патентуемому изобретению и выбранная в качестве прототипа. Проволока состоит из стальной оболочки и наполнителя из механической смеси кальция и железа в соотношении, мас.%, соответственно 25-45 и 55-75. Отличием данной рецептуры проволоки является то, что железо введено в наполнитель в виде чугунной или стальной дроби, или стальных гранул, или сечки стальной, а соотношение между составляющими проволоки установлено, мас.%: наполнитель - 45-80; стальная оболочка - 20-55.
Применение данной проволоки обеспечивает получение металла заданного состава и качества, при этом достигается более высокое усвоение кальция расплавом. За счет введения железа в наполнитель в виде дроби чугунной или стальной дроби, или в виде гранул или сечки стальной значительно снижается пожаро- и взрывоопасность процесса производства проволоки.
Недостатком проволоки для внепечной обработки металлургических расплавов, приведенной в патенте РФ №2283874, является невысокий коэффициент заполнения, который в среднем находится на уровне 0,54-0,55.
Использование в качестве наполнителя достаточно крупных фракций железа в виде гранул, дроби или сечки приводит к образованию пустот в полости проволоки и соответственно к пониженному уровню заполнения проволоки наполнителем. Пониженный уровень заполнения проволоки наполнителем обуславливает:
- увеличенный расход проволоки, что соответственно приводит к увеличению технологического времени и расходу электроэнергии на производства расплава;
- крупные фракции железосдержащей части наполнителя существенно затрудняют процесс управления химическим составом наполнителя, крайне усложняют процедуру регулирования (увеличения или уменьшения) содержания в проволоке таких элементов как углерод, кремний, марганец, сера, фосфор и т.д.
Настоящее изобретение решает задачу повышения точности химического состава железосодержащей части наполнителя и увеличения коэффициента заполнения проволоки.
Решение поставленной задачи достигается за счет применения в качестве железосодержащей части наполнителя различных по размерам и составу фракций железа. Рецептурно решение поставленной задачи достигается следующим образом.
В проволоке для внепечной обработки металлургических расплавов, аналогичной по составу проволоке, описанной в патенте РФ №2283874, состоящей из стальной оболочки и наполнителя, соотношение между которыми выбрано, мас.%, соответственно 20-55 и 45-80, а наполнитель представляет собой механическую смесь кальция и железа в соотношении, мас.%, соответственно 25-45 и 55-75, согласно патентуемому изобретению железо в наполнителе введено в виде механической смеси железного порошка и стальной и/или чугунной дроби, и/или стальных гранул, и/или сечки стальной в соотношении, мас.%, соответственно:
порошок железный - 30-70;
дробь чугунная, стальная,
стальные гранулы, сечка стальная - 70-30.
Дополнительным достоинством новой рецептуры наполнителя, которое расширяет производственные возможности производителя проволоки, является использование в качестве железосодержащей части наполнителя комбинации железного порошка и одной из перечисленных фракций железа (гранулы, дробь, сечка), а также возможность применения в качестве наполнителя различных комбинаций и различных сочетаний этих компонентов (фракций).
Изобретение предусматривает, что наполнитель содержит дополнительный компонент, в качестве которого использованы добавки РЗМ. Содержание вводимого в наполнитель РЗМ составляет, мас.%: 0,1-5,0 от содержания железа в наполнителе. Согласно изобретению содержание железа в наполнителе корректируют (уменьшают) на величину введенного РЗМ.
Согласно изобретению наполнитель при определенной реализации содержит дополнительный компонент в качестве которого использованы добавки бария. Содержание вводимого бария составляет, мас.%: 0,1-5,0 от содержания железа в наполнителе. В этом случае при производстве проволоки содержание железа в наполнителе корректируют (снижают) на величину введенного бария.
Технический результат патентуемого изобретения заключается в том, что:
- использование комбинации различных фракций железа в качестве наполнителя позволяет повысить коэффициент заполнения проволоки на 5-8%, устранить пустоты в проволоке;
- повысить технологическую эффективность проволоки за счет уменьшения времени введения проволоки в расплав, сокращения расхода проволоки, экономии электроэнергии на производство металлургического расплава, повышения производительности агрегатов внепечной обработки.
Существенным достоинством и подтвержденным техническим результатом патентуемого изобретения является достижение возможности определенного управления химическим составом железосодержащей части наполнителя. Изменяя соотношение железосодержащей части наполнителя и изменяя размер, а соответственно и конечный химический состав фракций железа: порошок/дробь и/или гранулы, и/или сечка, реализуется возможность увеличения или снижения в проволоке содержания различных легирующих, модифицирующих компонентов (элементов), что в итоге позволяет получать расплав с более точным конечным химическим составом определенной марки стали.
Введение дополнительных добавок РЗМ (вместо определенной части железосодержащей составляющей) позволяет повысить коррозионную стойкость получаемой марки стали, а также модифицировать неметаллические включения, содержащие серу, и повысить уровень механических параметров, в частности прочность металла.
Введение дополнительных добавок бария (вместо определенной части железосодержащей составляющей) позволяет усилить эффект десульфурации при обработке стали феррокальцием. Добавки бария приводят также к измельчению зерна, полученной стали и повышению уровня механических свойств.
Изготовление патентуемой проволоки с наполнителем железо-кальций осуществляют традиционным способом на стандартном металлургическом оборудовании.
Металлическую ленту профилируют в желобообразную оболочку. Хорошо перемешанную механическую смесь наполнителей, состоящую из комбинации молотого порошкообразного железа и, например, сечки или дроби металлической, а также, например, гранулированного кальция, загружают в бункер.
Из бункера механическую смесь наполнителей дозированными порциями подают в желобообразную металлическую оболочку, которую равномерно заполняют смесью наполнителей. Затем с помощью роликовых клетей обжимают оболочку и формируют замок. Готовая проволока наматывается на катушку и поставляется для внепечной обработки стали.
Заявителем были опробованы различные конечные фракции и составы железосодержащей части наполнителя проволоки.
Результаты экспериментальной апробации разработанных новых комбинаций железосодержащей части наполнителя проволоки позволяют установить граничные значения для выбора весовых соотношений железосодержащей части наполнителя.
Полученные результаты подтверждают, что патентуемые соотношения различных фракций железа наполнителя проволоки обеспечивают повышенные показатели коэффициента заполнения проволоки, обеспечивают возможность получения металлов с повышенной точностью химического состава, значительно повышают технологическую эффективность проволоки, обеспечивают снижение расхода проволоки, повышают производительность агрегатов внепечной обработки.
Анализ научно-технической и патентной информации подтверждает новизну и высокую технико-экономическую эффективность использования патентуемой проволоки с наполнителем железо-кальций и ее несомненные технологические и эксплуатационные преимущества по сравнению с известными проволоками аналогичного назначения.