ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА С НАПОЛНИТЕЛЕМ СИЛИКОКАЛЬЦИЙ С РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ МЕТАЛЛАМИ ДЛЯ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ
FLUX CORED ELECTRODE WITH FILLER SILICOCALCIUM WITH RARE-EARTH METALS FOR OUT-FURNACE STEEL TREATMENT

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке металлургических расплавов порошковыми реагентами. Патентуемое изобретение найдет применение при производстве новой перспективной порошковой проволоки с наполнителем силикокальций с редкоземельными металлами (РЗМ), которая предназначена для повышения коррозионной стойкости стали.
Порошковая проволока с наполнителем силикокальций широко применяется для внепечной обработки стали и литейного чугуна. Обработка стали силикокальцием - одно из обязательных требований, предъявляемых рядом стандартов США, Великобритании и стран Европейского содружества, что объясняется комплексным влиянием кальция на улучшение свойств стали.
Силикокальций (ГОСТ 4762-71) - активный комплексный раскислитель, дегазатор стали, эффективный десульфуратор, обеспечивает при высокой степени раскисления минимальное количество и оптимальную форму неметаллических включений, улучшает прочностные свойства проката, поковок и отливок.
2
Известна проволока для внепечной обработки стали, состоящая из металлической оболочки и порошкового наполнителя, содержащего кальций и кремний. Содержание кальция составляет 15-30 мас.% (публикация «Металл и литье Украины», 2000 г., №1-2, с.17-20). Ввод кальция в жидкую сталь в сплаве с кремнием позволяет снизить упругость диссоциации паров кальция, и пары последнего успевают прореагировать в глубине расплава. Этим достигается в определенной степени глубинная пассивация кальция, и процесс обработки протекает спокойно, без барботажа и выбросов, что позволяет повысить степень использования кальция. Вместе с тем, данная проволока имеет целый ряд существенных недостатков. При указанном содержании кальций с кремнием образуют химически непрочное соединение CaSi. К тому же при содержании кальция 25-30% температура плавления такого соединения относительно невысокая (около 1000°С), что приводит к повышенному угару, низкой степени усвоения кальция и повышенному расходу проволоки.
Известна порошковая проволока для внепечной обработки металлургических расплавов, наиболее близкая по своему составу и технической сущности и выбранная в качестве прототипа патентуемого изобретения (патент РФ №2289631, С21С 7/00).
Наполнитель проволоки представляет собой механическую смесь кремния и кальция, который находится в наполнителе как в виде сплава с кремнием, так и в чистом виде. Наполнитель проволоки дополнительно содержит алюминий, углерод, фосфор и железо.
Для производства проволоки в основном используется силикокальций марок СК15…СК30. Применение запатентованной проволоки позволяет увеличить степень использования кальция, уменьшить пылегазообразование, снизить затраты на изготовление проволоки, затраты на обработку и расход проволоки.
Недостатком настоящей проволоки является низкая коррозионная стойкость трубных сталей, обработанных СК15…СК30, в частности высокое содержание коррозионно-активных неметаллических включений.
Настоящее изобретение решает задачу разработки новой кальцийсодержащей проволоки для внепечной обработки, повышающей эксплуатационные свойства стали, в частности коррозионную стойкость.
Решение поставленной задачи достигается следующим образом.
В порошковой проволоке, аналогичной приведенной в патенте РФ №2289631, состоящей из стальной оболочки и наполнителя, содержащего механическую смесь молотого порошкообразного сплава СК20 или СК30 и дополнительный компонент, согласно патентуемому изобретению в качестве дополнительного компонента наполнителя порошковой проволоки использованы редкоземельные металлы в виде порошка или гранул.
Изобретение предусматривает, что содержание компонентов наполнителя составляет, мас.%, соответственно:
молотый порошкообразный сплав СК 20 или СК 30
98-40
Редкоземельные металлы (РЗМ)
2-60
Согласно настоящему изобретению содержание наполнителя и стальной оболочки составляет, мас.%, соответственно 51-75 и 25-49, а коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 0,5-0,75.
Технический результат патентуемого изобретения заключается в следующем.
Известно, что силикокальций - активный комплексный раскислитель, хороший дегазатор стали и эффективный десульфуратор. При высокой степени раскисления силикокальций обеспечивает минимальное количество и оптимальную форму неметаллических включений, улучшает прочностные свойства проката, поковок и отливок.
В процессе разработки настоящего изобретения были проведены исследования, которые подтвердили повышенную результативность комплексного использования наполнителя для повышения коррозионной стойкости стали путем модифицирования неметаллических включений, содержащих серу. Патентуемое изобретение основано на эффекте взаимного усиления действия кальция и редкоземельных металлов (РЗМ). Проведенные исследования позволили определить состав и оптимальное содержание РЗМ. В патентуемой рецептуре порошковой проволоки реализована следующая комбинация РЗМ: Се (церий), La (лантан), Pr (празеодим), Nd (неодим). При этом соотношение компонентов составляет соответственно 50, 25, 12,5 и 12,5%. Следует отметить, что возможно использование и другой комбинации РЗМ.
В результате использования новой (по составу и весовым соотношениям) комбинации компонентов наполнителя порошковой проволоки достигается:
- повышение показателей коррозионной стойкости металла;
- уменьшение содержания коррозионно-активных неметаллических включений в стали;
- повышенная степень усвоения и эффективность использования кальция, а также более полная глобуляризация неметаллических включений.
Изготовление новой порошковой проволоки с наполнителем силикокальций и редкоземельными металлами осуществляют традиционным способом на стандартном металлургическом оборудовании.
Металлическую ленту профилируют в желобообразную оболочку. Хорошо перемешанную механическую смесь наполнителей 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 в отделение обработки стали.
Заявителем была проведена экспериментальная апробация патентуемой порошковой проволоки с наполнителем силикокальций и различными весовыми вариантами содержания в наполнителе редкоземельных металлов.
Полученные результаты подтверждают, что патентуемые соотношения компонентов наполнителя порошковой проволоки (механической смеси молотого порошкообразного сплава СК 20 или СК 30 и РЗМ) обеспечивают повышенные показатели коррозионной стойкости и позволяют снижать содержание коррозионно-активных неметаллических включений.
Анализ научно-технической, патентной и реферативной информации подтверждает оригинальность состава и новизну патентуемой проволоки.
Высокая технико-экономическая эффективность опытного использования разработанной порошковой проволоки, ее несомненные технологические и эксплуатационные преимущества по сравнению с известными порошковыми проволоками аналогичного назначения подтверждают перспективность и коммерческую значимость настоящей разработки.