УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ПРИСАДОК В РАСПЛАВ

Устройство для ввода присадок в расплав.
Предложение относится к области черной металлургии и используется, преимущественно, при раскислении, модифицировании и легировании расплавов, в частности, в сталеплавильном производстве.
Известно устройство для ввода присадки в расплав раскрытое в способе выплавки стали, содержащей утяжелитель на основе железа с плотностью больщей, чем у расплава и присадку из сплава алюминия с плотность меньщей плотности расплава и обеспечивающее погружение устройства в расплав. Авт. Свид. SU №899662 МПК С21 С 5/04, опуб. 1982
Недостатком данного устройства является то, что расположение его в расплаве не предсказуемо и возможно быстрое всплытие сплава алюминия в шлак, а полное погружения устройства требует большую массу утяжелителя, для расплавления которого нужны дополнительные энергоресурсы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство (Чушка) для раскисления стали алюминием (присадкой), состоящее из слоя алюминия и слоев чугуна, заключенных в стальную оболочку с асимметричным их расположении при соотношении массы алюминия к массе чугуна в ней равном 1:(1,5 - 8,5). Патент RU № 2152440, МПК С 21 С 7/06 опуб. 10.07.2000г.
Недостатком прототипа является то, что в устройстве использовано послойное расположение утяжелите.11Я и присадки, что, в процессе нахождения его в расплаве, приводит к расплавлению более легкой верхней части и всплыванию присадки в шлак, где она и растворяется. Полное погружение устройства при использовании в качестве утяжелителя чугуна проблематично. Кроме того, чугун вносит в расплав дополнительный углерод, что ограничивает область применения устройства.
lim
Задачей изобретения является создание устройства для ввода в расплав
(без потерь) различных присадок позволяющих получать сталь высокого
качества.
Желаемым техническим результатом предложеппого изобретения является снижение расхода раскислителей, модификаторов и легирующих материа юв, улучщение качеспъа стали.
Технический результат достигается тем, что известное устройспю для ввода присадки в расплав, содержащее утяжелитель с шютпостью большей, чем у расплава и присадки, имеющей плотность меньше, чем у расплава, по
предложению устройство имеет смещенный центр тяжести, обеспечивающий
заданную ориентацию устройства в расплаве, для когггакта с расплавом
присадка имеет, по крайней мере одну, свободную поверхность, а отнон1ение
массы присадки к массе утяжелителя равно 1: 2-8. Утяжелитель выполгнеп, по крайней мере, с одним отверстием, запо;п-1енным присадкой, причем отверстие может быть выполнено сквозн)1м, глухо-донным или их сочетанием в любом количестве. Утяжелитель может быть BbiHOjnieH и с нроизвольно расположенными металлическими элементами, связанными нрисадкой. Присадка, закренленная на утяжеличеле, но крайней мере,
частично, может быть заключена в оболочку или утяжелитель, по крайней мере, частично, заключен в оболочку из присадки прикрепленной к нему. В
качестве присадки могут использоваться титан, бор, алюминий, ЩЗМ, РЗМ,
ИХ смеси и сплавы, а утяжелитель быть выполненным из чугуна, полупродукта, стали, тяжелых металлов и/или их смеси и сплавов.
Сущность предложения заюпочается в том, что смепденный пептр тяжести позволяет получить заданную ориентацию устройства в расплаве, а наличие свободной поверхрюсчи контакта присадки с расплавом - более быстрое и полное использование присадки вследствие развития процессов массопереноса при малых потерях на угар. Наличие в утяжелителе отверстий, заполненных присадкой, различных форм и различного
количества позволяет вводить в различные зоны присадки заданного состава и в нужном колигчестве. Донолнительным фактором, влияющим на эффективность использования присадки, является соотношение массы присадки к массе утяжелителя. Принятые пределы 1:2-8 позволяют использовать в качестве присадок и утяжелителей широкий спектр материалов и форм в зависимости от конкретных условий и решаемых задач, применяя известные постулаты Архимеда заранее определять расположение устройства в рассплаве (в шлаке, на границе шлака и расплава, в глубине расплава). Например, удельный вес, (кг/дм : твердо1О AI - 2,7, твердой стали - 7,8, жидкой стали - 6,9. Т.е. для полного погружения в расплав стали одного кг. AI нужно не менее 3,0 кг. утяжелителя из стали (7,8-6,,9, 2,7/0,), а для введения одного кг. AI на границу шлак-металл достаточно 1-2 кг. утяжелителя из стали. Необходимо учитывать и конструкцию устройства для ввода присадок. Так, например, при использовании устройства имеющего глухо-донное отверстие, заполненное присадкой и имеющего цен1р тяжести ниже /2 высоты со стороны погруженной поверхности, иметопдей свободный контакт присадки с расплавом, контактная поверхность всегда будет внизу (используется принцип «Ваньки-встаньки, как и в некоторых иных случаях). Тогда для ввода присадки в расплав потребуется существенно меньший вес утяжелителя, что иногда является решаюндим. Такой анализ и расчет производится индивидуально для каждого случая, исходя из конкретной задачи (легировать, и/или раскисл ггь, и/или модифицировать рабплав, и/или переводить из шлака (восстанавливать) необходимые элементы в расплав и/или то и другое) и материалов.
Примеры возможного исполнения устройства приведены на фиг. 1-5 и не исчерпывают всех возможных вариантов обозначенных в формуле.
На фиг.1 в устройстве утяжелите/ть (1) выполнен в виде цилиндра с эксцентрично выполненным сквозным отверстием в форме двух усеченных конусов направленных вершинами друг к другу ( исполнение
о(ЛЮ
предотвращает выпадение присадки при трапспортировке и загрузке). Конуса заполнены присадкой (2) имеющей две свободных поверхности (3) контакта с расплавом. Конкретное расположение устройства в расплаве определяется расположением центра тяжести (4), которое зависит от точности изготовления утяжелителя, качества заполнения отверстия присадкой и величиной эксцентриситета. При загрузке устройства в расплав его
горизонтальная ось располагается почти параллельно зеркалу расплава.
Глубина погружения в расплав определяется задачами и примеьгяемыми
материалами (соотношение массы присадки к массе утяжелителя).
На фиг.2 в устройстве утяжелитель (1) выполнен в форме конуса с выполненном в его основании глухо-донным отверстием с утолщенными книзу стенками (такое исполнение позволяет лучше использовать присадку без потерь при минимальной массе утяжелителя). Полость конуса заполнена присадкой (2) имеющей свободную поверхность (3) контакта с расплавом. Конкретное расположение устройства в раснлаве определяется
расположением центра тяжести (4), которое зависит от точности изготовления утяжелителя, качества заполнения отверстия присадкой и
величиной эксцентриситета. При загрузке устройсгва в расплав его
вертикальная ось располагается почти перпепдикуляргю зеркалу расплава. Глубина погружения в расплав определяется задачами и применяемыми материалами (соотношение массы присадки к массе утяжелителя).
На фиг.З в устройстве утяжелитель (1) выполнен в виде произвольно расположенных металлических элементов связанных присадкой (2) имеющей больндую свободную гюверхность (3) контакта с расплавом. Конкрепюе расположение устройства в расплаве определяется расположением центра тяжести (4), которое зависит от применяемых элементов, их размеров, веса и взаимного расположения и расположения присадки по отношению к цетру
Ha фиг. 4 в усфойстве утяжелитель (1) выполнен в виде произвольной болванки с закрепленной на ней различными способами присадки (2), причем в целях регулирования времени взаимодействия присадки с расплавом присадка, по крайней мере, частично, заключена в оболочку (5) имеющей открытую поверхность (3) и большую, чем присадка температуру плавления. Конкретное расположение устройства в расплаве определяется расположением ценфа тяжести (4), которое зависит от геометрии болванки и расположения присадки по отношению к центру 1яжести утяжелителя. Глубина погружения в расплав определяется задачами и примепяемыми материалами (отношение масс присадки к утяжелителю).
На фиг.5 в устройстве утяжелитель (1) В1 шолнен в виде произвольной болванки с закрепленной на ней различными сгюсобами присадки (2) имеющей большую свободную поверхность (3) контакта с расплавом (большая свободная поверхпость контакта сгк)собст15ует быстрому их взаимодействию и более полному усвоению присадки). Конкретное расположение устройства в расплаве оп 5еделяегся расположением центра тяжести (4), которое зависит от 1 еометрии болванки и расположения присадки по отпошепию к центру тяжести утяжелителя. Глубина погружения в расплав определяется задачами и применяемыми материалами (отношение
масс присадцси к утяжелителю).
Опыты производились на металлургическом комплексе, оспащенном 250 тонными мартеновскими печами и 130 тонными сталь ковшами.
Пред;южение позволяет существенно упростит1 ввод присадок в расплав (нет необходимости в специальном оборудовании) и уменьшить их угар на 70-90%, более точно прогнозир овать состав расплава, гювысить выход ОДНОГО, нопадание в заказ и качество cтaJШ, что приводит к повьпиепию производительности металлургического комплекса в цeJюм и удеп1евлению продукции до 5%.
M) I
Глубокое и экономически эффективное раскисление, для снижения растворенного в стали кислорода, достигается за счет использования растворенного в металле углерода, что реализовали одновременным вводом алюминиянаходящегося в устройстве (погружном
контейнере) и 73% кускового ферромарганца (из расчета требуемого содержания марганца в стали). Образующиеся при раскислении такими способом алюминаты легко удаляются из стали в шлак. При применении комбинированного раскисления (углерод-алюминий) вып51авленная стшп отличалась высокой степенью чистоты по неметаллическим включениям.
Расход шпоминия при использовании прсдлагаемо1о устройства и комбинированного раскисления при выплавке стали составил в среднем 0,08 кг на тонну стали, в то время как при раскислении чушковым алюминием 0,16 кг/т. Угар алюминия при присадке в печь заявляемого устройства составил в среднем 20%, а при использовании чущкового алюминия 71,6%.