ЛЕГИРУЮЩИЙ БРИКЕТ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ
ALLOYING BRIQUETTE FOR STEEL DEOXIDATION

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для раскисления и легирования жидкой стали.
Известно раскисление жидкой стали при ее внепечной обработке чушковым алюминием (SU 1025731, опубликован 30.06.1983).
Недостатком данного процесса является то, что присадка алюминия в виде чушек с целью раскисления жидкого металла сопровождается большим нерегулируемым угаром алюминия при взаимодействии его с оксидами шлаков и кислородом воздуха и соответственно широкими колебаниями его содержания в готовой стали, неравномерным распределением алюминия в расплаве.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является брикет для раскисления стали, полученный методом прессования алюминиевого лома и частиц сплава на основе железа при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминиевый лом - 25-32, частицы сплава на основе железа - 68-75 (RU 2259405, опубликован 27.10.2004).
Использование брикета такого состава позволяет снизить себестоимость брикета за счет простоты изготовления и утилизации алюминиевых и железосодержащих отходов, повысить качество стали за счет увеличения доли алюминия, взаимодействующего со сталью, его коэффициента усвоения и равномерного распределения в объеме жидкой стали. Коэффициент усвоения алюминия при использовании таких брикетов составил 61%.
Недостатками этого изобретения является следующее. Высокое содержание алюминия в брикете приводит к его всплыванию на поверхность расплава и окислению алюминия с переходом в шлак. Брикет данного изобретения не содержит легирующих компонентов и не улучшает качества стали. Форма брикета не учитывает его поверхность, которая контактирует с кислородом воздуха, что приводит к большим потерям алюминия.
Технический результат направлен на получение брикета, обеспечивающего эффективное раскисление и легирование стали, снижение стоимости готовой продукции и упрощение введения добавок в жидкую сталь, необходимых для получения металла заданного состава.
Особенности изобретения состоят в том, что легирующий брикет для раскисления стали выполнен из вторичных алюминия, железа и никеля.
Отличается тем, что он содержит алюминиевый лом, железную стружку и легирующую никелевую добавку при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алюминиевый лом - 0,5-2
Никелевая стружка - 2-7,5
Остальное - Железная стружка.
Брикет может иметь форму цилиндра или усеченного конуса, у которого высота, нижнее основание и верхнее основание имеют соотношение 10:8:3.
Алюминий раскисляет сталь, связывая кислород, переходит в оксид и образует шлак. Содержание алюминиевого лома в брикете зависит от количества кислорода в стали и находится в пределах 0,5-2% от общего веса брикета.
Снижение содержания алюминия меньше 0,5 мас.% в брикете тормозит диффузионные процессы, связанные с растворением металла, и замедляет процесс раскисления стали. При этом происходит нежелательное науглероживание стали и ухудшение ее механических свойств. Увеличение содержания алюминия выше 2 мас.% в брикете нежелательно, так как при этом нарушаются требования ГОСТ по составу стали и износоустойчивость ее ухудшается.
Никель является легирующим компонентом. Он понижает порог хладноломкости стали и, следовательно, увеличивает запас ее вязкости.
Никель способствует измельчению зерен феррита и перлита в стали, что значительно увеличивает вязкость стали, повышает устойчивость аустенита, снижает критическую скорость закалки и увеличивает прокаливаемость, а также повышает коррозионную стойкость стали.
Содержание никеля меньше 2 мас.% будет недостаточным для придания стали необходимых свойств. Увеличение содержания никеля выше 7,5 мас.% требует особых условий легирования с целью получения высоколегированных сталей.
Железная стружка является основным компонентом брикета, позволяющим сопутствующим элементам равномерно распределиться в ванне расплава с высокой усваиваемостью.
Брикет может иметь форму цилиндра или усеченного конуса, у которого высота, нижнее основание и верхнее основание имеют соотношение 10:8:3. Такие размеры обеспечивают погружение конуса нижним основанием вверх. При этом поверхность конуса максимально находится в расплаве, что способствует быстрому усвоению раскислителя и легирующих компонентов при минимальном угаре.
Масса брикета составляет 12-18 кг. Выход за пределы 18 кг не будет обеспечивать достаточной прочности брикета. Масса менее 12 кг экономически не выгодна, что связано с изготовлением, перевозкой и загрузкой в ванну мелких брикетов.
Пример выполнения предложенного брикета для раскисления стали.
Стальная углеродистая стружка марки 16А дробилась (с параллельной сортировкой от инородных включений: кусков металла, мусора и т.д.) в мелкую фракцию 14А, размер витка 5-30 мм, затем подавалась в пресс с итоговым усилием прессования на штоке главного цилиндра 630 тн с получением брикетов диаметром 170 мм, высотой 100-150 мм. Масса брикетов получалась 12-18 кг.
Были проведены испытания предлагаемых брикетов для определения эффективности раскисления полупродукта стали, выпущенного из ДСП, в сталеразливочном ковше. Количество присаживаемых в плавку в ковше брикетов определяли исходя из получения в стали после раскисления 0,05 мас.% алюминия.
Таблица 1
Результаты исследования брикетов различных составов
Номер опыта
Параметры брикета
Значения параметров
Коэффициент усвоения алюминия
1
Содержание алюминиевого лома
1,3 мас.%
73%
Содержание никелевой стружки
5,2 мас.%
Масса брикета
16,6 кг
Соотношение высоты, нижнего и верхнего оснований усеченного конуса
10:8:3
2
Содержание алюминиевого лома
0,6 мас.%
75%
Содержание никелевой стружки
2,3 мас.%
Масса брикета
16,5 кг
Соотношение высоты, нижнего и верхнего оснований усеченного конуса
10:8:3
3
Содержание алюминиевого лома
2,1 мас.%
69%
Содержание никелевой стружки
7,4 мас.%
Масса брикета
15,5 кг
Соотношение высоты, нижнего и верхнего оснований усеченного конуса
10:8:3
При одинаковых условиях с прототипом (температура металла 1590°С, концентрация углерода 0,05 мас.%) коэффициент усвоения алюминия при использовании предлагаемых брикетов составил 69-75% (табл.1). Также в отличие от прототипа предлагаемый брикет обладает легирующими свойствами.