Инжекционная проволока для обработки металлургических расплавов

Заявленное техническое решение относится к черной металлургии, в частности к инжекционным проволокам для обработки стали и чугуна. Данные проволоки вводятся в расплав с помощью специального инжекционного оборудования с целью его рафинирования, а так же модифицирования неметаллических включений и состоят из стальной оболочки и наполнителя, причем наполнитель расположен внутри замкнутого объема, образуемого оболочкой.
Различные виды инжекционных проволок для обработки металлургических расплавов известны достаточно длительное время, а их основное назначение состоит в том, чтобы вводить в расплав строго необходимое количество требуемых реагентов. Стальная оболочка инжекционной проволоки служит, в том числе и для того, чтобы доставлять реагенты в расплав посредством инжекционного оборудования [1], при этом принципиальное значение имеют глубина проникновения реагентов в расплав и характер их взаимодействия с расплавом. Потребительские же свойства инжекционных проволок определяются их конструкцией (дизайном), качественными характеристиками наполнителя и способом изготовления.
Из существующего уровня техники известна порошковая кальцийсодержащая инжекционная проволока [2], состоящая из стальной оболочки и наполнителя, при этом проволока имеет оболочку толщиной до 2 мм. Потребительские свойства данной проволоки, характеризуемые способом ее производства, и который включает следующие основные операции:
- изменение формы стальной ленты с целью получения U-образного профиля оболочки;
- заполнение U-образного профиля оболочки гранулированным кальцием;
- соединение кромок U-образного профиля оболочки методом сварки;
- калибровку проволоки до требуемого диаметра методом волочения,
достаточно высокие, по сравнению, например, с усвоением кальция при обработке стали традиционными кальцийсодержащими порошковыми проволоками [3].
Однако представленное выше техническое решение характеризуется рядом недостатков, основные из которых следующие:
- использование в качестве наполнителя химически активного материала в измельченной форме, поверхность которого имеет высокую концентрацию оксидных и нитридных включений кальция,- до 25,0% и 9,0% соответственно;
- высокие затраты при электросварке стального U-образного профиля;
- низкая производительность основных технологических операций;
- высокие удельные затраты при производстве инжекционной проволоки.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному техническому решению является инжекционная проволока, состоящая из внешней стальной оболочки толщиной 0,2-0,6 мм с фальцевым замком и порошкообразного наполнителя, при этом данная проволока имеет вторую внутреннюю стальную оболочку, так же с фальцевым замком и слой плотной бумаги (kraft paper) толщиной 0,1-0,8 мм между ними [4].
Такая конструкция инжекционной проволоки обеспечивает расплавление сложной комбинированной оболочки и взаимодействие наполнителя с расплавом в нижних горизонтах ковша, что существенно повышает усвоение вводимых реагентов, например кальция при обработке стали, особенно в ковшах большой емкости.
Однако данное техническое решение также характеризуется рядом недостатков, в частности:
- развитой удельной поверхностью порошкообразных наполнителей, имеющих высокую химическую активность и, как следствие этого, высокое содержание кислорода и азота в своем составе;
- наличием двух фальцевых замков [5] и повышенной жесткостью инжекционной проволоки, что ограничивает возможность использования стандартного оборудования при вводе ее в расплав;
- необходимостью использования дополнительного оборудования - так называемого «выпрямителя проволоки» для обеспечения требуемой траектории подачи проволоки в ковш;
- высокими технологическими и производственными затратами при последовательной закатке наполнителя сначала во внутреннюю оболочку, а затем и во внешнюю.
Цель, на достижение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении потребительских характеристик инжекционной проволоки при одновременном сохранении качественных характеристик наполнителей.
Указанная выше цель достигается в первую очередь за счет того, что инжекционная проволока состоит из внешней оболочки с фальцевым замком и наполнителя, при этом наполнитель имеет форму монолитной проволоки, а между наполнителем и внешней оболочкой имеется дополнительная оболочка в форме кругового сектора.
Техническим результатом, который обеспечивается приведенной совокупностью признаков инжекционной проволоки, является высокая эффективность активных реагентов при рафинировании и легировании металлургических расплавов, модифицировании неметаллических включений и повышении чистоты стали.
Варианты устройства инжекционной проволоки в поперечном разрезе представлены на фигуре.
Инжекционная проволока включает внешнюю оболочку 1, внутри замкнутого объема которой находится наполнитель 2, состоящий из порошкообразного материала, например силикокальция или монолитной проволоки, например из металлического кальция [6]. Между внешней оболочкой и наполнителем расположена дополнительная оболочка 3. Общая толщина оболочек инжекционной проволоки,- внешней и дополнительной, не превышает 3 мм, что обеспечивает более эффективное взаимодействие наполнителя с расплавом в нижних горизонтах ковша. Данная конструкция позволяет использовать внешнюю оболочку толщиной 0,2-0,6 мм, при этом фальцевый замок 4 конструктивно расположен внутри замкнутого объема инжекционной проволоки и не оказывает негативного влияния на ее потребительские свойства.
Инжекционная проволока может быть смотана в бунты с упорядоченно уложенными витками, размеры которых, наряду с диаметром проволоки определяют ее длину.
[1] М.В. Дзудза "Анализ видов металлургической порошковой проволоки", Известия ВУЗов. Серия Машиностроение. №5, 2011.
[2] GB 2422618
[3] "Calcium treatment of molten steel with an innovative new calcium wire: Hi-Cal", V.J. Jacksch et al., AISTech 2011 Proceedings - Volume II
[4] FR 2821626
st
[5] "Recent Developments in Calcium Treatment in Steelmaking: a source of technical efficiency and cost-savings", M. Schatz et al., 31 Internationales (JSI), 07-08 April, 2014
[6] RU 2152834