ЧУШКА ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ АЛЮМИНИЕМ

Полезная модель относится к области черной металлургии и предназначена для использования в сталеплавильном производстве при раскислении и легировании стали алюминием.
Известна чушка для раскисления стали алюминием [АС СССР №1089147 А, кл. С 21 С 7/06, 1984.], состоящая из слоя алюминия, утяжеленного слоем чугуна. При этом, утяжеляющий слой чугуна размещен в середине чушки, а слой алюминия равномерно распределен по периферии.
Недостатком данного технического решения является то, что при раскислении стали и погружении чушки через шлак значительная часть алюминия окисляется оксидами шлака, усвоение алюминия сталью при этом низкое.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является чушка для раскисления стали алюминием, содержащая алюминий и стальную оболочку в нижней и боковой частях, при этом слой алюминия расположен в средней части чушки между слоями чугуна, а отношение массы алюминия к массе чугуна в ней равно 1:(1,5-8,5), соответственно. Расход алюминия при использовании данной чушки, по сравнению с раскислением кусковым алюминием, снижается в 2 раза. [Патент РФ №2152440 С1, кл. С 21 С 7/06, 2000.].
Недостатком известной конструкции является то, что алюминий защищен неравномерной толщиной слоев чугуна и оболочки. В средней части чушки, где алюминий изолирован по периметру тонкой стальной оболочкой, при погружении чушки в расплав происходит быстрое расплавление стальной оболочки, алюминий всплывает в шлак и окисляется в нем, что снижает усвоение алюминия металлом. Кроме того, высокое соотношение
массы чугуна к массе алюминия обуславливает высокий расход чугуна, содержание фосфора в котором обычно составляет 0,2%, что приводит к высокому содержанию фосфора в стали, ухудшает ее качество и не позволяет получать сталь с низким содержание фосфора и повышенным содержанием алюминия, например, для разливки на машинах непрерывной разливки стали.
Задачей предложенной полезной модели является повышение усвоения алюминия, снижение его расхода и улучшение качества стали.
Указанная задача решается тем, что чушка для раскисления стали алюминием, содержащая алюминий и стальную оболочку, согласно полезной модели, выполнена таким образом, что алюминий равномерно со всех сторон заключен в стальную оболочку, при этом соотношение массы алюминия к массе стальной оболочки равно 1:(0,7-1,4), соответственно.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемой полезной модели, заключается в том, что предлагаемое равномерное размещение стальной оболочки по периферии позволяет обеспечить надежную изоляцию алюминия от окислительного шлака и окружающей среды и равномерное расплавление стальной оболочки при заглублении в металл. Чушки при присадке в ковш во время выпуска увлекаются струей жидкого металла в глубину ковша, проходя через слой жидкого шлака. В начале происходит затвердевание жидкого металла на поверхности изолирующих оболочек, что способствует увеличению их плотности и дальнейшему заглублению в металл. После заглубления и прогрева оболочки расплавляются. Алюминий к этому моменту уже находится в расплавленном состоянии, так как температура его плавления ниже, чем у стальных оболочек, что способствует раскислению глубинных слоев металла и повышению усвоения алюминия. Повышения содержания фосфора в металле от расплавленных стальных оболочек не происходит, так как содержание фосфора в них низкое (не более 0,020%), что позволяет получать готовую
сталь высокого качества с низким содержанием фосфора и с повышенным содержанием алюминия.
Технический результат достигается при указанной совокупности признаков в формуле полезной модели. Алюминий равномерно со всех сторон должен быть заключен в стальную оболочку. Отсутствие оболочки с одной из сторон, приводит к окислению алюминия шлаком и увеличению угара алюминия. Соотношение массы алюминия к массе стальной оболочки должно быть 1:(0,7-1,4), соответственно. При использовании чушек с соотношением массы алюминия к массе оболочки менее 1:0,7 плотность чушек низкая, чушки находятся на границе шлак-металл. Оболочки расплавляются, часть алюминия окисляется шлаком, усвоение алюминия сталью снижается. При использовании чушек с соотношением более 1:1,4 расход оболочек возрастает, а усвоение алюминия остается на том же уровне.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фигуре изображен общий вид предлагаемой чушки. Чушка содержит алюминий 1 равномерно со всех сторон заключенный в стальную оболочку 2.
Полезная модель реализуется следующим образом.
Пример (вариант 2, таблица). На ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат» из отходов уголков или швеллеров сваривались оболочки квадратной формы. Из отходов листового металла к оболочкам приваривали днища. Затем в оболочки заливали жидкий алюминий и после его затвердевания приваривали крышки из отходов листового металла. В конвертерном цехе №2 изготовленные чушки присаживали в ковш для раскисления стали 3 сп при выпуске металла из 350 т конвертеров с последующей разливкой стали на машине непрерывной разливки с необходимым содержанием алюминия 0,02%. Раскисление предлагаемыми чушками производили вместо алюминия кускового. Соотношение массы алюминия в чушке к массе стальной оболочки было равно 1:1. Степень усвоения алюминия составляла
26,7%, при его расходе 0,63 кг/т стали, содержание алюминия и фосфора в готовой стали 0,02% и 0,014%, соответственно.
При раскислении стали в ковше кусковым алюминием расход его был значительно выше и составлял 1,9 кг/т, а усвоение низкое - 9%.
Полученные результаты при эксплуатации предлагаемой полезной модели приведены в таблице.
Таблица.
Варианты раскисления
Соотношение массы алюминия к массе стальной оболочки
Плотность алюминия вместе со стальной оболочкой, г/см<sup>3</sup>
Расход стальных оболочек, кг/т
Степень усвоения алюминия, %
Расход алюминия, кг/т
Содержание фосфора в готовой стали, %
1
1:0,7
3,3
0,52
21,3
0,74
0,012
2
1:1,0
4,1
0,63
26,7
0,63
0,014
3
1:1,4
4,9
0,76
28,1
0,50
0,015
Результаты приведенные в таблице показывают, что использование предлагаемой чушки для раскисления стали алюминием при заявляемых пределах количественных признаков позволяет получать высокое усвоение алюминия - 21,3-28,1%, низкий его расход 0,50-0,74 кг/т стали, низкое содержание фосфора - 0,012-0,015% и заданное содержание алюминия в готовой стали - 0,02%, что обеспечивает ее высокое качество.
Использование предлагаемой полезной модели позволяет по сравнению с раскислением металла кусковым алюминием, при достижении одинакового заданного содержания алюминия в готовой стали 0,02%, снизить расход алюминия в 2,6-3,8 раза (0,50-0,74 против 1,90 кг/т), а при использовании ближайшего аналога расход алюминия по сравнению с раскислением стали кусковым алюминием снижается лишь в 2 раза.
Предлагаемая полезная модель промышленно применима и может быть использована в сталеплавильном производстве при раскислении стали в ковше.