RU2483134C2 - Alloy of out-of-furnace production of steel and iron and blend to this end - Google Patents
Alloy of out-of-furnace production of steel and iron and blend to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2483134C2 RU2483134C2 RU2011136465/02A RU2011136465A RU2483134C2 RU 2483134 C2 RU2483134 C2 RU 2483134C2 RU 2011136465/02 A RU2011136465/02 A RU 2011136465/02A RU 2011136465 A RU2011136465 A RU 2011136465A RU 2483134 C2 RU2483134 C2 RU 2483134C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- zirconium
- steel
- titanium
- silicon
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 47
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 25
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 25
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000011044 quartzite Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 8
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 claims description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 2
- 229910000521 B alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-NJFSPNSNSA-N zirconium-93 Chemical compound [93Zr] QCWXUUIWCKQGHC-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Description
Область техники:Field of Technology:
Изобретение относится к области металлургии, в частности к созданию сплава с цирконием и титаном для рафинирования, микролегирования и раскисления стали и чугуна.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the creation of an alloy with zirconium and titanium for refining, microalloying and deoxidation of steel and cast iron.
Уровень техники (изобретение 1)The prior art (invention 1)
Известен сплав, содержащий, мас.%: 20-45 Zr, 5-9 Al, 0,2-0,5 С, 0,14-0,25 Р, 0,02-0,04 S, 3-3,5 Cu [1, стр.535].A known alloy containing, wt.%: 20-45 Zr, 5-9 Al, 0.2-0.5 C, 0.14-0.25 P, 0.02-0.04 S, 3-3, 5 Cu [1, p. 535].
Недостатком данного сплава является высокое содержание в нем алюминия, так как при раскислении им стали в ней образуются неметаллические включения, содержащие глинозем, которые снижают механические и эксплуатационные свойства изделий. Также в данном сплаве высокое содержание меди, которая при ее содержании в стали более 0,3% проявляет себя как вредная примесь, вызывающая при обработке такой дефект, как красноломкость.The disadvantage of this alloy is the high aluminum content in it, since when it deoxidizes steel, non-metallic inclusions containing alumina are formed in it, which reduce the mechanical and operational properties of the products. Also in this alloy is a high copper content, which, when it is more than 0.3% in steel, manifests itself as a harmful impurity, causing such a defect as red brittleness during processing.
В известном сплаве отсутствует титан, что ограничивает и сужает его микролегирующее действие.In the known alloy there is no titanium, which limits and narrows its microalloying effect.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является сплав, содержащий, мас.%: 20-25 Ti, 30-40 Si, 3,0 Al, 0,5 С, 0,02 S, 0,1 Р, 0,7 Cu, 0,3 V, 0,4 Мо, 0,2 Zr, 0,1 Sn [2].Closest to the claimed technical solution is an alloy containing, wt.%: 20-25 Ti, 30-40 Si, 3.0 Al, 0.5 C, 0.02 S, 0.1 P, 0.7 Cu, 0.3 V, 0.4 Mo, 0.2 Zr, 0.1 Sn [2].
Недостатком данного сплава является низкое содержание циркония. Это снижает раскислительную способность данного сплава и делает неэффективным его использование в качестве раскислителя стали.The disadvantage of this alloy is the low content of zirconium. This reduces the deoxidizing ability of this alloy and makes it inefficient to use it as a deoxidizing agent for steel.
Также в данном сплаве высокое содержание цветных металлов (Cu, Sn), оказывающих отрицательное воздействие на конструкционную прочность стали.Also in this alloy is a high content of non-ferrous metals (Cu, Sn), which have a negative effect on the structural strength of steel.
Раскрытие изобретения (изобретение 1)Disclosure of the invention (invention 1)
Целью изобретения является разработка сплава для совместногоThe aim of the invention is to develop an alloy for joint
высокоэффективного микролегирования, рафинирования и раскисления железоуглеродистого расплава титаном и цирконием.highly effective microalloying, refining and deoxidation of iron-carbon melt by titanium and zirconium.
Данная задача достигается за счет того, что сплав содержит компоненты, при следующем соотношении, мас.%: 30-50 Ti, 1-25 Zr, 15-30 Si, 0,1-3 Al, железо - остальное. Также сплав дополнительно может содержать бор в количестве 0,01-1 мас.%.This problem is achieved due to the fact that the alloy contains components, in the following ratio, wt.%: 30-50 Ti, 1-25 Zr, 15-30 Si, 0.1-3 Al, iron - the rest. Also, the alloy may additionally contain boron in an amount of 0.01-1 wt.%.
Технический результат изобретения заключается в совместном рафинировании, микролегировании и раскислении стали и чугуна цирконием и титаном с высоким коэффициентом усвоения последнего.The technical result of the invention consists in the joint refining, microalloying and deoxidation of steel and cast iron with zirconium and titanium with a high absorption coefficient of the latter.
Технический результат достигается тем, что предложенный сплав одновременно содержит титан и цирконий в количествах, достаточных для рафинирования, микролегирования и раскисления стали и чугуна.The technical result is achieved by the fact that the proposed alloy simultaneously contains titanium and zirconium in quantities sufficient for refining, microalloying and deoxidation of steel and cast iron.
Цирконий, обладая высоким сродством к кислороду, активно раскисляет сталь, причем его раскислительная способность в условиях сталеплавильных процессов выше раскислительной способности алюминия, вследствие чего он препятствует образованию вредных глиноземистых включений в стали и чугуне. Образуемые продукты раскисления цирконием легко деформируются и имеют температурный коэффициент линейного расширения, сходный с таковыми у стали и чугуна, и поэтому при нагреве и охлаждении металла они не создают в нем напряжения, в отличие от глиноземистых включений, которые вызывают появление микротрещин. Цирконий также снижает коэффициент активности кислорода в железоуглеродистом расплаве, благодаря чему повышается степень усвоения им титана.Zirconium, having a high affinity for oxygen, actively deoxidizes steel, and its deoxidizing ability under steelmaking processes is higher than the deoxidizing ability of aluminum, as a result of which it prevents the formation of harmful aluminous inclusions in steel and cast iron. The resulting zirconium deoxidation products are easily deformed and have a linear expansion temperature coefficient similar to that of steel and cast iron, and therefore, when heating and cooling the metal, they do not create stress in it, unlike aluminous inclusions that cause microcracks. Zirconium also reduces the coefficient of oxygen activity in the iron-carbon melt, thereby increasing the degree of assimilation of titanium by it.
Титан и цирконий связывают в прочные соединения азот и серу, нейтрализуя их вредное влияние на сталь и чугун.Titanium and zirconium bind nitrogen and sulfur into strong compounds, neutralizing their harmful effects on steel and cast iron.
Образуемые в стали и чугуне тугоплавкие карбиды, нитриды и сульфиды титана и циркония служат при кристаллизации дополнительными центрами зародышеобразования, что приводит к получению плотной мелкозернистой структуры металла. При нагреве обработанной титаном и цирконием стали или чугуна данные включения замедляют рост зерна, тем самым предотвращают возникновение такого дефекта, как "перегрев", позволяя интенсифицировать процессы ковки, штамповки, термообработки, цементации металла за счет нагрева до более высоких температур.The refractory carbides, nitrides and sulfides of titanium and zirconium formed in steel and cast iron during crystallization serve as additional nucleation centers, which results in a dense, fine-grained metal structure. When heating steel or cast iron treated with titanium and zirconium, these inclusions slow down grain growth, thereby preventing the occurrence of such a defect as "overheating", allowing you to intensify the processes of forging, stamping, heat treatment, cementation of metal by heating to higher temperatures.
Нижний предел содержания титана в сплаве обусловлен тем, что при его содержании в нем менее 30% увеличивается его расход и вследствие этого содержание кремния в стали. Увеличение содержания титана в сплаве более 50% нецелесообразно, так как приведет к увеличению его стоимости вследствие ухудшения технико-экономических показателей производства сплава.The lower limit of the titanium content in the alloy is due to the fact that when its content in it is less than 30%, its consumption increases and, as a result, the silicon content in the steel. An increase in the titanium content in the alloy of more than 50% is impractical, as it will lead to an increase in its cost due to the deterioration of technical and economic indicators of alloy production.
При содержании циркония в сплаве менее 1% его влияние на обрабатываемый металл выражено слабо. Содержание циркония более 25% нецелесообразно в связи с повышением температуры плавления сплава и, как следствие, снижением степени его усвоения расплавом.When the zirconium content in the alloy is less than 1%, its effect on the metal being processed is weakly expressed. A zirconium content of more than 25% is impractical due to an increase in the melting temperature of the alloy and, as a consequence, a decrease in the degree of its absorption by the melt.
Кремний, образуя устойчивые соединения с титаном и цирконием, позволяет снизить содержание углерода в сплаве. При содержании кремния в сплаве менее 15% увеличивается растворимость в нем углерода. Увеличение содержания кремния более 30% нецелесообразно вследствие снижения суммарного содержания титана и циркония в сплаве и повышения его расхода при обработке стали и чугуна.Silicon, forming stable compounds with titanium and zirconium, can reduce the carbon content in the alloy. When the silicon content in the alloy is less than 15%, the solubility of carbon in it increases. An increase in the silicon content of more than 30% is impractical due to a decrease in the total content of titanium and zirconium in the alloy and an increase in its consumption in the processing of steel and cast iron.
Содержание алюминия не должно превышать 3%, так как он способствует образованию дефектов в стали и чугуне. Нижний предел содержания алюминия в сплаве обусловлен тем, что этот элемент восстанавливается из его оксида, примеси которого содержатся в исходном сырье для получения сплава.The aluminum content should not exceed 3%, since it contributes to the formation of defects in steel and cast iron. The lower limit of the aluminum content in the alloy is due to the fact that this element is reduced from its oxide, the impurities of which are contained in the feedstock to obtain the alloy.
Сплав дополнительно может содержать бор. Микролегирование стали бором увеличивает ее прокаливаемость и способствует измельчению зерна. Небольшая добавка бора в сталь повышает износостойкость рабочих поверхностей, изготовленных из нее деталей. Однако при концентрации бора в стали более 0,003% образуется боридная эвтектика, приводящая к снижению горячей пластичности и вязкости стали при нормальной и пониженной температурах. Поэтому содержание в данном сплаве бора ограничено диапазоном от 0,01% до 1 мас.%.The alloy may further comprise boron. Microalloying of steel with boron increases its hardenability and contributes to grain refinement. A small addition of boron to steel increases the wear resistance of work surfaces made of parts. However, with a boron concentration in the steel of more than 0.003%, a boride eutectic is formed, leading to a decrease in the hot ductility and toughness of the steel at normal and low temperatures. Therefore, the content in this boron alloy is limited to a range from 0.01% to 1 wt.%.
В сплаве в количестве от 0,2 до 2 мас.% присутствует углерод, являющийся технологической примесью. Нижний предел содержания углерода обусловлен технологией производства сплава. Верхний предел взят из того, что содержание углерода в сплаве выше 2% ограничивает его применение для микролегирования низкоуглеродистых сталей.In the alloy in an amount of from 0.2 to 2 wt.% There is carbon, which is a technological impurity. The lower carbon limit is due to alloy production technology. The upper limit is taken from the fact that the carbon content in the alloy above 2% limits its use for microalloying low carbon steels.
Уровень техники (изобретение 2)The prior art (invention 2)
Существует алюминотермический способ получения железоуглеродистых сплавов, содержащих титан и цирконий, и ряд шихт для его осуществления [1, стр.541]. Однако в отличие от углетермического способа он обладает большой трудоемкостью и предполагает периодичность процесса получения сплава, что значительно понижает технико-экономические показатели плавки. Кроме того, алюминотермический способ осуществляется с использованием значительного количества алюминиевого порошка, который резко увеличивает себестоимость получаемого сплава. Обычно используемый при этом вторичный алюминий содержит в своем составе примеси цветных металлов (Cu, Pb, Zn, Sn), которые, переходя из получаемого сплава в обрабатываемую сталь и чугун, вызывают ухудшение механических свойств и появление различных дефектов. При алюминотермическом процессе ведения плавки содержание алюминия в сплаве может достигать до 9%, что сильно ограничивает его применение в сталеплавильном и чугунолитейном производствах.There is an aluminothermic method for producing iron-carbon alloys containing titanium and zirconium, and a number of charges for its implementation [1, p. 541]. However, in contrast to the carbon thermal method, it is very labor intensive and involves the periodicity of the alloy production process, which significantly reduces the technical and economic indicators of smelting. In addition, the aluminothermic method is carried out using a significant amount of aluminum powder, which dramatically increases the cost of the resulting alloy. Typically used in this secondary aluminum contains in its composition impurities of non-ferrous metals (Cu, Pb, Zn, Sn), which, passing from the alloy to the processed steel and cast iron, cause deterioration of mechanical properties and the appearance of various defects. In the aluminothermic process of conducting smelting, the aluminum content in the alloy can reach up to 9%, which greatly limits its use in steelmaking and iron foundries.
Известна шихта для получения сплава углетермическим способом, состоящая из ильменитового концентрата, стального скрапа и антрацита [3].A known mixture for producing an alloy by the carbon thermal method, consisting of ilmenite concentrate, steel scrap and anthracite [3].
Недостатком данной шихты является наличие стального скрапа, так как процесс его расплавления опережает процесс восстановления компонентов шихты, что приводит к ускорению схода шихты, снижению температуры в ванне печи до уровня, недостаточного для восстановления титана из ильменита. Кроме того, отсутствие диоксида кремния в шихте приводит к увеличению содержания углерода в сплаве до 8%. Такой сплав имеет ограниченное применение в металлургическом производстве.The disadvantage of this charge is the presence of steel scrap, since the process of its melting is ahead of the recovery process of the components of the charge, which leads to an acceleration of the charge, lowering the temperature in the furnace bath to a level insufficient to restore titanium from ilmenite. In addition, the absence of silicon dioxide in the mixture leads to an increase in the carbon content in the alloy up to 8%. Such an alloy has limited use in metallurgical production.
Отсутствие в данной шихте цирконового концентрата не позволяет получить сплав с необходимым содержанием циркония.The absence of zircon concentrate in this mixture does not allow to obtain an alloy with the necessary zirconium content.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является шихта для получения ферросиликотитана [4], которая содержит ильменитовый концентрат и/или рутил, кварцевый песок, газовый уголь.Closest to the invention in terms of technical nature and the achieved effect is a mixture for producing ferrosilicotitanium [4], which contains ilmenite concentrate and / or rutile, quartz sand, gas coal.
Недостатком данной шихты является применение в качестве кремнийсодержащего материала только кварцевого песка. Имея большую поверхность контакта, он активно реагирует с углеродом с образованием газообразного оксида кремния SiO, который выходит из зоны реакции. Это вызывает образование карбидной настыли в ванне печи, что нарушает нормальный ход процесса и препятствует ведению непрерывной плавки.The disadvantage of this mixture is the use of silicon-containing material only silica sand. Having a large contact surface, it actively reacts with carbon to form gaseous silicon oxide SiO, which leaves the reaction zone. This causes the formation of carbide overlay in the furnace bath, which disrupts the normal course of the process and prevents continuous melting.
Также недостатком данной шихты является отсутствие в ней цирконового концентрата, что не позволяет получать сплав предложенного состава.Also a disadvantage of this mixture is the lack of zircon concentrate in it, which does not allow to obtain an alloy of the proposed composition.
Раскрытие изобретения (изобретение 2):Disclosure of the invention (invention 2):
Цель изобретения - разработка шихты для получения сплава с содержанием циркония более 1% и позволяющей вести непрерывный углетермический процесс плавки с высокими технико-экономическими показателями.The purpose of the invention is the development of a mixture to obtain an alloy with a zirconium content of more than 1% and allowing to conduct a continuous carbon-thermal melting process with high technical and economic indicators.
Поставленная цель достигается тем, что в шихту, включающую ильменитовый концентрат, рутил, кремнийсодержащий материал в виде кварцевого песка и углеродистый восстановитель в виде каменного угля, согласно изобретению дополнительно вводят цирконовый концентрат, а в качестве кремнийсодержащего материала дополнительно используют кварцит при следующем соотношении компонентов, мас.%:This goal is achieved by the fact that in the mixture, including ilmenite concentrate, rutile, silicon-containing material in the form of quartz sand and carbonaceous reducing agent in the form of coal, according to the invention, zircon concentrate is additionally introduced, and quartzite is additionally used as a silicon-containing material in the following ratio of components, wt .%:
Для интенсификации плавки в шихту также могут быть добавлены боратовая руда в количестве 0,1-5 мас.% и плавиковый шпат в количестве 0,1-5 мас.%.To intensify the smelting, borate ore in an amount of 0.1-5 wt.% And fluorspar in an amount of 0.1-5 wt.% Can also be added to the charge.
Технический эффект при использовании изобретения заключается в том, что дополнительное введение в шихту кварцита и цирконового концентрата приводит к следующему: кварцит, обладая по сравнению с кварцевым песком меньшей контактной поверхностью, реагирует с углеродом менее интенсивно и в меньшей степени возгоняется в виде SiO. Это позволяет иметь в нижних горизонтах реакционной зоны печи достаточное количество диоксида кремния, что совместно с введением цирконового концентрата приводит к торможению процесса образования карбидов титана и циркония и к интенсификации процесса восстановления элементов из их оксидов углеродом до образования устойчивых силицидов (Ti5Si3, Zr5Si4 и др.). Дополнительное введение кварцита в шихту позволяет также при необходимости своевременно корректировать ее состав и более эффективно управлять технологическим режимом плавки.The technical effect when using the invention lies in the fact that the additional introduction of quartzite and zircon concentrate into the mixture leads to the following: quartzite, which has a smaller contact surface compared to quartz sand, reacts with carbon less intensely and is less sublimated in the form of SiO. This makes it possible to have a sufficient amount of silicon dioxide in the lower horizons of the reaction zone of the furnace, which, together with the introduction of zircon concentrate, inhibits the formation of titanium and zirconium carbides and intensifies the process of reduction of elements from their oxides by carbon to form stable silicides (Ti5Si 3 , Zr 5 Si 4 and others). The additional introduction of quartzite into the charge also allows, if necessary, to timely adjust its composition and more effectively control the technological mode of smelting.
Нижние и верхние пределы содержания компонентов шихты выбраны исходя из достижения положительных результатов, что подтверждено опытными плавками.The lower and upper limits of the content of the components of the mixture are selected based on the achievement of positive results, which is confirmed by experimental swimming trunks.
Изменяя содержание ильменитового концентрата (FeTiO3) и рутила (TiO2) в шихте, можно регулировать содержание титана в сплаве от 30 до 50%.By changing the content of ilmenite concentrate (FeTiO 3 ) and rutile (TiO 2 ) in the charge, it is possible to control the titanium content in the alloy from 30 to 50%.
Осуществление изобретения:The implementation of the invention:
Пример. Предлагаемую шихту проплавляли в однофазной электропечи с трансформатором мощностью 250 кВ·А. Соотношение компонентов шихты и результаты опытных плавок приведены в таблице 1.Example. The proposed charge was smelted in a single-phase electric furnace with a transformer with a capacity of 250 kV · A. The ratio of the components of the mixture and the results of the experimental melts are shown in table 1.
Использование предлагаемой шихты обеспечивает получение сплава с низким содержанием алюминия (2,1-2,8%), серы (0,03-0,05%) и достаточно высоким содержанием в нем титана (35-48%).Using the proposed mixture provides an alloy with a low content of aluminum (2.1-2.8%), sulfur (0.03-0.05%) and a sufficiently high content of titanium in it (35-48%).
Из приведенных в таблице данных следует, что при получении сплава из предлагаемой шихты извлечение кремния выше, а расход электроэнергии меньше, чем при использовании известной шихты.From the data given in the table it follows that upon receipt of the alloy from the proposed charge, the extraction of silicon is higher, and the energy consumption is less than when using the known charge.
Предлагаемая шихта включает дешевый и чистый по содержанию вредных примесей (Sn, Cu) каменный уголь. Использование данной шихты обеспечивает высокую степень извлечения элементов из природного сырья, экономию электроэнергии и безотходное производство.The proposed mixture includes cheap and clean coal content of harmful impurities (Sn, Cu). The use of this mixture provides a high degree of extraction of elements from natural raw materials, energy savings and waste-free production.
Источники информации:Information sources:
1 - Теория и технология производства ферросплавов: учебник для вузов / Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И. М.: Металлургия, 1988. 784 с.1 - Theory and technology of production of ferroalloys: a textbook for universities / Gasik M.I., Lyakishev N.P., Emlin B.I. M .: Metallurgy, 1988.784 s.
2 - Открытое акционерное общество "Ключевской завод ферросплавов", ТУ 0868-057-00186482-2006.2 - Open Joint-Stock Company Klyuchevskoy Ferroalloy Plant, TU 0868-057-00186482-2006.
3 - U.S.Patent No 2033974, Patented Mar. 17, 1936. Ferro-carbon-titanium alloy. Application date June 20, 1935, Serial No.27, 543.3 - U.S. Patent No. 2033974, Patented Mar. 17, 1936. Ferro-carbon-titanium alloy. Application date June 20, 1935, Serial No.27, 543.
4 - Патент РФ №2416659, МПК С22С 33/04, 24.02.2010.4 - RF Patent No. 2416659, IPC С22С 33/04, 02.24.2010.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011136465/02A RU2483134C2 (en) | 2011-09-01 | 2011-09-01 | Alloy of out-of-furnace production of steel and iron and blend to this end |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011136465/02A RU2483134C2 (en) | 2011-09-01 | 2011-09-01 | Alloy of out-of-furnace production of steel and iron and blend to this end |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011136465A RU2011136465A (en) | 2013-03-10 |
| RU2483134C2 true RU2483134C2 (en) | 2013-05-27 |
Family
ID=48792126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011136465/02A RU2483134C2 (en) | 2011-09-01 | 2011-09-01 | Alloy of out-of-furnace production of steel and iron and blend to this end |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2483134C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2033974A (en) * | 1935-06-20 | 1936-03-17 | Titanium Alloy Mfg Co | Ferro-carbon-titanium alloy |
| DE1295196B (en) * | 1965-05-22 | 1969-05-14 | Gehm | Use of an iron-silicon-metal alloy as a master alloy for the production of alloyed steels |
| SU1747528A1 (en) * | 1990-09-04 | 1992-07-15 | Институт металлургии Уральского отделения АН СССР | Alloy for deoxidation, alloying and modification of steel |
| RU2375486C1 (en) * | 2008-12-02 | 2009-12-10 | Игорь Михайлович Шатохин | Alloy for steel microalloying by boron |
| RU2416659C1 (en) * | 2010-02-24 | 2011-04-20 | Иван Васильевич Рябчиков | Procedure for production of ferro-silico-titanium |
-
2011
- 2011-09-01 RU RU2011136465/02A patent/RU2483134C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2033974A (en) * | 1935-06-20 | 1936-03-17 | Titanium Alloy Mfg Co | Ferro-carbon-titanium alloy |
| DE1295196B (en) * | 1965-05-22 | 1969-05-14 | Gehm | Use of an iron-silicon-metal alloy as a master alloy for the production of alloyed steels |
| SU1747528A1 (en) * | 1990-09-04 | 1992-07-15 | Институт металлургии Уральского отделения АН СССР | Alloy for deoxidation, alloying and modification of steel |
| RU2375486C1 (en) * | 2008-12-02 | 2009-12-10 | Игорь Михайлович Шатохин | Alloy for steel microalloying by boron |
| RU2416659C1 (en) * | 2010-02-24 | 2011-04-20 | Иван Васильевич Рябчиков | Procedure for production of ferro-silico-titanium |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011136465A (en) | 2013-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yanqiang et al. | Effect of cerium on the cleanliness of spring steel used in fastener of high-speed railway | |
| CN103882313A (en) | Wire rod for ultrahigh-strength fine cutting steel wire and production method thereof | |
| RU2672651C1 (en) | Method of producing heat-resistant superalloy hn62bmktyu on nickel based | |
| CN106319358A (en) | High-carbon steel wire rod for filament drawing and production method thereof | |
| CN106834891A (en) | A kind of preparation method of ferro-titanium | |
| CN114635077A (en) | Super austenitic stainless steel and preparation method thereof | |
| CN102776443B (en) | 420MPa-level low-alloy high-intensity ultra-thick steel plate and manufacturing method thereof | |
| Burja et al. | Effect of electroslag remelting on non-metallic inclusions in H11 tool steel | |
| CN110257590B (en) | Method for refining inclusions in high-cleanliness rare earth electroslag steel | |
| CN104988400A (en) | Titanium-microalloyed boron-containing steel and smelting method thereof | |
| CN104651729B (en) | Steel for bucket teeth of construction machinery and preparation method of bucket teeth | |
| Ali et al. | Electroslag refining of CrNiMoWMnV ultrahigh-strength steel | |
| RU2483134C2 (en) | Alloy of out-of-furnace production of steel and iron and blend to this end | |
| CN117230276B (en) | A composite additive for forming core-shell structure inclusions, preparation and smelting method | |
| CN104745961A (en) | Smelting method of 21-10Mn7Mo steel ingot | |
| RU2335564C2 (en) | High titanium ferro alloy produced by two stages reduction out of ilmenite | |
| JP7438435B1 (en) | Stainless steel with excellent surface quality | |
| JP2008266706A (en) | Method for continuously casting ferritic stainless steel slab | |
| CN110629105A (en) | A kind of ceramic quenched and tempered steel and preparation method thereof | |
| RU2721249C1 (en) | Composition of charge for melting of carbon-free iron | |
| KR101493551B1 (en) | Alloy ＂kazakhstanski＂ for reducing and doping steel | |
| Turdaliyevich et al. | METHOD OF PRODUCING FERROMANGANESE FROM HIGH-PHOSPHOROUS MANGANESE ORES OF DAUTASH DEPOSITS | |
| RU2228383C2 (en) | Ferrochrome manufacture process | |
| RU2482210C1 (en) | Alloy for alloying of steel with titanium | |
| RU1775489C (en) | Hardener for steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140902 |