RU2786778C1 - Alloy for processing of melts of iron in the processes of ferrous metallurgy - Google Patents
Alloy for processing of melts of iron in the processes of ferrous metallurgy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786778C1 RU2786778C1 RU2022113068A RU2022113068A RU2786778C1 RU 2786778 C1 RU2786778 C1 RU 2786778C1 RU 2022113068 A RU2022113068 A RU 2022113068A RU 2022113068 A RU2022113068 A RU 2022113068A RU 2786778 C1 RU2786778 C1 RU 2786778C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- iron
- cao
- steel
- paragraphs
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 113
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 113
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 90
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 45
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000155 melt Substances 0.000 title claims description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 9
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 title claims description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910014813 CaC2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 46
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 43
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 33
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 9
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 8
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 7
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 abstract description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 10
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 4
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- -1 for example Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 27
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 24
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 21
- 239000000047 product Substances 0.000 description 15
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 14
- 239000005997 Calcium carbide Substances 0.000 description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000009847 ladle furnace Methods 0.000 description 13
- CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-[2-[2-[2-[bis[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]amino]-5-bromophenoxy]ethoxy]-4-methyl-n-[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]anilino]acetate Chemical compound CC1=CC=C(N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)C(OCCOC=2C(=CC=C(Br)C=2)N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)=C1 CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 11
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 3
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 3
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 2
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000882 Ca alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N calcium sulfide Chemical compound [Ca]=S JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- VCTOKJRTAUILIH-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);sulfide Chemical class [S-2].[Mn+2] VCTOKJRTAUILIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ FIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к материалам для обработки расплавов железа для удаления кислорода, серы и очистки от неметаллических включений (НВ).The invention relates to the field of ferrous metallurgy, and in particular to materials for the treatment of iron melts to remove oxygen, sulfur and purification from non-metallic inclusions (NI).
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
Постоянно возрастающие требования к качеству конечной продукции черной металлургии обуславливают использование в технологических процессах новых приемов и материалов. При этом снижение уровня вредных примесей в чугунах, сталях и ферросплавах традиционными приемами рафинирования расплавов ведет к существенному удорожанию и удлинению производственных процессов.The ever-increasing quality requirements for the end products of ferrous metallurgy lead to the use of new techniques and materials in technological processes. At the same time, reducing the level of harmful impurities in cast irons, steels and ferroalloys by traditional methods of melt refining leads to a significant increase in the cost and lengthening of production processes.
Исходя из существующих проблем, в настоящее время стоит задача использования в черной металлургии новых материалов и приемов, которые гарантированно и с низкими затратами обеспечат повышение качества получаемых продуктов: сталей, чугунов и ферросплавов.Based on the existing problems, the current task is to use new materials and techniques in ferrous metallurgy, which will ensure an increase in the quality of the products obtained: steels, cast irons and ferroalloys, with guarantee and at low costs.
Известны материалы, которые при использовании в металлургических процессах в качестве добавок позволяют, при низких затратах, повышать качество обрабатываемого металла, особенно расплавов железа, таких как чугуны и стали.Materials are known which, when used as additives in metallurgical processes, make it possible, at low cost, to improve the quality of the metal to be treated, especially of iron melts such as cast irons and steels.
В качестве одного из таких материалов можно назвать раскислитель для стали (патент RU2638470), который является наиболее близким к заявленному изобретению техническим решением. Известный раскислитель представляет собой сплав карбида кальция (СаС2) с легкоплавким флюсом системы СаО-Al2O3 и содержит, в мас.%, карбид кальция (40-55% СаС2), оксид кальция (20-38% СаО), оксид алюминия (12-25% Al2O3) и примесные соединения в количестве 3-10%, при соотношении концентрации оксида кальция к концентрации оксида алюминия в материале в диапазоне 1-2,5.One of such materials is a deoxidizer for steel (patent RU2638470), which is the technical solution closest to the claimed invention. The known deoxidizer is an alloy of calcium carbide (CaC 2 ) with a low-melting flux of the CaO-Al 2 O 3 system and contains, in wt.%, calcium carbide (40-55% CaC 2 ), calcium oxide (20-38% CaO), aluminum oxide (12-25% Al 2 O 3 ) and impurity compounds in the amount of 3-10%, at a ratio of the concentration of calcium oxide to the concentration of aluminum oxide in the material in the range of 1-2.5.
Под сплавом в известном решении подразумевается продукт, образовавшийся из ряда исходных сырьевых материалов путем полного расплавления, протекания химических реакций, нагрева до температуры нормального выпуска из печи и последующей кристаллизации (затвердевании) расплава, при этом указанные материалы могут иметь металлическую или неметаллическую природу, а также предпочтительно содержат один или более металлов в свободном или связанном виде. Under the alloy in the known solution is meant a product formed from a number of raw materials by complete melting, chemical reactions, heating to the temperature of normal outlet from the furnace and subsequent crystallization (solidification) of the melt, while these materials can be of a metallic or non-metallic nature, as well as preferably contain one or more metals in free or bound form.
Известный из RU2638470 материал предназначен для раскисления стали и имеет гарантированную температуру плавления, то есть температуру, при которой раскислитель полностью находится в жидком состоянии, не выше 1550°С, что при обычных температурах обработки жидкой стали обеспечивает его плавление в металлургических расплавах и усвоение карбида кальция кислородом металла с формированием жидкотекучего шлака, содержащего оксиды кальция и алюминия.The material known from RU2638470 is intended for steel deoxidation and has a guaranteed melting point, i.e. the temperature at which the deoxidizer is completely in the liquid state, not higher than 1550°C, which, at normal liquid steel processing temperatures, ensures its melting in metallurgical melts and absorption of calcium carbide metal oxygen to form a fluid slag containing calcium and aluminum oxides.
Известный материал в целом доказал свою эффективность при замене алюминия, кремния и карбида кальция для раскисления стали на разных стадиях производственного процесса.The known material has generally proven to be effective in replacing aluminium, silicon and calcium carbide for steel deoxidation at various stages of the manufacturing process.
Однако, были выявлены недостатки, заключающиеся в том, что минимальная гарантированная температура плавления такого материала превышает 1450°С, что сдерживает расплавление вводимого материала при взаимодействии с расплавами железа и увеличивает необходимое время обработки. В свою очередь при недостаточном времени обработки твердые куски материала всплывают на поверхность расплавов, что приводит к потерям карбида кальция на его сгорание в атмосфере, нежелательному вспениванию шлака и в некоторых случаях неуправляемому науглероживанию металла.However, disadvantages have been identified in that the minimum guaranteed melting temperature of such a material exceeds 1450°C, which inhibits the melting of the input material when interacting with iron melts and increases the required processing time. In turn, with insufficient processing time, solid pieces of material float to the surface of the melts, which leads to losses of calcium carbide for its combustion in the atmosphere, undesirable foaming of the slag, and, in some cases, uncontrolled carburization of the metal.
В результате известный материал обеспечивает степень усвоения (полезное использование) карбида кальция, при условии достаточной окисленности расплава до момента достижения балансового равновесия с кислородом металла, на уровне 85-88%, при этом остальное составляют потери. As a result, the known material provides the degree of assimilation (useful use) of calcium carbide, provided that the melt is sufficiently oxidized until a balance equilibrium with metal oxygen is reached, at the level of 85-88%, with the rest being losses.
Также известный материал по RU2638470 показал себя непригодным для обработки чугунов вследствие того, что его температуры плавления выше температуры обработки жидкого чугуна. Also, the known material according to RU2638470 proved to be unsuitable for processing cast irons due to the fact that its melting temperature is higher than the processing temperature of liquid iron.
Исходя из имеющейся проблемы с известным из патента RU2638470 материалом, требуется улучшенный материал для обработки металла в процессах черной металлургии, включающих удаление кислорода, серы и очистку от неметаллических включений, при использовании которого усвоение кальция и углерода расплавом максимально, в том числе при повышении его расхода, при этом материал имеет меньшую гарантированную температуру плавления, то есть температуру, измеряемую обычными техническими средствами, при которой указанный материал полностью является жидким и может вводиться в расплавы железа в большем количестве по сравнению с прототипом без возникновения неуправляемых негативных факторов.Based on the existing problem with the material known from patent RU2638470, an improved material is required for metal processing in ferrous metallurgy processes, including the removal of oxygen, sulfur and purification from non-metallic inclusions, when using which the assimilation of calcium and carbon by the melt is maximum, including with an increase in its consumption , while the material has a lower guaranteed melting temperature, that is, the temperature measured by conventional technical means, at which the specified material is completely liquid and can be introduced into iron melts in a larger amount compared to the prototype without the occurrence of uncontrollable negative factors.
ЗАДАЧИ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ДОСТИГАЕМЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТOBJECTIVES OF THE INVENTION AND TECHNICAL RESULTS ACHIEVED
В настоящем изобретении ставится задача создания улучшенного материала для обработки металла в процессах черной металлургии, включающих удаление кислорода, серы, очистку от неметаллических включений, гарантированная температура плавления которого составляет 1350-1450°С, за счет чего достигается высокая степень усвоение кальция и углерода кислородом расплава, что позволяет обеспечить, в частности:In the present invention, the task is to create an improved material for metal processing in ferrous metallurgy processes, including the removal of oxygen, sulfur, cleaning from non-metallic inclusions, the guaranteed melting point of which is 1350-1450 ° C, due to which a high degree of absorption of calcium and carbon by the oxygen of the melt is achieved. , which makes it possible to ensure, in particular:
- раскисление стали, с возможностью более полной замены алюминия или других раскислителей для обработки окисленной стали, с отсутствием нежелательного науглероживания расплава, что позволяет использовать предлагаемый материал для широкого сортамента, в том числе и для низкоуглеродистых марок сталей;- deoxidation of steel, with the possibility of a more complete replacement of aluminum or other deoxidizers for processing oxidized steel, with no undesirable carburization of the melt, which allows the proposed material to be used for a wide range, including for low-carbon steel grades;
- быстрое формирование высокоосновного жидкоподвижного шлака, с высокими десульфурирующими способностями, что облегчает удаление серы из расплавов железа, сокращает продолжительность обработки, снижает затраты (электроэнергии, электродов и материалов);- rapid formation of a highly basic liquid slag with high desulfurizing abilities, which facilitates the removal of sulfur from iron melts, reduces the duration of treatment, and reduces costs (electricity, electrodes and materials);
- жидкоподвижность и высокие ассимилирующие свойства позволяют образующемуся шлаку легко удалять неметаллические включения расплава, сокращая как их общее количество, так и, в особенности, НВ содержащие Al2O3, вследствие чего можно сократить затраты на очистку расплава от НВ и обеспечить высокий уровень качества получаемых литых стальных или чугунных продуктов.- liquid mobility and high assimilating properties allow the resulting slag to easily remove non-metallic inclusions of the melt, reducing both their total number and, in particular, HB containing Al 2 O 3 , as a result of which it is possible to reduce the cost of cleaning the melt from HB and ensure a high level of quality of the resulting cast steel or cast iron products.
Предлагаемый изобретением материал пригоден для обработки широкого спектра расплавов железа, включая чугуны.The material according to the invention is suitable for processing a wide range of iron melts, including cast irons.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
Авторами настоящего изобретения проведены практические исследования по использованию известного материала по RU2638470, которые показали необходимость облегчения плавления подаваемого материала для обеспечения легкого усвоение кальция и углерода кислородом расплава, за счет снижения температуры плавления сплава в целях более полной реализации его химического и физического потенциала при обработке расплавов железа.The authors of the present invention conducted practical studies on the use of the known material according to RU2638470, which showed the need to facilitate the melting of the supplied material to ensure easy assimilation of calcium and carbon by the oxygen of the melt, by lowering the melting temperature of the alloy in order to more fully realize its chemical and physical potential in the processing of iron melts .
Было установлено, что температура плавления сплава, на базе известного из RU2638470 и относящегося к плавленому продукту системы СаС2-СаО-Al2O3, может быть дополнительно понижена, если в системе содержится определенное количество оксидов кремния и магния, при выдерживании в сплаве нужного соотношения СаС2/СаО и изменении соотношения СаО/Al2O3 по сравнению с прототипом.It was found that the melting point of the alloy, based on known from RU2638470 and related to the melted product of the CaC 2 -CaO-Al 2 O 3 system, can be further lowered if the system contains a certain amount of silicon and magnesium oxides, while maintaining the desired the ratio of CaC 2 /Cao and changing the ratio of CaO/Al 2 O 3 compared with the prototype.
Предпочтительно сплав согласно настоящему изобретению представляет собой плавленый продукт системы СаС2-СаО-Al2O3-SiO2-MgO с регламентированным содержанием свободного углерода и выдержанным соотношением между основными составляющими, что обеспечивает его гарантированную температуру плавления в диапазоне 1350-1450°С и эффективное рафинирование не только стали, но и жидкого чугуна.Preferably, the alloy according to the present invention is a fused product of the CaC 2 -CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 -MgO system with a regulated free carbon content and a stable ratio between the main components, which ensures its guaranteed melting point in the range of 1350-1450 ° C and efficient refining of not only steel, but also liquid iron.
Под гарантированной температурой плавления авторы настоящего изобретения понимают диапазон температур, при превышении которого заявленный сплав полностью находится в жидкой фазе. Указанная температура может быть определена техническими средствами для измерения температуры и для контроля жидкой фазы, например, пирометрами и высокотемпературными средствами снятия изображения.Under the guaranteed melting point, the authors of the present invention understand the temperature range above which the claimed alloy is completely in the liquid phase. This temperature can be determined by technical means for measuring temperature and for monitoring the liquid phase, for example, pyrometers and high temperature imaging means.
Следует также отметить, что сплав по настоящему изобретению подразумевает продукт, образовавшийся из ряда исходных сырьевых материалов путем химических реакций при полном расплавлении, нагреве до температуры нормального выпуска из печи и последующей кристаллизации (затвердевании) расплава, при этом указанные вещества могут иметь металлическую или неметаллическую природу, а также предпочтительно содержат один или более металлов в свободном или связанном виде. It should also be noted that the alloy of the present invention means a product formed from a number of starting raw materials by chemical reactions during complete melting, heating to the temperature of normal tapping from the furnace and subsequent crystallization (solidification) of the melt, while these substances may be of a metallic or non-metallic nature. , and also preferably contain one or more metals in free or bound form.
Таким образом, в контексте настоящего изобретения и в документе RU2638470, сплав также относится к подобным сплавам.Thus, in the context of the present invention and in the document RU2638470, the alloy also refers to such alloys.
С другой стороны, следует указать на то, что при получении сплава по настоящему изобретению сырьевые материалы, претерпевая химические изменения при полном расплавлении и последующей кристаллизацией, образуют легкоплавкие фазы, которые при использовании сплава и вводе его в металлургический расплав облегчают плавление сплава.On the other hand, it should be pointed out that in the preparation of the alloy of the present invention, the raw materials, undergoing chemical changes during complete melting and subsequent crystallization, form low-melting phases, which, when the alloy is used and introduced into the metallurgical melt, facilitate the melting of the alloy.
С точки зрения микроструктуры, сплав по настоящему изобретению представляет собой плавленый продукт системы CaC2- СаО-Al2O3-SiO2-MgO, которая при определенном соотношении ее компонентов соответствует легкоплавкой фазе. In terms of microstructure, the alloy according to the present invention is a fused product of the CaC 2 - CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 -MgO system, which, at a certain ratio of its components, corresponds to a low-melting phase.
Предпочтительно, сплав по настоящему изобретению не имеет слоистой структуры образца, которую можно определить визуальными методами контроля.Preferably, the alloy of the present invention does not have a layered sample structure that can be determined by visual inspection methods.
С учетом проведенных авторами исследований, выявленных закономерностей и осуществленной изобретательской деятельности было создано настоящее изобретение, сущность которого заключается в следующем:Taking into account the research conducted by the authors, the identified patterns and the inventive activity carried out, the present invention was created, the essence of which is as follows:
1. Сплав для обработки расплавов железа в процессах черной металлургии, включающих, по меньшей мере, удаление кислорода, серы и очистку от неметаллических включений, содержащий в мас.%:1. An alloy for processing iron melts in ferrous metallurgy processes, including at least the removal of oxygen, sulfur and purification from non-metallic inclusions, containing in wt.%:
СаС2 - (25-55),SaS 2 - (25-55),
СаО - (15-40),CaO - (15-40),
Al2O3 - (15-40),Al 2 O 3 - (15-40),
SiO2 - (0,5-5),SiO 2 - (0.5-5),
MgO - (0,5-5),MgO - (0.5-5),
С св. - (0,5-2),From St. - (0.5-2),
неизбежные примеси не более 4,inevitable impurities no more than 4,
и имеющий соотношение СаО/Al2O3 в пределах 0,75-1,5 и соотношение СаС2/СаО в пределах 0,6-3,6.and having a CaO/Al 2 O 3 ratio in the range of 0.75-1.5 and a CaC 2 /CaO ratio in the range of 0.6-3.6.
2. Сплав по п.1, представляющий собой продукт системы СаС2-СаО-Al2O3-SiO2-MgO с температурой плавления в диапазоне 1350-1450°С.2. The alloy according to claim 1, which is a product of the CaC 2 -CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 -MgO system with a melting point in the range of 1350-1450°C.
3. Сплав по п.1, являющийся легкоплавким при температурах обработки чугуна и стали с образованием жидкоподвижного шлака.3. An alloy according to claim 1, which is fusible at the temperatures of processing cast iron and steel with the formation of liquid slag.
4. Сплав по п.1, в котором неизбежные примеси включают сульфидную серу в количестве не более 1%.4. An alloy according to claim 1, wherein the unavoidable impurities include sulfide sulfur in an amount of not more than 1%.
Сульфидная сера в основном присутствует в виде сульфида кальция, не исключая при этом присутствия других сульфидов.Sulfide sulfur is mainly present as calcium sulfide, with the presence of other sulfides not excluded.
Кроме того, неизбежные примеси в сплаве могут представлять собой, но не ограничиваясь перечисленным: оксиды железа, марганца, хрома или других металлов, количество которых является недостаточным для значимого влияния на свойства заявленного сплава.In addition, the inevitable impurities in the alloy may be, but not limited to, oxides of iron, manganese, chromium or other metals, the amount of which is insufficient to significantly affect the properties of the claimed alloy.
Также согласно настоящему изобретению предлагается:Also according to the present invention it is proposed:
5. Применение сплава (1)-(4) для десульфурации жидкого чугуна.5. Application of alloy (1)-(4) for desulfurization of liquid iron.
Десульфурация жидкого чугуна может осуществляться как непосредственно заявленным сплавом, так и в пропорциях с магнием для снижения общей стоимости обработки.Desulphurization of liquid iron can be carried out directly with the declared alloy, or in proportions with magnesium to reduce the overall cost of processing.
Десульфурация может осуществляться как посредством отдачи кускового сплава, так и посредством вдувания порошковых смесей или с использованием порошковой проволоки с сердечником.Desulphurization can be carried out both by recoil of a lumpy alloy, and by injection of powder mixtures or using a cored wire.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к применению заявленного сплава при обработке жидких сталей, в особенности, ее раскислении, десульфурации и очистке от неметаллических включений.In another aspect, the present invention relates to the use of the claimed alloy in the processing of liquid steels, in particular, its deoxidation, desulfurization and purification from non-metallic inclusions.
Как и при обработке чугуна, предлагаемый сплав может использоваться как в виде кускового сплава, так и в виде порошков, например, вдуваемых в расплав или подаваемых в сердечнике оболочковой проволоки.As in the processing of cast iron, the proposed alloy can be used both in the form of a lump alloy and in the form of powders, for example, blown into the melt or fed into the core of the sheath wire.
Далее приводятся более подробные пояснения в отношении ограничения содержания компонентов сплава. The following are more detailed explanations regarding the limitation of the content of the alloy components.
Указанные далее значения содержаний компонентов относятся к массовым долям (процентам) в расчете на общую массу сплава.The following values of the contents of the components refer to mass fractions (percentage) based on the total weight of the alloy.
Все приведенные значения следует рассматривать как включающие в себя обычные отклонения, обусловленные выбранной методикой анализа или измерения. All values given should be considered as including normal deviations due to the chosen method of analysis or measurement.
Доли отдельных составляющих сплава могут быть определены с использованием стандартных методик, пригодных для анализа огнеупорных, керамических или других неметаллических материалов.The proportions of the individual constituents of the alloy can be determined using standard techniques suitable for the analysis of refractory, ceramic or other non-metallic materials.
В качестве подходящих методик можно указать, например, ГОСТ 1460-13, который использовался авторами настоящего изобретения при отборе и анализе проб предложенного сплава.As suitable methods, you can specify, for example, GOST 1460-13, which was used by the authors of the present invention in the selection and analysis of samples of the proposed alloy.
Верхний предел содержания СаС2 в сплаве по настоящему изобретению устанавливается как 55% или менее. Превышение указанного содержания СаС2 влечет за собой резкое повышение температуры плавления системы и невозможность обеспечения высокого усвоения кальция и углерода кислородом расплавов железа.The upper limit of the content of CaC 2 in the alloy of the present invention is set to 55% or less. Exceeding the specified content of CaC 2 entails a sharp increase in the melting temperature of the system and the impossibility of providing high assimilation of calcium and carbon by oxygen of iron melts.
Нижний предел содержания СаС2 в сплаве устанавливается равным 25%. На уровнях ниже указанного предела сплав не содержит достаточного количества карбида кальция, чтобы обеспечить эффективную обработку расплавов железа. Таким образом, нижний предел на уровне 25% определен практической целесообразностью при использовании в качестве обрабатывающего сплава и балансом между стоимостью относительно традиционных шлакообразующих и раскисляющих материалов и качеством получаемой стали. Предпочтительно содержание карбида кальция составляет более 30%, более предпочтительно более 35%.The lower limit of CaC 2 content in the alloy is set to 25%. At levels below this limit, the alloy does not contain enough calcium carbide to provide efficient processing of iron melts. Thus, the lower limit of 25% is determined by the practical expediency when used as a processing alloy and the balance between the cost relative to traditional slag-forming and deoxidizing materials and the quality of the resulting steel. Preferably the content of calcium carbide is more than 30%, more preferably more than 35%.
Содержание оксидов (СаО-Al2O3-SiO2-MgO), а также соотношение СаО/Al2O3, определяют условия легкоплавкости системы в целом в пределах указанных температур (1350-1450°С).The content of oxides (CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 -MgO), as well as the ratio of CaO/Al 2 O 3 determine the fusibility conditions of the system as a whole within the specified temperatures (1350-1450°C).
Количество SiO2 устанавливается в сплаве по настоящему изобретению на уровне 0,5-5%. Свыше этого количества начинается активное образование силикатной фазы, в частности, алюмосиликатов или силикатов кальция, что затрудняет плавление легкоплавкой связующей фазы сплава, ведет к повышению температуры плавления в целом, а также затрудняет получение высокоосновного жидкотекучего шлака при обработке предлагаемым сплавом расплавов железа. При содержании SiO2 менее 0,5% затрудняется образование легкоплавкой связующей фазы при затвердевании во время производства сплава по настоящему изобретению, что ведет в целом к повышению температуры плавления сплава и снижению эффективности обработки расплавов железа. Предпочтительно количество оксида SiO2 составляет менее 3,0%.The amount of SiO 2 is set in the alloy of the present invention at the level of 0.5-5%. Above this amount, active formation of a silicate phase begins, in particular, aluminosilicates or calcium silicates, which makes it difficult to melt the low-melting binder phase of the alloy, leads to an increase in the melting temperature as a whole, and also makes it difficult to obtain a highly basic liquid slag when processing iron melts with the proposed alloy. When the content of SiO 2 is less than 0.5%, the formation of a low-melting binder phase during solidification during the production of the alloy of the present invention is difficult, which generally leads to an increase in the melting temperature of the alloy and a decrease in the processing efficiency of iron melts. Preferably, the amount of oxide SiO 2 is less than 3.0%.
Количество MgO устанавливается в сплаве по настоящему изобретению на уровне 0,5-5%. Свыше указанной верхней границы возникают условия для образования шпинелей, что ведет к резкому росту температуры плавления легкоплавкой связующей фазы и сплава по настоящему изобретению в целом. Снижение содержания оксида магния менее 0,5% затруднительно вследствие необходимости выбора более чистых сырьевых материалов для получения сплава по настоящего изобретению, что вызывает резкий рост производственных издержек. С другой стороны, содержание оксида магния на уровне 1,5-4,5% позволяет обеспечить более комфортные условия взаимодействия футеровки металлургических агрегатов и жидкотекучих шлаков, образуемых при обработке расплавов железа сплавом по настоящему изобретению. Таким образом, предпочтительное содержание оксида магния находится в диапазоне 1,5-4,5%.The amount of MgO is set in the alloy of the present invention at the level of 0.5-5%. Above the specified upper limit, conditions arise for the formation of spinels, which leads to a sharp increase in the melting temperature of the low-melting binder phase and the alloy of the present invention as a whole. Reducing the magnesium oxide content to less than 0.5% is difficult due to the need to select purer raw materials for producing the alloy of the present invention, which causes a sharp increase in production costs. On the other hand, the content of magnesium oxide at the level of 1.5-4.5% makes it possible to provide more comfortable conditions for the interaction of the lining of metallurgical units and fluid slags formed during the processing of iron melts with an alloy of the present invention. Thus, the preferred content of magnesium oxide is in the range of 1.5-4.5%.
Содержание свободного углерода обусловлено использованием углеродсодержащих материалов для образования карбида кальция при производстве сплава по настоящему изобретению и ограничивается возможностью обработки низкоуглеродистых марок стали. Соответственно, при содержании свободного углерода менее 0,5% не обеспечивается стабильное образование карбида кальция при производстве сплава по настоящему изобретению. При содержании свободного углерода выше 2% возникает нежелательное науглероживание расплавов железа и вспенивание шлака при обработке расплавов железа сплавом по настоящему изобретению. Предпочтительно верхний предел содержания свободного углерода составляет менее 1,5%.The content of free carbon is due to the use of carbonaceous materials for the formation of calcium carbide in the production of the alloy of the present invention and is limited by the ability to process low carbon steel grades. Accordingly, when the content of free carbon is less than 0.5%, stable formation of calcium carbide is not ensured in the production of the alloy of the present invention. Above 2% free carbon, unwanted carburization of the iron melts and foaming of the slag occurs when the iron melts are treated with the alloy of the present invention. Preferably, the upper limit of free carbon content is less than 1.5%.
Соотношение СаО/Al2O3 в сплаве по настоящему изобретению установлено на уровне 0,75-1,5. При величине указанного соотношения менее 0,75 и выше 1,5 значительно повышается температура плавления легкоплавкой связующей фазы в сплаве по настоящему изобретению вследствие образования соединений типа C2A и СА2, где оксид СаO обозначен как С, а оксид Al2O3 - как А, таким образом, соотношение СаО/Al2O3 в сплаве устанавливается в диапазоне 0,75-1,5, предпочтительно, 0,85-1,3.The CaO/Al 2 O 3 ratio in the alloy of the present invention is set at 0.75-1.5. When the value of this ratio is less than 0.75 and above 1.5, the melting point of the low-melting binder phase in the alloy of the present invention increases significantly due to the formation of compounds of the C2A and CA2 type, where CaO oxide is designated as C, and Al 2 O 3 oxide is designated as A, thus, the CaO/Al 2 O 3 ratio in the alloy is set in the range of 0.75-1.5, preferably 0.85-1.3.
Соотношение СаС2/СаО является существенным для определения доли легкоплавкой связующей фазы в сплаве по отношению к количеству зерен карбида. При величине указанного соотношения менее 0,6 содержание карбида кальция в сплаве является недостаточным для осуществления эффективной обработки расплавов железа.The CaC 2 /CaO ratio is essential for determining the proportion of the low-melting binder phase in the alloy relative to the number of carbide grains. When the value of this ratio is less than 0.6, the content of calcium carbide in the alloy is insufficient for effective processing of iron melts.
Если соотношение СаС2/СаО превышает 3,6, не обеспечивается достаточное связывание карбида за счет легкоплавкой связующей фазы, так как ее количество является сравнительно невысоким, и сплав не обладает свойствами, заявленными данным изобретением. Таким образом, соотношение CaC2/CaO в сплаве по настоящему изобретению устанавливается в пределах 0,6-3,6, предпочтительно 1,2-3.If the CaC 2 /CaO ratio exceeds 3.6, the low-melting binder phase does not sufficiently bind the carbide, since its amount is relatively low, and the alloy does not have the properties claimed by this invention. Thus, the ratio of CaC 2 /CaO in the alloy of the present invention is set in the range of 0.6-3.6, preferably 1.2-3.
Неизбежные примеси в сплаве по настоящему изобретению присутствуют в количестве не более 4%.The inevitable impurities in the alloy of the present invention are present in an amount of not more than 4%.
Неизбежные примеси поступают из сырьевых материалов и/или из производственных сред процесса получения сплава по настоящему изобретению в виде плавленого продукта. Неизбежные примеси не оказывают существенного влияния на свойства сплава по настоящему изобретению при его использовании для обработки расплавов железа.Unavoidable impurities come from the raw materials and/or from the production environments of the process for obtaining an alloy of the present invention in the form of a smelted product. The unavoidable impurities do not significantly affect the properties of the alloy of the present invention when it is used to treat iron melts.
В качестве неизбежных примесей сплав может содержать, но не ограничиваясь перечисленным, S, P, Fe2O3, TiO2, Cr2O3, MnO, V2O5, МoO3 и прочее.As unavoidable impurities, the alloy may contain, but not limited to, S, P, Fe 2 O 3 , TiO 2 , Cr 2 O 3 , MnO, V 2 O 5 , MoO 3 and others.
Целесообразно, если среди неизбежных примесей количество сульфидной серы в сплаве не превышает 1,0%. Тогда сплав является особенно пригодным для десульфурации расплавов железа. Следует отметить, что сульфидная сера предпочтительно присутствует в виде сульфидов кальция, железа и марганца, не исключая при этом присутствие других сульфидов. It is advisable if, among the inevitable impurities, the amount of sulfide sulfur in the alloy does not exceed 1.0%. The alloy is then particularly suitable for the desulfurization of iron melts. It should be noted that the sulfide sulfur is preferably present as calcium, iron and manganese sulfides, without excluding the presence of other sulfides.
Следует отметить, что оксиды Fe2O3, MnO замедляют образование карбидной фазы, а TiO2, Cr2O3, V2O5, МoO3 могут несколько повышать температуру плавления легкоплавкой связующей фазы. Исходя из вышеизложенного, присутствие указанных оксидов является нежелательным в сплаве по настоящему изобретению.It should be noted that Fe 2 O 3 and MnO oxides slow down the formation of the carbide phase, while TiO 2 , Cr 2 O 3 , V 2 O 5 , and MoO 3 can somewhat increase the melting point of the fusible binder phase. Based on the foregoing, the presence of these oxides is undesirable in the alloy of the present invention.
В случае присутствия на уровне неизбежных примесей, указанные компоненты не оказывают негативного влияния при их общем содержании менее 4%. Желательно, если общее содержание неизбежных примесей составляет менее 1,5-2%.If unavoidable impurities are present at the level, these components do not have a negative effect when their total content is less than 4%. It is desirable if the total content of unavoidable impurities is less than 1.5-2%.
ПОЛУЧЕНИЕ СПЛАВА ПО НАСТОЯЩЕМУ ИЗОБРЕТЕНИЮPRODUCTION OF THE ALLOY OF THE PRESENT INVENTION
Заявляемый сплав может быть получен в виде плавленого продукта, например, в дуговых печах, из дозированной шихты, включающей в себя известь, кокс(антрацит), а также добавки, содержащие Al2O3, SiO2, MgO. Пример шихты для получения сплава представлен далее в таблице 1.The inventive alloy can be obtained in the form of a fused product, for example, in arc furnaces, from dosed charge, including lime, coke (anthracite), as well as additives containing Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO. An example of a charge for producing an alloy is presented in Table 1 below.
Таблица 1: Химический состав шихты, %Table 1: Chemical composition of the charge, %
Примерное количество компонентов шихты для получения 1 тонный готового сплава приведено в таблице 2.The approximate number of charge components to obtain 1 ton of the finished alloy is shown in table 2.
Таблица 2: Шихта на 1 тонну сплава, в кгTable 2: Charge per 1 ton of alloy, in kg
Состав полученного продукта приведен в таблице 3. The composition of the resulting product is shown in table 3.
Таблица 3: Химический состав полученного сплава, %Table 3: Chemical composition of the obtained alloy, %
Шихта, как указано в таблице 2, полностью расплавлялась в дуговой печи с протеканием сопутствующих химических реакций, с выпуском расплава в плоскую изложницу при температуре 1750-1850°C и охлаждением на воздухе.The mixture, as indicated in table 2, was completely melted in an arc furnace with accompanying chemical reactions, with the release of the melt into a flat mold at a temperature of 1750-1850°C and air cooling.
После извлечения полученного сплава по настоящему изобретению из изложницы, он может дробится до размера фракции, определяемой потребителем, с последующей упаковкой в герметичную тару для его дальнейшего использования в обработке расплавов железа.After extracting the resulting alloy according to the present invention from the mold, it can be crushed to a fraction size determined by the consumer, followed by packaging in a sealed container for further use in the processing of iron melts.
ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯEXAMPLES OF CARRYING OUT THE INVENTION
Смешиванием сырьевых материалов и плавлением в электропечи с последующим охлаждением в изложнице был получен сплав, имеющий состав, приведенный в Таблице 4.By mixing the raw materials and melting in an electric furnace followed by cooling in a mold, an alloy having the composition shown in Table 4 was obtained.
Для сравнения в таблице 4 приведен также состав, соответствующий известному материалу по RU2638470 (Сравнительный пример).For comparison, Table 4 also shows the composition corresponding to the known material according to RU2638470 (Comparative example).
Для определения гарантированной температуры плавления сплав по настоящему изобретению помещался в высокотемпературную печь, например, печь сопротивления, для нагрева в инертном газе и нагревался в печи с визуальным контролем степени расплавления сплава.To determine the guaranteed melting point, the alloy of the present invention was placed in a high temperature furnace, such as a resistance furnace, for heating in an inert gas, and heated in a furnace with visual control of the melting degree of the alloy.
Гарантированная температура плавления сплава была определена путем пирометрического измерения температуры сплава в печи после его полного расплавления, которое наблюдается посредством высокотемпературных средств контроля изображений. Результаты измерения температуры также приведены в Таблице 4.The guaranteed melting point of the alloy was determined by pyrometrically measuring the temperature of the alloy in the furnace after it had completely melted, which was observed by means of high temperature imaging controls. Temperature measurement results are also shown in Table 4.
Таблица 4Table 4
*указанные значения в известном материале по RU2638470 не регламентированы, приведены данные только для примерного состава, используемого в настоящем сравнении.*the indicated values in the known material according to RU2638470 are not regulated, data are given only for the approximate composition used in this comparison.
Проведенные измерения показали, что температура плавления сплава по настоящему изобретению лежит в диапазоне 1350-1450оС.Measurements have shown that the melting point of the alloy of the present invention is in the range of 1350-1450°C.
Далее приводятся примеры использования сплава для обработки расплавов железа в металлургических процессах.The following are examples of the use of the alloy for the processing of iron melts in metallurgical processes.
Следует отметить, что оценочная средняя степень усвоения сплава при вводе в расплавы железа составила более 92%, что значительно превышает уровень для известного материала и подтверждает тот факт, что предлагаемый сплав имеет лучшие характеристики плавления по сравнению с известным.It should be noted that the estimated average degree of assimilation of the alloy when introduced into iron melts was more than 92%, which significantly exceeds the level for the known material and confirms the fact that the proposed alloy has better melting characteristics compared to the known one.
Пример 1Example 1
Сплав согласно Таблице 4 применялся для частичной замены вторичного алюминия (АВ87) при выплавке стали 08ПС на выпуске из 350-тонного конвертора с последующей обработкой полупродукта на установке печь-ковш с разливкой на МНЛЗ.Alloy according to Table 4, it was used to partially replace secondary aluminum (AB87) in the smelting of 08PS steel at the outlet from a 350-ton converter, followed by processing of the semi-finished product in a ladle furnace with casting at a CCM.
Средние показатели по плавкам с базовой технологией (раскисление стали алюминием): окисленность металла на выпуске - 981 ррm;Average indicators for melts with basic technology (steel deoxidation with aluminum): metal oxidation at the outlet - 981 ppm;
сера: на выпуске - 0,023%, по приходу на печь-ковш - 0,016%, на МНЛЗ -0,010%;sulfur: at the outlet - 0.023%, upon arrival at the ladle furnace - 0.016%, at the CCM - 0.010%;
сквозной расход алюминия в пересчете на вторичный алюминий - 1307 кг на плавку; (FeO+MnO) в шлаке на печь-ковше - 1,1%.through consumption of aluminum in terms of secondary aluminum - 1307 kg per melt; (FeO+MnO) in the ladle furnace slag - 1.1%.
При расходе Материала 001 (согласно Таблице 4) в количестве 525 кг на плавку (1,5 кг/т) получили следующие результаты:With the consumption of Material 001 (according to Table 4) in the amount of 525 kg per melt (1.5 kg/t), the following results were obtained:
окисленность на выпуске - 985 ppm;exhaust oxidation - 985 ppm;
сера: на выпуске - 0,022%, по приходу на печь-ковш - 0,016%, на МНЛЗ - 0,009%;sulfur: at the outlet - 0.022%, upon arrival at the ladle furnace - 0.016%, at the CCM - 0.009%;
сквозной расход алюминия на всех технологических постах в пересчете на вторичный алюминий - 897 кг на плавку; (FeO+MnO) в шлаке на печь-ковше - 1,11%.through consumption of aluminum at all technological posts in terms of secondary aluminum - 897 kg per melt; (FeO+MnO) in ladle furnace slag - 1.11%.
Экономия вторичного алюминия - 410 кг на плавку.Savings of secondary aluminum - 410 kg per melt.
В качестве оценки эффективности сплава по настоящему изобретению предлагается использовать коэффициент замены вторичного алюминия, то есть количество сплава (кг/кг Al), оказывающее на расплав то же раскисляющее действие, что и кг вторичного алюминия. Соответственно, чем ниже значение указанного коэффициента, тем сплав более эффективен. Хотя процесс раскисления стали является более сложным и для определения эффективности нового сплава необходимо дополнительно учитывать балансы по марганцу, кремнию и других элементов.As an estimate of the effectiveness of the alloy of the present invention, it is proposed to use the replacement ratio of recycled aluminum, that is, the amount of alloy (kg/kg Al) that has the same deoxidizing effect on the melt as kg of recycled aluminum. Accordingly, the lower the value of the specified coefficient, the more efficient the alloy. Although the process of steel deoxidation is more complex, and in order to determine the effectiveness of a new alloy, it is necessary to additionally take into account the balances for manganese, silicon, and other elements.
Коэффициент замены вторичного алюминия для данного примера 525/410=1,28.The secondary aluminum replacement ratio for this example is 525/410=1.28.
При расходе Материала 002 (согласно таблице 4) в количестве 360 кг на плавку (1,03кг/т) получили следующие показатели:With the consumption of Material 002 (according to table 4) in the amount of 360 kg per melt (1.03 kg / t), the following indicators were obtained:
окисленность на выпуске - 979 ppm;exhaust oxidation - 979 ppm;
сера: на выпуске - 0,021%, по приходу на печь-ковш - 0,014%, на МНЛЗ - 0,007%;sulfur: at the outlet - 0.021%, upon arrival at the ladle furnace - 0.014%, at the CCM - 0.007%;
сквозной расход алюминия в пересчете на вторичный алюминий - 940 кг на плавку; (FeO+MnO) в шлаке на печь-ковше - 1,1%.through consumption of aluminum in terms of secondary aluminum - 940 kg per melt; (FeO+MnO) in the ladle furnace slag - 1.1%.
Экономия вторичного алюминия - 367 кг на плавку.Savings of secondary aluminum - 367 kg per melt.
Коэффициент замены вторичного алюминия - 0,98.Recycled aluminum replacement ratio - 0.98.
При расходе Материала 003-525 кг на плавку (1,5 кг/т):At the consumption of Material 003-525 kg per melt (1.5 kg/t):
окисленность на выпуске - 986 ppm;exhaust oxidation - 986 ppm;
сера: на выпуске - 0,023%, по приходу на печь-ковш - 0,015%, на МНЛЗ - 0,009%;sulfur: at the outlet - 0.023%, upon arrival at the ladle furnace - 0.015%, at the CCM - 0.009%;
сквозной расход алюминия в пересчете на вторичный алюминий - 830 кг на плавку; (FeO+MnO) в шлаке на печь-ковше - 0,9%.through consumption of aluminum in terms of secondary aluminum - 830 kg per melt; (FeO+MnO) in ladle furnace slag - 0.9%.
Экономия вторичного алюминия - 477 кг на плавку.Savings of secondary aluminum - 477 kg per melt.
Коэффициент замены вторичного алюминия 1,1.Recycled aluminum replacement ratio 1.1.
При расходе Материала 004-800 кг на плавку (2,3 кг/т):At the consumption of Material 004-800 kg per melt (2.3 kg/t):
окисленность на выпуске - 980 ppm;exhaust oxidation - 980 ppm;
сера: на выпуске - 0,023%, по приходу на печь-ковш - 0,016%, на МНЛЗ - 0,010%,sulfur: at the outlet - 0.023%, upon arrival at the ladle furnace - 0.016%, at the CCM - 0.010%,
сквозной расход алюминия на всех технологических постах в пересчете на вторичный алюминий - 714 кг на плавку; (FeO+MnO) в шлаке на печь-ковше - 1,0%.through consumption of aluminum at all technological posts in terms of secondary aluminum - 714 kg per melt; (FeO+MnO) in ladle furnace slag - 1.0%.
Экономия вторичного алюминия - 593 кг на плавку.Savings of secondary aluminum - 593 kg per melt.
Коэффициент замены вторичного алюминия - 1,35.Recycled aluminum replacement ratio - 1.35.
Не было отмечено науглероживание расплава при расходе сплава по настоящему изобретению до расхода 2,5 кг на тонну при окисленности металла достаточной для полного усвоения CaC2.No carburization of the melt was noted when the consumption of the alloy according to the present invention up to a consumption of 2.5 kg per ton with metal oxidation sufficient for complete assimilation of CaC2.
Кипение шлака в конце слива расплава не наблюдалось, а карбид кальция усваивался кислородом металла за время слива металла из плавильного агрегата полностью.No slag boiling at the end of melt discharge was observed, and calcium carbide was assimilated by metal oxygen during the complete discharge of metal from the melting unit.
При использовании сплава по настоящему изобретению коэффициент замены вторичного алюминия по сравнению с RU2638470 при равных концентрациях CaC2 ниже на 15-20%.When using the alloy of the present invention, the secondary aluminum replacement ratio compared to RU2638470 at equal concentrations of CaC 2 is lower by 15-20%.
Пример 2Example 2
Материал 005 согласно таблице 4 был выполнен в виде порошковой проволоки диаметром 14 мм. Наполнение 260 г/м, коэффициент заполнения 59,23%. Material 005 according to Table 4 was made in the form of flux-cored wire with a diameter of 14 mm. Filling 260 g/m, fill factor 59.23%.
Базовая плавка стали марки 40ХН по схеме ДСП-25 - печь-ковш - вакууматор - МНЛЗ.Basic melting of steel grade 40KhN according to the DSP-25 scheme - ladle furnace - degasser - CCM.
Основная задача вакуумирования состояла в уменьшении загрязненности неметаллическими включениями.The main task of evacuation was to reduce contamination with non-metallic inclusions.
Пробы по базовым плавкам в среднем имели: перед вакуумированием общая доля загрязненности стали неметаллическими включениями - 0,0528%, после вакуумирования - 0,0291%.Samples for basic heats on average had: before vacuuming, the total proportion of steel contamination with non-metallic inclusions was 0.0528%, after vacuuming, 0.0291%.
Вариант опытных плавок на печь-ковше: после выполнения всех операций по раскислению металла и шлака, отдачи легирующих компонентов, при отключенных дугах взята проба №1. Отдано 50 метров проволоки с заявленным сплавом; 2 минуты мягкой продувки аргоном без дуг, отбор пробы №2.A variant of experimental melts in a ladle furnace: after performing all operations for the deoxidation of metal and slag, the release of alloying components, with the arcs turned off, sample No. 1 was taken. 50 meters of wire with the declared alloy were given; 2 minutes soft argon purge without arcs, sampling #2.
Средние результаты по пробам с обработкой металла проволокой со сплавом по настоящему изобретению:Average results for samples with metal working with an alloy wire according to the present invention:
Проба №1 (до обработки) - 0,0494%Sample No. 1 (before processing) - 0.0494%
Проба №2 (после обработки) - 0,0094%Sample No. 2 (after processing) - 0.0094%
Показано, что применение сплава по настоящему изобретению оправдано и эффективно для удаления неметаллических включений стали, при этом за счет присутствия в сплаве по настоящему изобретению легкоплавкой флюсовой составляющей и реализации дополнительного эффекта раскисления расплава железа с выделением СО достигается лучшее удаление неметаллических включений, чем при обработке вакуумированием. It is shown that the use of the alloy according to the present invention is justified and effective for removing non-metallic inclusions of steel, while due to the presence of a low-melting flux component in the alloy according to the present invention and the implementation of the additional effect of deoxidation of the iron melt with CO evolution, a better removal of non-metallic inclusions is achieved than during vacuum treatment. .
Пример 3Example 3
Материал 006 согласно Таблице 4 был использован в смеси с магнием в порошковой проволоке в пропорциях (Mg 35%, заявленный продукт 65%). Material 006 according to Table 4 was used mixed with magnesium in flux-cored wire in proportions (Mg 35%, declared product 65%).
Проволока использовалась для внедоменной десульфурации чугуна с получением равных результатов по сере со снижением расхода на 25-30% против базовой проволоки с наполнителем смеси магния с флюсом (Mg 35%, флюс 65%). В результате 1 кг Материала 006 заменяет 0,15-0,20 кг металлического магния при внедоменной десульфурации чугуна. В случае, если цена магния будет превышать цену продукта типа Материал 006 более чем в 5 раз, использование нового сплава для удаления серы из чугуна будет особенно целесообразно.The wire was used for off-blast iron desulphurization with equal results for sulfur with a 25-30% reduction in consumption against a base wire filled with a mixture of magnesium with flux (Mg 35%, flux 65%). As a result, 1 kg of Material 006 replaces 0.15-0.20 kg of magnesium metal in the off-blast iron desulfurization. In the event that the price of magnesium exceeds the price of a product of the Material 006 type by more than 5 times, the use of a new alloy for removing sulfur from cast iron will be especially advantageous.
Пример 4Example 4
Для серии плавок проведен анализ окончательной отбраковки металла при сдаче готового проката по фактору - неметаллические включения по трем группам марок стали: For a series of heats, an analysis was made of the final rejection of metal upon delivery of finished rolled products by the factor - non-metallic inclusions for three groups of steel grades:
(1) - низкоуглеродистые без кремния;(1) - low carbon without silicon;
(2) - среднеуглеродистые с низким кремнием;(2) - medium carbon with low silicon;
(3) - низкоуглеродистые со средним кремнием.(3) - low carbon with medium silicon.
Базовые плавки раскислялись по обычной технологии с использованием кремния и алюминия. Base melts were deoxidized according to conventional technology using silicon and aluminum.
В опытных плавках использовался сплав по настоящему изобретению, имеющий следующий диапазон химического состава: In experimental heats, an alloy according to the present invention was used, having the following range of chemical composition:
CaC2-45-48%;CaC2-45-48%;
CaO 20-27%,CaO 20-27%,
Al2O3 20-27%,Al 2 O 3 20-27%,
SiO2 1-2,5%,SiO 2 1-2.5%,
MgO 0,5-2,0%,MgO 0.5-2.0%,
Cсв. не более 1,5,St. no more than 1.5,
и имеющий соотношение CaO/Al2O3 в пределах 0,8-1,2.and having a ratio of CaO/Al 2 O 3 in the range of 0.8-1.2.
Соотношение CaC2/CaO в сплаве составляло 1,6-2,2.The CaC2/CaO ratio in the alloy was 1.6-2.2.
Данный материал имел температуру плавления в диапазоне 1350-1400 оС. This material had a melting point in the range of 1350-1400°C.
Сплав по настоящему изобретению подавался как замена вторичному алюминию на выпуске из конвертера в ковш в пропорции один к одному.The alloy of the present invention was supplied as a replacement for recycled aluminum at the outlet from the converter to the ladle in a ratio of one to one.
На сталях группы (1) отдавалось 1 кг сплава по настоящему изобретению на тонну стали, на сталях группы (2) и (3) - 1,5 кг/т. On steels of group (1), 1 kg of the alloy according to the present invention was given per ton of steel, on steels of groups (2) and (3) - 1.5 kg/t.
В таблице 5 показаны полученные результаты по отбраковке металлопроката по неметаллическим включениям:Table 5 shows the results obtained for the rejection of rolled metal for non-metallic inclusions:
Таблица 5Table 5
Результаты в таблице 5 показывают значительный рафинирующий (очищающий) эффект в отношении неметаллических включений при использовании сплава по настоящему изобретению на выпуске металла из печи в ковш. The results in Table 5 show a significant refining (cleaning) effect on non-metallic inclusions when using the alloy of the present invention on the outlet of the metal from the furnace to the ladle.
Далее, для массива плавок стали группы (2) - (марка Ст3), с использование того же сплава было исследовано влияние количественных характеристик подаваемого сплава на величину отбраковки. Полученные результаты обобщены в таблицах 6 и 7. Further, for an array of heats of steel group (2) - (grade St3), using the same alloy, the influence of the quantitative characteristics of the supplied alloy on the rejection value was studied. The results obtained are summarized in tables 6 and 7.
Таблица 6Table 6
Далее, для массива плавок стали группы (2) - (марка Ст3), с использование того же сплава при его расходе 1,5 кг/т было исследовано влияние соотношения CaO/Al2O3 на величину отбраковки. Полученные результаты обобщены в таблицах 7Further, for an array of melts of steel group (2) - (grade St3), using the same alloy at its consumption of 1.5 kg/t, the influence of the CaO/Al2O3 ratio on the rejection value was studied. The results obtained are summarized in tables 7
Таблица 7Table 7
Результаты в таблицах 6 и 7 показывают, что чем выше расход сплава по настоящему изобретению, и чем отношение CaO/Al2O3 ближе к интервалу (0,8-1,0), тем выше эффект от снижения брака по неметаллическим включениям (НВ). The results in tables 6 and 7 show that the higher the consumption of the alloy of the present invention, and the closer the CaO/Al 2 O 3 ratio is closer to the interval (0.8-1.0), the higher the effect of reducing rejects for non-metallic inclusions (NB ).
Приведенные выше примеры показывают, что сплав согласно настоящему изобретению был эффективно использован при обработке расплавов железа, особенно стали и чугуна, по меньшей мере для удаления кислорода и серы, и очистке от неметаллических включений, и показал лучшие результаты обработки по сравнению с известными и традиционными материалами.The above examples show that the alloy according to the present invention was effectively used in the treatment of molten iron, especially steel and cast iron, at least for the removal of oxygen and sulfur, and the purification of non-metallic inclusions, and showed better processing results compared to known and conventional materials. .
Специалист может предложить другие варианты или модификации использования, получения и состава сплава по настоящему изобретению, которые в целом следует рассматривать как включенные в объем охраны настоящего изобретения, определяемый формулой изобретения.The skilled artisan may suggest other variations or modifications to the use, preparation and composition of the alloy of the present invention, which should generally be considered to be included within the scope of the present invention as defined by the claims.
Так, например, сплав по настоящему изобретению может эффективно использоваться для замены других обычных раскислителей и материалов для обработки расплавов железа, таких как чугун, сталь или ферросплавы. Примерами таких обычных раскислителей и материалов для обработки могут являться ферросилиций, карбид кальция, карбид кремния, металлический кальций и прочие материалы. Thus, for example, the alloy of the present invention can be effectively used to replace other conventional deoxidizers and materials for treating molten iron, such as cast iron, steel, or ferroalloys. Examples of such common deoxidizers and materials for processing can be ferrosilicon, calcium carbide, silicon carbide, calcium metal and other materials.
Claims (22)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2023/050092 WO2023224516A1 (en) | 2022-05-16 | 2023-04-17 | Alloy for processing of iron melts in the processes of ferrous metallurgy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2786778C1 true RU2786778C1 (en) | 2022-12-26 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2849856C1 (en) * | 2025-03-18 | 2025-10-30 | Акционерное общество "Уральская Сталь" | Method of extracorporeal processing of liquid cast iron for shaped casting |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2020663B1 (en) * | 1968-10-14 | 1975-08-01 | Sueddeutsche Kalkstickstoff | |
| US4586956A (en) * | 1985-07-17 | 1986-05-06 | Labate M D | Method and agents for producing clean steel |
| RU2365630C1 (en) * | 2008-04-10 | 2009-08-27 | Сергей Николаевич Неретин | Method of secondary treatment of steel in ladle (versions) |
| RU2638470C1 (en) * | 2016-11-10 | 2017-12-13 | Сергей Николаевич Неретин | Deoxidiser for steel |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2020663B1 (en) * | 1968-10-14 | 1975-08-01 | Sueddeutsche Kalkstickstoff | |
| US4586956A (en) * | 1985-07-17 | 1986-05-06 | Labate M D | Method and agents for producing clean steel |
| RU2365630C1 (en) * | 2008-04-10 | 2009-08-27 | Сергей Николаевич Неретин | Method of secondary treatment of steel in ladle (versions) |
| RU2638470C1 (en) * | 2016-11-10 | 2017-12-13 | Сергей Николаевич Неретин | Deoxidiser for steel |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2849856C1 (en) * | 2025-03-18 | 2025-10-30 | Акционерное общество "Уральская Сталь" | Method of extracorporeal processing of liquid cast iron for shaped casting |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6237687B2 (en) | ||
| JP2019039021A (en) | Ni-Cr-Mo-Nb ALLOY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME | |
| JP7015410B1 (en) | Nickel alloy with excellent surface properties and its manufacturing method | |
| CN101886218B (en) | Steel making method of J55-grade 37Mn5 oil casing pipe | |
| JP2002167647A (en) | Si deoxidized steel excellent in fatigue strength and method for producing the same | |
| RU2786778C1 (en) | Alloy for processing of melts of iron in the processes of ferrous metallurgy | |
| CN115772630A (en) | A high-performance frog steel for railway and its smelting process | |
| JP6903182B1 (en) | Ni-Cr-Al-Fe alloy with excellent surface properties and its manufacturing method | |
| US9023126B2 (en) | Additive for treating resulphurized steel | |
| WO2023224516A1 (en) | Alloy for processing of iron melts in the processes of ferrous metallurgy | |
| JPS6053102B2 (en) | Vanadium additives and methods of adding vanadium to molten iron-based alloys | |
| RU2201458C1 (en) | Method of modification of steel | |
| Mattar et al. | Effect of nitrogen alloying on sulphur behaviour during ESR of AISI M41 steel | |
| RU2212451C1 (en) | Method of making steel from metal cord | |
| UA77584C2 (en) | Highly titanium ferroalloy, which is obtained by two-stage reduction in the electrical furnace from ilmenite | |
| RU2816888C1 (en) | Method of producing steel with specified limit on sulphur content | |
| KR101786931B1 (en) | Method for refining of molten stainless steel | |
| RU2776577C1 (en) | Method for removing impurities from ferrosilicium melt | |
| RU2179593C1 (en) | Fusing agent for welding and electroslag remelting | |
| RU2460807C1 (en) | Manufacturing method of high-carbon steel with further continuous pouring to small-section workpiece | |
| RU2223332C1 (en) | Method of micro-alloying and modification of steel | |
| RU2714562C1 (en) | Method of purifying molten ferrosilicon from impurities | |
| RU2713770C1 (en) | Method for production of steel with standardized content of sulfur | |
| US2049091A (en) | Manufacture of metallic alloys | |
| RU2294382C1 (en) | Charge for smelting the steel in the arc-furnaces |