Способ легирования,модифицирования и раскисления металлов и сплавов

Способ легирования,модифицирования и раскисления металлов и сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к внепечной об .работке металлов и может быть использовано при легировании, раскислении v и модифицировании жидких металлов ; и сплавов. Цель изобретения - повыше;- ние эффективности и снижение себесто имости обработки. Технология легирования , модифицирования и раскисления металлов и сплавов включает ввод реагента порциями На поверхность металла , ограниченную огнеупорной проводкой , периодическое вытеснение металла из огнеупорной проводки после растворения части вводимого реагента и перемешивание металла инертным газом. Инертный газ вдувают под уровень металла, ограниченный огнеупорной проводкой с расходом, определяемым со отношением (0,1,..0,2)-(1- - Рр/ Рм) S, , где РР и р„- соответственно плотность вводимого реагента и жидкого металла, S - площадь сечения внутренней полости огнеупорной проводки, м. В период выдержки реагента до его вытеснения из огнеупорной проводки давление во внутренней ее полости периодически изменяют от атмосферного до 0,05- 0,10 величинъ ферростатического давления на уровне ниже края огнеупор- .ной проводки с частотой, равной частоте собственных колебаний газометаллического столба. 1 табл. (Л с со со to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

<(51) 4 С 21 С 7/00, 1 .0

З р„„, 5 ;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ". „„, @/

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4072264/31-02 (22} 22.04 ° 86 (46) 30.04,88. Бюл. Р 16 (71) Донецкий политехнический институт (72) С.П.Ефименко, В.Л.Пилюшенко, А,Н.Смирнов, Н.Т.Лифенко и А.Л.Редвко

:(53) 669.04(088.8} (56) Авторское свидетельство СССР

11 529215, кл. С 21 С 1/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

11 773079, кл, С 21 С 1/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

11 1089138, кл, С 21 С 1/00, 1983, (54) СПОСОБ ЛЕГИРОВАНИЯ, МОДИФИЦИРО

ВАНИЯ И РАСКИСЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (5?) Изобретение относится к метал" лургии, в частности к внепечной об.работке металлов и может быть использовано при легировании, раскислении . и модифицировании жидких металлов и сплавов. Цель изобретения — повыше ние эффективности и снижение себесто имости обработки. Технология легироÄÄSUÄÄ 1392114 А1 вания, модифицирования и раскисления металлов и сплавов включает ввод реагента порциями на поверхность металла, ограниченную огнеупорной проводкой, периодическое вытеснение металла -из огнеупорной проводки после растворения части вводимого реагента и перемешивание металла инертным газом. Инертный газ вдувают под уровень металла, ограниченный огнеупорной проводкой с расходом, определяемым соотношением (0,1...0,2).(1рp/ я„,) S, мз/с, где р и у„— соответственно плотность вводимого реагента и жидкого металла, S — площадь сечения внутренней полости огнеупорной проводки, м, В период выдержки реагента до его вытеснения из огнеупорной проводки давление во внутренней ее полости периодически С. изменяют от атмосферного до 0,050,10 величины ферростатического дав- 2 ления на уровне ниже края огнеупорной проводки с частотой, равной частоте собственных колебаний газометаллического столба. 1 табл.

К) k392ll4

Изобретение относигся к металлур-ии, в часткости к внепечкой обработе металлов» и может быте использо вано при легировании, раскислении и

Моднфицировакии жидких металлов и с",плавов.

Пель изобретения — повьппекие эффективности и снижение себестоимости с бработки. l0

Перемешивание металла инертным азом осуществляют пос.,редством его вдувания под уровень металла, ограиченного огнеупорной проводкой. При том обеспечивается интенсивное пере- 15 ь ешивание металла с вводимыми реагент ами, что повьппает интенсивность нх ( астворения и увеличивает степень их своения. Кроме того, при вытеснении: г азометаллической смес..и из огнеупор- 20 (1» ой проводки металл перемешивается как вьггесняемой струей,, так и вду- 1 чаемым газом.

Расход инертного газа, вдуваемого

1 од уровень металла, ограниченного огнеупорной проводкой., составляет (О !-0,2)(l — ††)Б, м /с, и являетРР 2

/A ся целесообразным, так как обеспечи-. вается снижение плотности газометал- 36 г ической смеси менее плотности вводиь ых реагентов и тем самым гарантиру1 тся их погружение в металл. Погружеие вводимых реагентов непосредствено в расплав позволяет повысить ин енсивность их перемепмвания и растВорения. Уменьшение расхода инертно.1 р го газа менее О,l(1 — ----.)S нецелеpw с ообразно, так как вводимые реагенть; 40 будут находиться практически ка поверхности металла, что снизит ско\ рость и степень их усвоения. Кроме того, возрастают затраты на обработку связанные со стоимостью инертног>o газа и дополнительным износом

Футеровки.

Периодическое изменение давления во внутренней полости огнеупорной проводки от атмосферного до 0,050,10 величины ферростатического на уровне нижнего края огнеупорной проводки рационально, так как обеспечивает дополнительное перемешивание реагента и металла в объеме, ограниченном огнеупорной провоцкой. В процес<.е периодического изменения давления газа во внутренней полосги огнеупорной проводки происходит колебание величины плотности газометаллической смеси, а следовательно, происходит периодическое погружение или всплывание в расплаве кусков ввоцимых реагентов, что обеспечивает повьппекие степени усвоения реагентов. Кроме того, периодическое изменение плотности газометаллической смеси интенсифицирует перемешнвакие расплава в ковше за счет возникновения колебаний внутри газометалличес" кого потока.

Увеличение верхнего предела изменения давления в огнеупорной проводке свьппе О, l0 величины ферроста— тического на уровне нижнего края нецелесообразно, так как при этом необоснованно повьппается количество газа, вытесняемого в объем металла ь ковше, что снижает результаты обработки за счет вторичного окисления расплава. Уменыпекие верхнего преде- ла изменения давления в огнеупорной проводке ниже 0,5 величины ферростатического на уровне ее нижнего края нецелесообразно., так как этого изменения давления недостаточно для со"-дания заметных колебаний газометаллической смеси и самих реагентов, что снижаег скорость и степень их усвоения, Увеличение нижнего предела изменения давления в огнеупорной проводке вьппе атмосферного зкокомически нецелесообразно, так как не способствует улучшению .показателей обработки, а требует дополнительньгх энергетических затрат, Уменьшение нижнего предела изменения давления в огнеупорной проводке менее атмосферного требует дополнительно обеспечить отсос газа, что значительно удорожает процесс обработки.

Частота измене:яия давлекия во внутренней полости огнеупорной проводки, равная частоте собственных колебаний газометаллического столба, наиболее целесообразна, так как ооеспечивает резонансный режим колебаний газометаллического столба. При этом обеспечивается необходимая интенсивность массообмена как между металлом и реагентом, так и между металлом, ограниченным огнеупорной проводкой, и металлом ковша. Отклонение частоты изменения давления от величины собственной частоты колебаний .азометаллнческого столба нецелесооб3

13921 радино у так как снижает интенсивность перемешивания расплава и реагентов и, следовательно, степень их усвоения, В

Предложенный способ легирования, модифицирования и раскисления металлов и сплавов апробирован в условиях мартьяновского цеха, Пример. В основной мартеновской печи вместимостью 170 т выплавляли конструкционную сталь ЗОХ. Процесс раскисления и легирования осуществляли следующим образом: предварительное раскисление в печи ферроси- 15 лицием ФС 25 в количестве 4,0 кг/т, загрузка феррохрома ФХ 800 (14,8 кг/т) в ковш перед выпуском стали из печи, а затем раскисление и легирование последовательно алюминием (0,4 кг/т), 20 ферросилицием ФС 45 (7,0 кг/т) и ферромарганцем ФМп 10 (5,1 кг/т), подачу которых производили непосредственно во внутреннюю полость огнеупорной проводки порциями по 25

150-250 кг. В качестве рабочего газа испольэовали аргон. Периодичность вытеснения гаэометаллической смеси иэ внутренней полости огнеупорной проводки составила 30-35 с, а длитель-30 ность всего периода внепечной обработки — 18-20 мин, Глубина погружения и диаметр внутренней полости огнеупорной проводки соответственно

0,7ми0,5м.

Разливку стали производили в слитки массой 7,0 т, Слитки прокатывали на заготовку 180х85 мм, Результаты химического анализа проб стали,. отобранных из струи по 4р ходу разливки, свидетельствуют о высокой химической однородности стали, Результаты испытаний представлены в таблице и подтверждают повыше.ние степени усвоения вводимых реаген- 45 тов и расширение сортамента за счет использования более дешевых реаген.тов .

Оценка эффективности способа осуществлена в сравнении с технологичес- 50 ким процессом раскисления и легирования сталей с применением специальных легкоплавких ферросплавов. По известной технологии раскисление и легирование стали осуществляют в ковше специалhHbM е Ко НМ cIIëÿâîì

ФХМпС 500 следующего состава, 7.:

Сг 40 5; Мп 30 0; Hi 10 8; С 5 2;

Р 0,150; "e остальное. Применение сплава ФХМпС 500 в ковше по сравце— нию со стандартными ферросплавами позволяет снизить угар хррома, марганца и кремния до 3, 8 и 107, соответственно.. Угар алюминия, добавляемого в ковш при раскислении, составляет 407, Ф о р м у л а изобретения

Способ легирования, модифицирования и раскисления металлов и сплавов, включающий ввод реагента порциями на поверхность металла, ограниченную огнеупорной проводкой, периодическое вытеснение металла из огне— упорной проводки после растворения части вводимого реагента и перемешивание металла инертным газом, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности и снижения себестоимости обработки,. инертный газ вдувают под уровень металла, ограниченный огнеупорной проводкой, с расходом, определяемым соотношением (0,1-0,2) (1 — — — ) ° S, м3/с, Ре

Рм где у — p — соответственно плотность вводимого реагента и жидкого металла;

S — - площадь сечения внутренней полости огнеупорной проводА ки, и; причем в период выдержки реагента до его вытеснения из огнеупорной проводки давление во внутренней ее полости периодически изменяют от атмосферного до 0,05-0,10 величины ферростатического давления на уровне нижнего края огнеупорной проводки с частотой, равной частоте собственных колебаний газометаллического столба.

1392114

Расход rasa енъ оения ветстего емента, т

Верхний

9 бито ин авленяе атм

72

1,0

0,05

0,39

0,09

0,08

6,39

Ià0

1!в2

1 О

0,39

0,08

Ов 10

0,08

0,08

1,0

О 39

1,6

0,15

0,39

22,4, 0,20! вО

0,08

1эО

0,39

l,0

23,4

0,2!

33,7

0,39

1вО

1,0

0,08

0,30

0,15

16,8

1,0

6,39

l 0

0,15

0,08

6,39

16, 8

16 8

Ов39

l,О

0,08 0,15

8 в 39

1,2

0,68

О, 15

I 0

0,030

16,8

0,15

1вО

90! О

16,8

16,8

О э15

98! э0

6,49

16 8

0,15

6,51

I 10

16,8

Q,I5

1,0

8,15

1вО

l6 8

0,8

1,0

I6,8

0,39

О 15

16 в В

0,15

0,39

0,15

0,15

16в8

В0

6,39

0 05

1,0

0,08

0 0В

2,8

92

0,39

1.,0

5,0

1,0

0,09

0 10

1,0

0,08

1в0

0,39

I 0

1,0

I1 2

1,0

0,20 вменения давления во время выагента s огнеупорной лроводк

Относит. Ферроста тическое давление (относителъно) ливней кромки

Раскисление алиммнием

О, 050

0,106

Gt105

0,120

0,080

0,080

0,О8О

0,080

Расхищение ферросилицием

Частота е яия да ия в дол т собств астоты к аний га алличес толба"

1392114

П родолжение таблицы—

Расход газа ределы изменения давления эо время в еркки реагента в огнеупорной проводк бсолю

Ый, м 1с х относитель ный, умнояснть на

Ре (I - — )

Р °

Верхний тносит, феррастаческое давление тносительно) ннкней кромки ление атм

0,08

1,0

II>8

1,0

0,39

0,2) 0,39

92 .

1,0

"0,08

1,0

1618

0,30

0,08

Ъ

0,08

0,8

0 39

8,4

1,0

0 15 liO

0,39

0,9

8,4

l,0

О, I5

0 08

О, 08

0i030

0,045

0,050

0,100

0,105

O,120

90 °

0,39

S 4

1,0

0,39

ti2

0,15

0 )5

8,4

1,0

1,0

0,15

1,0

0,22

8,4

1,0

0,15

1,0

0,25

1,0

8 4

0,15

1,0

0,49

l,0

8,4

0,15

l,0

0,51

liO

8,4

0,15

8,4

0,15

0,59

1,0

0,8

0,39

0,08

Е 0

0,15

0,9

0,39

0,08

1,0

8,4

0 ° 15

0,39

0,08

8 4

1,0

0,15

1,2

0,39

О, 08

8,4

l,0

0,15

Раскиление ферромарганцем

0 05

li0

1,0.

6,4

0,10

0,08

0,39

l,0

9,6

l,O

0,15

12,8

0,49

0,10

1,0

1,0

0,20

Ф

Собственная частота колебаний газометаллического столба определялась эксперимеитально и составляла прн раскислении аломиниен 1,9 Гц, ферросилицием — 2,9 Гц, ферромарганцем2,6 Гц.

Составитель А.Минаев

Техред М.Ходанич КорректоР О.Кравцова

Редактор Т.Лазоренко

Заказ 1870/31

Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д, 4/5

Производст анна-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4