Состав брикета для легирования стали при электрошлаковом переплаве

Состав брикета для легирования стали при электрошлаковом переплаве

Реферат

 

(19)SU(11)676001(13)A1(51)  МПК ⁵    _C21C7/00(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) СОСТАВ БРИКЕТА ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ ПРИ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОМ ПЕРЕПЛАВЕ

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при электрошлаковом переплаве металлов и сплавов. Известен брикет для легирования стали титаном при электрошлаковом переплаве, содержащий окислы титана, алюминиевый порошок, металлический титан и жидкое стекло. Компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: Алюминиевый порошок 20-60 Двуокись титана 40-70 Металлический титан 0,5-20 Жидкое стекло 0,5-3,0 Использование чистой двуокиси титана не позволяет достигнуть существенной степени восстановления титана, поскольку его активность в образующемся сплаве приближается к единице. Целью изобретения является повышение извлечения титана из его окислов и снижение стоимости стали. Цель достигается тем, что брикет дополнительно содержит фтористый кальций и калиевый хромпик, а окислы титана введены в виде ильменитового концентрата при следующем соотношении компонентов, мас.%: Алюминиевый порошок 25-40 Ильменитовый кон- центрат 40-55 Металлический титан 0,5-10 Фтористый кальций 5-15 Калиевый хромпик 0,5-1,5 Жидкое стекло 0,5-5 При содержании алюминиевого порошка в составе брикета менее 25%, выделяющегося в результате реакции восстановления тепла может не хватить на расплавление металлических составляющих, что приводит к неравномерному распределению титана по высоте и сечению слитка. Содержание алюминиевого порошка свыше 40% приводит к интенсивному выделению тепла в шлаке и нарушению теплового и электрического режимов переплава. Введение в состав брикета 40-55% ильменитового концентрата позволяет получить более высокую степень извлечения титана, чем в случае применения двуокиси титана, поскольку окислы железа восстанавливаются алюминием легче, чем двуокись титана. Растворяя восстанавливаемый титан, железо понижает его активность и способствует более полному извлечению титана из окислов. Наличие в брикете окислов железа обеспечивает его высокую плотность, что приводит к более быстрому погружению брикета до поверхности раздела металл-шлак и уменьшает время пребывания его в шлаке и окисление титана шлаковым расплавом. Содержание в брикете менее 40% ильменитового концентрата приведет к неполному использованию алюминия и повышению его остаточной концентрации в металле. При введении в состав брикета более 55% ильменитового концентрата при выбранных пределах содержания алюминия невозможно обеспечить полное восстановление железа и титана из концентрата. Металлический титан в составе брикета в количестве 0,5-10% позволит получить высокое отношение титана к алюминию, что дает возможность применять указанные брикеты для легирования сталей с ограниченным содержанием алюминия. При содержании металлического титана менее 0,5% в составе брикета замедляется процесс легирования металлической ванны. Содержание металлического титана более 10% приведет к повышению температуры плавления смеси и к ухудшению равномерности распределения титана в металле. Добавки в состав брикета фтористого кальция в количестве 5-15% значительно снижают температуру плавления образующихся окислов и температуру возгорания смеси, снижают ее термичность и интенсифицируют протекание процессов восстановления. Введение в состав брикета 0,5-1,5% калиевого хромпика, обладающего пассивирующими свойствами, исключает разрушение окисной пленки алюминия при изготовлении брикетов и способствует более полному его использованию в окислительно-восстановительных реакциях. Содержание жидкого стекла менее 0,5% недостаточно для получения плотного прессованного брикета. Увеличение содержания стекла свыше 5% приведет к повышению содержания кремния в металле за счет восстановления его алюминием. Ингредиенты брикета предложенного состава в исходном состоянии могут быть, например, в виде порошкообразных материалов. Исходные ингредиенты после взвешивания перемешивают и брикетируют. Полученные брикеты подвергают сушке при температуре 500-600^оС. В лабораторных условиях были получены брикеты следующих составов, мас.% : Алюминиевый порошок 37,0 32,0 28,5 Ильменитовый кон- центрат 55,0 46,0 40,0 Металлический титан 0,5 8,0 10,0 Фтористый кальций 5,0 10,0 15 Калиевый хромпик 0,5 1,0 1,5 Жидкое стекло 2,0 3,0 5,0 Опробование брикетов указанного состава проводили при электрошлаковом переплаве. На установке ЭШП с диаметром кристаллизатора 150 мм переплавили три расходуемых электрода, изготовленных из стали марки 20Х13 с остаточным содержанием титана 0,01% и алюминия 0,02%. Переплав проводили под флюсом АНФ6 (30% окиси алюминия и 70% фтористого кальция). В процессе переплава на поверхность флюса присаживали брикеты указанных выше составов. Масса наплавляемого слитка составляла 27-28 кг. В полученных слитках определяли содержание титана и алюминия. Содержание титана находилось в пределах 0,31-0,40%, что соответствует восстановлению 60-65% введенной двуокиси титана, а содержание алюминия - 0,05-0,06%. Для сравнения по аналогичной методике наплавили слиток с использованием брикетов известного состава. Отношение количества алюминия в брикетах к необходимому по стехиометрии для восстановления всех окислов было таким же, как и в предыдущих плавках. Компоненты брали в следующем соотношении, мас.% : Алюминиевый порошок 34,5 Двуокись титана 54,5 Металлический титан 8,0 Жидкое стекло 3,0 После переплава содержание титана составило 0,30%, алюминия - 0,05%, что соответствует восстановлению 45% введенной двуокиси титана. Применение брикетов предлагаемого состава позволяет получить значительный экономический эффект и более высокую степень извлечения титана из его двуокиси.

Формула изобретения

СОСТАВ БРИКЕТА ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ ПРИ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОМ ПЕРЕПЛАВЕ, содержащий окислы титана, алюминиевый порошок, металлический титан и жидкое стекло, отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения титана из его окислов и снижения стоимости стали, он дополнительно содержит фтористый кальций и калиевый хромпик, а в качестве окислов титана - ильменитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%: Алюминиевый порошок 25 - 40 Ильменитовый концентрат 40 - 55 Металлический титан 0,5 - 10 Фтористый кальций 5 - 15 Калиевый хромпик 0,5 - 1,5 Жидкое стекло 0,5 - 5