[1]Изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке металлургических расплавов порошкообразными реагентами. Настоящее изобретение найдет применение при производстве новой перспективной порошковой проволоки с наполнителем ферротитан с кальцием, которая предназначена для микролегирования стали. Изобретение позволяет повысить степень усвоения сталью титана.
[2]Известна порошковая проволока, наполнитель которой представляет собой молотый порошкообразный ферротитан (патент РФ №2243269, С21С 7/10). При выплавке титаносодержащих сталей для получения требуемого содержания титана перед вводом порошковой проволоки с наполнителем из ферротитана проводится подготовка металла (ввод раскислителей, вакуумирование), что позволяет снизить активность кислорода и азота и обеспечить при выплавке требуемый уровень содержания титана.
[3]Известна также порошковая проволока с наполнителем из ферротитана (патент РФ №2227164, С21С 7/00). Данная проволока используется для микролегирования стали титаном. Изобретение по патенту РФ №2227164 направлено на достижение стабильно высокой степени усвоения титана и обеспечение его получения в узких заданных пределах. Обеспечение высокой степени усвоения титана достигается оптимальной скоростью ввода порошковой проволоки и регламентированной массовой скоростью поступления титана в единицу времени. Ограничивающим фактором настоящего изобретения является необходимость технологически точного соблюдения скорости подачи проволоки в расплав и поддержание массовой скорости поступления титана в заданных пределах, что требует высокого уровня соблюдения технологической дисциплины и высокой квалификации специалистов, а также современного металлургического оборудования, которое имеется в наличии не на всех металлургических предприятиях.
[4]Известно, что при микролегировании стали порошковой проволокой с наполнителем из ферротитана на различных металлургических предприятиях степень усвоения титана колеблется в пределах от 66% до 97% в зависимости от технологии производства стали и оборудования для внепечной обработки (см. данные патента РФ №2227164), что приводит к значительному перерасходу дорогостоящего металла, отсортировки стали из-за несоответствия ее состава регламентированному содержанию компонентов и существенному снижению рентабельности (экономической эффективности) производства.
[5]Настоящее изобретение решает задачу разработки комплексного наполнителя порошковой проволоки, который позволяет обеспечить при микролегировании стали степень усвоения титана из проволоки не менее 80% вне зависимости от используемой технологии производства стали и применяемого металлургического оборудования.
[6]Решение поставленной технической задачи достигается за счет введения в наполнитель порошковой проволоки, содержащий молотый порошкообразный ферротитан, дополнительно гранулированный кальций в количестве от 0,1 до 15,0 мас.%.
[7]При этом изобретением предусматривается, что содержание наполнителя и стальной оболочки составляет, мас.%, соответственно 35-85 и 15-65, а коэффициент заполнения порошковой проволоки - 0,4-0,9.
[8]Технический результат патентуемого изобретения заключается в следующем.
[9]Известно, что кальций (по сравнению с титаном) обладает более высокой эффективностью раскисления. Данное свойство гранулированного кальция эффективно используется для реализации настоящего изобретения.
[10]Технология обработки жидкой стали порошковыми реагентами предусматривает упаковку реагентов в металлическую оболочку, поскольку металлическая оболочка исключает взаимодействие химически активных элементов с атмосферой и позволяет вводить их на требуемую глубину расплава. Благодаря чему обеспечиваются оптимальные условия для высокой степени усвоения вводимых элементов расплавом.
[11]Настоящее изобретение предусматривает комбинированное использование для микролегирования стали двух химически активных элементов: молотого порошкообразного титана и гранулированного кальция, что позволяет реализовать комплексное (рафинирующее, модифицирующее, микролегирующее) действие на структуру и свойства конструкционной стали и обеспечить:
[12]- высокую и стабильную степень усвоения титана (не менее 80%) из проволоки. При этом стабильное достижение минимального уровня усвоения титана (80%), практически, не зависит от условий и оборудования металлургического предприятия;
[13]- получение стали с регламентируемым стабильным содержанием титана в стали в узких пределах на каждой плавке;
[14]- воспроизводимость результатов и стабильность механических свойств получаемой стали;
[15]- до минимума снизить отсортировку стали из-за несоответствия ее состава регламентированному содержанию компонентов;
[16]- уменьшить непроизводительные потери дорогостоящего материала титана;
[17]- сократить продолжительность обработки металла, т.к. одновременно вводятся два легирующих, модифицирующих элемента.
[18]Изготовление патентуемой порошковой проволоки с наполнителем ферротитан с кальцием осуществляют следующим образом.
[19]Металлическую ленту профилируют в желобообразную оболочку. Загружают в бункер хорошо перемешанную механическую смесь наполнителей, состоящую из молотого порошкообразного титана и гранулированного кальция.
[20]Дозированными порциями из бункера механическую смесь наполнителей подают в желобобразную металлическую оболочку, которую равномерно заполняют смесью наполнителей. После чего с помощью роликовых клетей обжимают оболочку и формируют замок. Готовая проволока наматывается на катушку и поставляется для внепечной обработки стали.
[21]Заявителем были проведены исследования по определению:
[22]- эффективного (оптимального) количества молотого порошкообразного титана и гранулированного кальция, взаимодействие которых в расплаве обеспечивает максимальное усвоение титана из проволоки;
[23]- соотношение наполнителя и стальной оболочки;
[24]- коэффициент заполнения порошковой проволоки.
[25]Полученные экспериментальные данные позволяют установить граничные значения для выбора весовых соотношений наполнителей. Установлено, что при содержании порошкообразного ферротитана и гранулированного кальция в наполнителе, мас.%, соответственно 85,0-99,9 и 0,1-15,0 обеспечивается стабильная степень усвоения титана из проволоки не менее 80%. Причем повышение содержания кальция более 15,0% к значительному увеличению усвоения титана не приводит, и экономически нецелесообразно. Значительным достоинством разработанной эффективной комбинации наполнителей является то, что стабильная степень усвоения титана (не менее 80%) достигается вне зависимости от условий металлургического предприятия, используемой технологии и оборудования.
[26]При этом стабильная степень усвоения титана из проволоки обеспечивается при содержании наполнителя и стальной оболочки, мас.%, соответственно 35-85 и 15-65; и при коэффициенте заполнения порошковой проволоки в диапазоне от 0,4 до 0,9.
[27]Проведенная апробация патентуемой проволоки подтверждает, что ее использование для микролегирования сталей:
[28]- позволяет обеспечить высокий и стабильный уровень усвоения титана из проволоки (не менее 80%) независимо от условий металлургического предприятия;
[29]- существенно повысить экономическую эффективность получения стали за счет экономии дорогостоящего титана и снижения отсортировки стали из-за несоответствия ее состава регламентированному содержанию компонентов;
[30]- обеспечить получение стали с регламентируемым содержанием титана в стали в узких пределах на каждой плавке и стабильность механических свойств получаемой стали.
[31]Анализ научно-технической и патентной информации подтверждает новизну и высокую технико-экономическую эффективность использования патентуемой порошковой проволоки с наполнителем ферротитан с кальцием и ее несомненные технологические и эксплуатационные преимущества по сравнению с порошковыми проволоками аналогичного назначения.
