Комплексный материал

О П И С А Н И Е и 926024

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистические

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено19.09.80 (21) 2983527/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.05.82 бюллетень М,17

Дата опубликования описания07.05,82 (53)М; Кл.

С 21 С 7/06

Риуааретеелли кемлтет

CCCP ле делам яаоеретенкл и еткрьпкл (53) УДК669.185. .25(088.8) В. И. Довгопол, lL Н. Худокормов, С. Н. Леках, А; М. Скребцов, Ю.П. Белый,, А.А.Филиппенков, Н. Л. Емельяненко, В.Ф. Лурандин, О. А. Белый, B. А. Голызитейн, Б. А. Боковиков, Ю.Ф. Гоголев, В. М, Климов, Л. А, Смирнов и В. Ф. Кислицын

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт, Уральский научно-исследовательский институт черных металлов, Чебоксарский завод промышленных тракторов и Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (72) Авторь) изобретения (71) Заявители (54) КОМПЛЕКСНЫЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к составам комплексных материалов, применяемых для легирования расплавов легкоокисляющимися элементами.:

Известен комплескный материал,. содержащий фториды литья, фториды натрия, кальция и также примеси в виде окислов кремния и алюминия (1) О аако указанный комплексный материал является весьма дорогостоящим и не обеспечивает получения стали высокого качества.

Наиболее близким к предлагаемому по cocteey элемейтов и достигаемому результату является комплексный материал Г2), который содержит компоненты при следующем соотношении компсжентов, вес.7:

Окислы железа

Окислы ванадия

Окислы кремния

Окислы кальция

Восстановленное железо 60-80

Углерод 1,0 З,O

Недостатком извес ного комплеясного материала является повышенная сжорость вторичного окисления восстановленного железа при хранении и. плавке при нижнем пределе содержания углерода, повышенный расход электроэнергии и продолжительность плавки при верхнем пределе

tto углероду вследствие необходимости проведения длительного окислительного ° периода при выплавке cpelweyrttepollttc÷ é сталей.

Uettb изобретения является снижение скорости вторичного окисления восстановленного железа и сокращение продолж тельности плавки.

Поставленная цель достигается тем, что комплексный материал, содержащий восстановленное железо, окислы ванадия, кремния, кальция, железа и углерод, имеет форму сферических двухслойных гранул диаметром от 5 до 20 мм, в

3 9260 поверхностном слое которых находится

30-80% углерода в виде частичек пироуглерода, а остальная часть углерода распределена равномерно в центральном ядре и поверхностном слое в виде химического соединения с железом {цементит), при этом комплексный материал дополнительно содержит окислы титана при следующем соотношении компонентов, вес.%: восстановленное железо 70-80; окис- и лы железа 5-15; окислы кремния 3-7; окислы кальция 0,5-5,0; окислы ванадия (0,3-0,8; окислы титана 2-5; углерод

1 3а

Введение в состав комплексного мате. риала окислов титана позволяет одновременно осуществлять легирование стали ванадием и титаном Сферическая форма гранул диаметром от 5 до 20 мм поз 20 воляет легко дозировать комплексный материал, вводить его непрерывно 9 процессе плавки стали через доцФФЙаельное отверстие в своде и тем саМММ.сокращать продолжительность плавки s расход электроэнергии. Двухслойность комплексного материала обеспечивает защиту воостановленного железа от окисления при хранении и плавке. Известно, что восста-, новленное железо имеет развитую порно- 30 тость, достигающую 50%. Наличие большой активной поверхнбсти приводит с к интенсивному окислению восстановленного железа при комнатных температурах B случае попадания атмосферной влаги, а 35 также при нагреве в окислительной атмосфере плавильного атрегата (дуговой электропечи).

Расположение частичек пироуглерода в поверхностном слое резко сокращает

40 открытую пористость восстановленного железа, снижая тем самым доступ окиолителя к поверхности реакции. Помимо этого в процессе нагрева комплексного материала при плавке стали пироуглерод, взаимодействуя с кислородом и двуокисью углерода, содержащимися в плавильномобьеме печи, образует защитную газовую оболочку окиси углерода, препятствующую вторичному окислению восстановленного железа. Комплексный материал, помимо восстановленного железа, имеет в своем составе окислы железа, которые в случае попадания в шлак вызывают повышенный расход тепла на расплавление и нагрев, а также разъединяют кислую футеровку печи. Пироуглерод при нагреве комплексного материала способствует

24

4 частичному довосстановлению окислов железа за счет реакции прямого и ко венного (через газовую фазу) восстановления.

Углерод, находящийся в гранулах в виде цементита, снижает температуру плавления комплексного материала, увеличивая тем самым скорость плавления шихты и сокращая длительность плавки.

Существенным преимуществом предлагаемого комплексного материала перед известным является возможность его применения в больших количествах при вып-. лавке среднеуглеродистых сталей, содержащих 0,3-0,5%С. При этом по расплавлении состав стали близок к требуемому, что позволяет сократить затраты электроэнергии и продолжительность плавки за счет совмещения периода расплавле» ния шихты с окислительным периодом плавки, сокращения времени доводки стали по химическому составу. Величина добавки в шихту комплексного материала определяется требуемым содержанием в стали ванадия и титаном и составляет

5-30% от веса металлозавалки. Пределы содержания углероде в поверхностном слое комплексного материала установлены экспериментально. При содержании менее 30% пироуглерода наблюдается ускоренное вторичное окисление при хранении и плавке комплексного материала. Наличие более

80%, пироуглерода в поверхностном слое трудно достижимо и при этом повышается температура плавления ядра материала.

Общее содержание углерода установлено из необходимости защиты восстановления железа от окисления, достаточно полного извлечения ванадия и титана из материала в сталь (1,0% С) и требования получения по расплавлении среднеуглеродистой стали химического состава, близкого к окончательному (верхний предел 3,0%С). Остальные компоненты распределены по сечению гранул материала равномерно. Их пределы определены исходя из следующего.

Восстановленное железо — нижний предел установлен исходя из необходимости снижения энергозатрат на плавку, верхний — определяется сложностью более полного восстановления общего железа при металлизации комплексного материала; окислы титана и ванадия ограничены по причине их предельного содержания в известных рудных концентратах и требования получения в готовой стали не более

0,15% данных легирующих элементов;

5 9260 окиспы кремния и кальция ограничены по нижнему пределу ввиду экономической нецелесообразности более глубокого обогашения концентратов, по верхнему - исходя из увеличения количества шлака и 5 расхода электроэнергии на плавку.

Пример . Выплавка низколегир ванной стали марки 45ФЛ осуществляетcs. в кислой электродуговой печи емкостью 6 т. Легирование осушесрляется Io путем введения в металлозавалку известСкорость окисления восстанов- ° енного железа при хранении, % в месяц

Расход электроэнергии, условные единицы

Комплексный материал

3,0

100

Известный

Предлагаемый при содержании компонентов

2,5

Верхний предел

155

2,0

Средний предел

2,2

140 вводиться, например, при обработке комплексного материала в атмосфере природного газа либо окиси углерода, а также за счет ввода любых других углеродсо держащих компонентов в процессе мателпизации комплексного материала. При этом образование двухслойных, гранул, например в атмосфере окиси углерода, происходит в два этапа. На первом этапе, называемом индукционным перидом, образуются карбиды железа (цементит) равномерно по всему сечению гранулы.

Затем на поверхностном слое развивается реакция разложения окиси углерода, катализируемая цементитом, с отложением пироуглерода в порах гранул.

Предлагаемый комплексный материал наиболее рационально применять при выплавке низколегированных сталей в дуговых печах в литейных цехах машиностроительных и металлургических заводов.

Применение данного комплексного материала позволяет легировать стали ванадием и титаном без применения специальных ферросплавов, снизить скорость вторичного окисления железа при хранении данного материала и способствует в си»»

Нижний предел 130

Как видно иэ таблицы, применение предлагаемого комплексного материала . позволяет снизить скорость окисления вос-

5 становленного железа при хранении и плавке. За счет этого.,а также эа счет совм щения периодов расплавления шихты и окиолительного ускорения доводки стали по химическому составу сокрашается продолжительность плавки и расход электроэнергии. Иостигается также уменьшение разьедания футеровки электропечи и некотороэ увеличение содержания ванадия и стали.

Показатели плавки могут быть erne более

45 повьпиены при организации непрерывной загрузки комплексного материала в дуговую печь. Концентрации титана в стали составляет 0,01-0,05%.

Получение предлагаемого комплексного

50 материала может осуществляться по из вестным схемам металлизации природцолегированных рудных концентратов, включаюшим окомкование на тарельчатых грануляторах и восстановление железа в шахтных либо вращающихся печах с помощью

55 газового либо твердого восстановителя.

Лпя получения двухслойных окатышей пироугперод в поверхностный слой может

24 6 ного комплексного материала и предлагаемого при нижнем, верхнем и среднем содержания компонентов. Величина аобавки комплексного материала составляет 25% от веса металлозавалки.

В таблице приведены основные показатели процесса плавки, а также результаты

4-месячного хранения комплексного материала в условиях открытого шихтового двора.

926024

Составитель, А. Прусс

Редактор С. Тимохина Техред А,Бабинец Корректор Л. Вокшан

Заказ 2891/9 Тираж 587 Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

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

° Ю ВЮВВВВааа 3 °

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лу своей технологичности снижению общей продолжительности плавки. Все это может обеспечить получение значительного эМжомического эффекта.

Формула из обре тения

Комплексный материал, содержащий восстановленное железо, окислы ванадия, кремния,.кальция, железа и углерод, о т— л, и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения скорости вторичного окисления восстановленного железа и сокращения продолжительности плавки, он имеет фор15 му сферических двухслойных гранул диаметром от 5 до 20 мм, в .поверхностном слое которых находится 30-80% углерода в виде частичек пироуглерода, а остальйая часть углерода распределена рав- и номерно в центральном ядре и поверхностном слое в виде цементита, при этом комплексный материал дополнительно содержит окислы титана при следующем соотношении компонентов, весЛ:

Восстановленное железо 70,0-80,0

Окислы железа 5,0-15,0

Окислы кремния 3-7

Окислы кальция 0,5-5,0

Окислы ванадия 0,3-0,8

Окислы титана 2,0-5,0

Углерод 1,0-3,0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ М 2309748, кл. С 21 С 7/06, опублик. 1978.

2. Авторское свиаетельство СССР по заявке М 2639800/22-02, кл. С 21 С 7/06, 1978.