Синтетический шлак

Союз Советскик

Соцмалистмческмн

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (51 } Дополнительное:к авт. свмд-ву(22)Заявлемо 04е08,80 (21) 2968279/22-02

С 21 С 5/54 с присоединением заявки №

9вударетенеы1 кемнтвт

CCCP ао делам нэабрвтеннй н вирытнЯ (23)Приоритет (53) УД1(669..18.046.587 (088.8) Опубликовано 07.06.82. Бюллетень №21

Дата опубликования описания 10.06.82

5.,"„ .,;

В.И. Кааьнин, й.й. Ианакоа и В.Д. Рубле (72) Авторы изобретения ь

Владимирский политехнический институт (7l ) Заявитель (54) СИНТЕТИЧЕСКИЙ ШЛАК

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к шлакам для рафинирования стали при обработке в ковше. Известен. шлак, который содер. жит ингредиенты в следующих количествах, вес.3:

Окись кальция 40-50

Оки сь алюминия 30-40

Окись кремния 5-15

Окись бора 5-15" .(1).

Недостатки шлака состоят в том, что он имеет низкую рафинирующую и модифицирующую способность, не обесчивает легирование стали элементами, оказывающими воздействие на структу" ру и свойства металла.

Наиболее близким к предлагаемому по используемым компонентам и назна" чению является синтетический шлак дйя рафинирования и модифицирования ста" ли, содержащий, вес.Ф:

Окись кальция 58"57

Глинозем 28-32

Кремнезем 8-12

Окись магния 4-6

Двуокись титана До 2

Примеси и случайные компоненты по балансу до 100 f2).

Недостаток шлака состоит в том, что он имеет низкую модифицирующую способность; сталь, обрабатываемая этим шлаком, имеет склонность к росту дендритов при кристаллизации слитка,шлак имеет высокую температуру плавления, что затрудняет его исполь". эование в мелкомасштабном производст. ве.

Цель изобретения - повышение рафинирующей и модифицирующей способности шлака и совмещение: процессов рафинирования и модифицирования с легированием металла.

Цель достигается тем, что шлак, е включающий окись кальция, глинозем, кремнезем, окись магния, двуокись титана, дополнительно содержит борный ангидрид и двуокись циркония при вес. 4

Входящие компоненты, Условный Окись

Окись Двуокись алюми- кремния ния

Окись Двуокись магния титана

Окись Двуокись бора циркония номер кальция шлака

10

3 93372 следующем соотношении ингредиентов, вес.4:

Окись кальция 30-50

Глинозем 30-50

Кремнезем 6-10

Окись магния 3-5

Двуокись титана 1-5

Борный ангидрид 1-2

Двуокись циркония 1-2, 3а основу синтетического шлака 10 взята широко применяемая известковоглиноземистая эвтектика, обладающая высокими рафинирующими свойствами и оптимальной температурой плавления.

Восстанавливаясь из оксидов при интенсивном взаимодействии с компонентами стали, магний, бор, титан и цирконий оказывают специфическое воздействие на структуру и свойства металла. Эти элементы выполняют основную модифицирующую и микролегирующую функции.

Магний является поверхностно-активным элементом и способствует измельчению макроструктуры и микрозер- 25 на.

Бор оказывает сильное модифицирующее действие на устранение дендритной кристаллизации.

Титан связывает углерод и азот в мелкодисперсные карбиды и нитриды, содействующие получению мелкого зерна.

Цирконий задерживает скорость роста вторичного аустенитного зерна и

35 способствует получению более мелкой структуры.

Комплексное воздействие всех четырех элементов дает более мелкое aqpно в металле по сравнению с известным, что вместе с микролегированием приводит к повышению прочностных и пластических свойств стали.

Концентрации окислов кальция, алюминия и кремния определяются опти45 мальными физико-химическими свойствами шлака (температура плавления, вязкость, газопроницаемость, элект7 4 ропроводность) . Экспериментами установлено, что в шлаке при концентрациях окислов микролегирующих элементов ниже нижних пределов модифицирующее действие шлака проявляется слабо. Увеличение их концентрации выше- наибольшего заявляемого значения несущественно сказывается на свойствах металла, однако в нежелательном направлении изменяет свойства и стоимость шлака.

В зависимости от масштабов производства синтетический шлак может выплавляться в трехфазной или однофазной дуговой электропечи или в электрошлаковой установке. В качестве сырья возможно применение различных веществ, например отходов производства. Двуокись циркония может быть введена либо в виде цирконовой земли,.либо сравнительно недорогим минералом цирконом.

Технология применения предлагаемого синтетического шлака в принципе не отличается от обычной обработки стали шлаками в ковше. Для увеличения количества восстановленных из шлака модификаторов можно рекомендовать дополнительное наложение постоянного тока на границу металл-шлак в ковше после заливки стали. Это приводит к увеличению концентрации восстанавливаемых элементов в металле за счет электролиза шлака и повышению стабильности эффекта изменения структуры и свойств стали в нужном направлении.

Иеталл является катодом,а .анодграфитовый стержень вводят в шлак.

Для модифицирования и микролегирования рекомендуется пропускать в течение 10-20 мин ток силой 5 кА. Нлаком можно обрабатывать углеродистые, нержавеющие, жаропрочные и другие легированные стали.

Примеры.

Для исследования свойств изготовлено три состава шлака

5 5 2 2

5 3 1

3 1 2 2

933727 сталь, обработанная известным шлаком.

Формула изобретения

Составитель В. Бреус

Редактор C. Запесочный Техред А, Ач Корректор;А. Ференц

Тираж 587 . -Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3865/7

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Каждый шлак получен отдельно путем переплавления шихты, состоящей из известняка, глинозема, маршалита, магнезита, отвальйого шлака производства ферротитана, борного ангидрида s и двуокиси циркония. Указанными шлаками обработана при разливке в графитовый тигель сталь марки Ст.30. После разливки между металлом и шлаком пропускают постоянный ток (металл-катод) 1О в течение 5 мин.

Сталь анализируют на содержание модифицирующих и легирующих элементов, восстановленных из шлака, а также исследуют физико-механические 15 свойства и микроструктуру.

Концентрация восстановленных элементов в стали, обработанной шлаками, варьируется в пределах: магний

0,001-0,0103, титан 0,050-0,1003, щ цирконий 0,050-0,2003, бора 0,0010,0503. За счет образования мелко.дисперсных нитридов зерно металла измельчается по сравнению с метал:лом, обработанным известным шлаком. уц

Металл, обработанный шлаками 1-3 имеет прочность на 15-203, а пластичность на 10-153 выше, по сравнению с исходной сталью, и на 5-103 более .высокие механические свойства, чем

Синтетический шлак для рафинирования и модифицирования стали, включающий окись кальция, глинозем, кремнезем, окись магния, двуокись тита" на, отличающийся тем, что, с целью повышения его рафини" рующей и модифицирующей способности и совмещения процессов рафинирования и модйфицирования с легированием дополнительно содержит барный ангидрид и двуокись циркония при следующем соотношении ингредиентов, вес.3:

Окись кальция 30-50

Глинозем 30-50

Кремнезем 6-10

Окись магния 3-5

Двуокись титана 1-5

Борный ангидрид 1-2

Двуокись циркония 1-2

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

h" 421716, кл. М 21 С 7/00, 1972.

2. Воинов С.Г., Яалимов А.Г., Косой Л.Ф., Калинников Е.С. Рафинирование стали синтетическими шлаками. Н., "Металлургия", 1970, с. 138.