Капсула для ввода реагентов в металлический расплав

(57) Изобретендля легировансула имеет копус помещенотделенный окорпуса капсумм. Зазор эапматериалом. О Тулачермет"ов А.ВСолоМазуров Е.ф.иряев В,А., Да Тулачермет" Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам АНИЕ ИЗО(73) Акционерная компания Изобретение относится к металлургии, в частности к доменному и сталеплавильному производствам, и может быть использовано при выплавке металлов для их легирования, микролегирования, модифицирования, раскисления и внесения добавок с другими целями.Для проведения эффективного раскисления, десульфурации, модифицирования в жидкий металл, находящийся в ковше, внедряют металлические пули, капсулы и т.д,Известен ввод реагентов в расплав. заключающийся в подаче в ковш с жидким металлом путем выстреливания однородных металлических пуль, состоящих либо из одного высокоактивного элемента типа алюминия или кальция (гоп апО Яее пэ 1.1978, 51, М 5, 307, 309, 311-312, 315-317. "Черная металлургия", 1979, ЗВ 563), либо иэ нескольких элементов, например бора или ферробора (РЖ "Черная металлургия", 1988. М 12, реф, В 358 П, Патент США Ю 4728361, эаявл. 23,10,86, М 922244; опубл, 01.03.88 г МКИ (., 21 С 7/02, НКИ 75/53). ДЛЯ ВВОДА РЕАГЕ НТ В В КИЙ РАСПЛАВие может быть использовано ия и модифицирования. Капрпус, головку, крышку, в корпорошкообраэный реагент, т внутренней поверхности ы зазором величиной 0,1-3,0 олнен малотеплопроводным Приченение указанной технологии в практике ныне действующих цехов влечет повышенные расходы на изготовление специального нестандартного оборудования, на повышение стоимости исходных материалов.Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является капсула для ввода реагентов в металлический расплав путем выстреливания в жидкий расплав с помощью метательного устройства. Капсула содержит головку, крышку, корпус. порошкообраэный реагент, помещенный корпус капсулы и соприкасающийся с ее внутренней поверхностью по всей площади их контакта, т,е, составляет с наполнителем-металлическим порошкообразным реагентом одно целое тело (Япония. Заявка М 55-31814. Публикация 1986 г, 21.08., М 3- 796. Заявлено 15,07.76 г., М 51- 84806 МКИ С 22 В 9/10, С 21 С 1/02. Рис, 1-прототип),Недостатком иэвестной капсули является то, что при вводе таких тел в жидкийа д В - ; - , 4550 55 расплав на поверхность капсулы намерэает слой охлажденного расплава, Вследствие этого, а также больших величин критерия БиО, которая может быть выражена форму- лой где а - коэффициент теплоотдачи от жидкого расплава к наружной поверхности капсулы; д- радиус капсулы;А - средняя теплопроводность материала капсулы и реагента, время расплавления капсул возрастает и может превысить длительность пребывания капсул в контакте с жидким расплавом. Это вынуждает ограничивать . размер капсул, массу отдельной капсулы и массовую скорость ввода капсул. В соответствии с законами теплофиэики тела; имеющие В0,1, относятся к массивным, для которых характерным является большая длительность нагрева и расплавления, При увеличении продолжительности расплавления материала оболочки капсулы сокращается путь и время контакта порошков реагента с расплавом в процессе их всплывания в толще металла, что снижает степень усвоения вводимых реагентов, стабильность и точность легирования.Цель изобретения - сокращение продолжительности расплавления оболочки капсул, повышение степени усвоения вводимых реагентов, стабильности и точности легирования,.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе ввода реагентов в металлический расплав, включающем выстреливание в жидкий металл с помощью метательного устройства капсул, содержащих головку, крышку, корпус, порошкообразный реагент, помещенный корпус капсулы, отделен от внутренней поверхности корпуса капсулы по всей площади их контакта зазором величиной 0,1 - 3,0 мм, который заполнен теплоиэоляционным материаломс коэффициентом теплопроводности 0,02-0,70 Вт/м град (см, чертеж). Благодаря наличию зазора 1, заполненного малотеплопроводным веществом или материалом, отвод тепла от оболочки вглубь капсулы снижается во много раз. Поэтому тонкая металлическая оболочка капсул (толщина 0,4-1 мм) в процессе нагрева ведет себя как отдельное тонкое тело, имеющее малое значение критерия В (менее 0,1). Вследствие этого материал оболочки как тонкое тело быстро прогревается,5 10 15 20 25 30 35 40 исключается намерзание на ней корочки затвердевшего расплава. резко сокращается время расплавления оболочки капсулы. Ускоренное расплавление оболочки обеспечивает поступление находящегося в корпусе 2 капсулы реагента 3 в жидкий расплав в точке максимального эаглубления капсулы. Это увеличивает до максимума путь, проходимый порошками в металле при их всплывании, а также время контакта порошков реагента с расплавом,Следствием этого является повышение степени усвоения вводимых материалов,стабильности и точности легирования расплава. Толщина зазора 0,1 - 3 мм отвечает условию минимального отвода тепла от стенок корпуса капсулы через зазор в объем реагента, находящегося внутри капсулы, при использовании в качестве теплоизолирующего материала широкого класса веществ и материалов, начиная от газов и заканчивая твердыми огнеупорными материалами с пористым строением. Нижнее значение зазора относится к случаю, когда промежуток между корпусом капсулы и порошкообразным наполнителем заполнен газом. теплопроводность которого по сравнению с жидкостью ипи твердым материалом на несколько порядков меньше и лежит в пределах 0,01-0,10 Вт/м град. При меньшем значении величины зазора теплоотвод от стенок капсулы к реагенту начинает заметно расти, что способствует увеличению продолжительности расплавления капсулы, Верхнее значение зазора относится к применению теплоизоляционных материалов в виде твердых тел (например, картона, глины, асбеста, ткани и т.д,), теплопроводность которых лежит в пределах 0,02 - 0,70 Вт/м град. Это влечет за собой необходимость увеличения толщины зазора и теплоизоляционного слоя. Дальнейшее увеличение толщины слоя сверх 3 мм, хотя несколько снижает интенсивность отвода тепла от поверхности внутрь капсулы, является нежелательным, так как уменьшает полезный объем капсулы и количество реагента. содержащегося в капсуле.Изложенные положения были подтверждены результатами экспериментов. Опыты показали. что толщина изоляционного слоя 0,1 - 3,0 мм соответствует достижению наилучших технико-экономических показателей. Применение в качестве теплоизоляционных материалов различных сред, имеющих коэффициент теплопроеодности в пределах 0,02-0,70 Вт/м град, охватывает область от газов до материалов, обычно при 2000333меняемых для тепловой изоляции, Эти материалы относительно недороги и недефицитны,.что имеет важное практическое значение.Нижнее значение коэффициента теплопроводности 0,02 Вт/м град. принадлежит воздуху. Его использование в качестве слоя, замедляющего перенос тепла от поверхности стенки капсул в обьем находящегося в ней реагента, является наиболее рациональным, поскольку в процессе размещения реагента капсуле зазор между реагентом и внутренней поверхностью заполняется воздухом автоматически, не требуя никаких дополнительных мер. Использование аргонз, обладающего несколько меньшим коэффициентом теплопроводности (0,014 Вт/м град,) по сравнению с воздухом с позицией сокращения отвода тепла, предпочтительнее. Однако заполнение зазора зргоном требует герметизации капсулы и наличия специального оборудования, что удорожает стоимость изготовления капсул, Поэтому применение воздуха более целесообразно, чем зргонз, не говоря уже о. других газах, обладающих окислительным потенциалом по отношению к материалу наполнителя (диоксиды углерода и водорода).Верхнее значение коэффициента теплопроводности отвечает условию применения глин и других огнеупорных материалов, имеющих повышенное значение коэффициента теплопроводности, равное 0,7-1,05 Вт/м град. Эти значения близки к коэффициенту теплопроводности порошков различных ферросплавов, изменяющемуся в зависимости от марки сплава и пористости в пределах 0,9 - 2,8 Вт/м град, Поэтому применение в качестве теплоизоляционных материалов твердых тел и веществ с коэффициентом теплопроводности выше 0,7 Вт/м град слабо сказывается нз уменьшении отвода тепла и не дает положительных результатов,П р и м е р. Предлагаемый способ ввода реагентов о металлический расплав опробовали нз опытах в индукционной печи, Рзс 5 10 15 20 25 30 35 40 45 плзв имел температуру 1600 в 16 С, химсостав металла отвечал стали 3. Капсулы изготавливали из стали 08 КП с толщиной оболочки 0,5 мм на трубосвврочном стэне. Диаметр капсул составлял 50 мм, длина 650 мм. Величина зазора (от внутренней стенки капсулы до порошкообразно а оеагентв) составляет 0,1 мм. В качестве теплоиэоляционного вещества испольэовали воздух с коэффициентом теплопроводности 0,02 Вт/м град. Наполнитель - порошкообраэный силикокальций СКфракции 0,5 мм, Капсула введена с помощью пневматическогометательного устройства. Время расплавления капсулы составляет 6,3 с. Степень усвоения кальция металлом равна 12,8,Данные экспериментов (примеры 5-9) и прототипа (1-4) приведены в таблице.Кзк видно иэ таблицы, в 3-6 раэ сокращается время растворения капсулы в жидком расплаве, повышается на 25-50 степень усвоения высокорезкционных элементов (типа кальция), а также в 2-3 раза снижаются колебания степени усвоения элементов и повышается точность легирования на 30-45, Применительно к обработке стали силикокальцием зкономия за счет лучшего испоаьзовэния кальция и сокращения его расхода составляет 0,3-0,6 руб./т стали. Одновременно с этим улучшается изотропность свойств металла и повышается стабильность механических свойств металла в пределах плавки и от плавки к плавке,Формула изобретения Капсула для вводареагентов в металлический расплав, состоящая из корпуса с помещенным внутрь порошкообрвзным резгентом, головки и крышки, о тл и ч в ющ а я с я тем, что, С целью сокращения времени расплавления корпуса, повышения степени усвоения вводимых реагентов, стабильности и точности легирования, внутренняя поверхность корпуса капсулы отделена от порошкообрвзного реагента по всей площади их контакта зазором, равным 0.1-3,0 мм, заполненным теплоизоляционным материалом,2000333 цца зазора./Врем цось лицриил металл расллаь Среди болочи уселе сьецецьза оуьи зао еццоГ ецил иапо оуса ульф ц ььриьло М уустау Зазор То же 4 3ат "Патент", с Уж 1 гч 1 л К ОУОГ Произ ддгельски тбеьно Состави Редактор М.Стрельникова Техред М0,05 0,10 0.50 2,50 0.06 0,10 0.50 0,10,901.95 0.13 1,70 2,30 290 0,09 0.20 0.60 1,50 6,9 6,6 6,1 6.0 ло лемецтему зсць,оьц К коле 5 ацил сьеццц усаоецие элмецуа ло объему