Брикет для легирования стали

Союз Советск ихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗЬВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53)М. Кл. С 21 С 7/076 3 Ъоударстекииый комитет СССР ао делам изаоретеиий и открытий(72) Авторы изобретения Челябинский политехнический институт им. Ленинскогокомсомола, Брянский институт транспортного машиностроения.и Производственное объединение "Брянский машиностроительныйзавод"(54) БРИКЕТ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ Изобретение относится к черной металлургии, в частности к смесям для рафинирования стали. Известна экзотермическая смесь длялегирования стали 11, содержащая ва- знадиевый шлак, алюминий, кремний.икальций в следующем соотношении, вес.3:Ванадиевый шлак ОсноваАлюминий 8-16Кремний 4-12Кальций До 5Недостатком смеси является низкаяподвижность образующегося шлака ивследствие этого низкая степень избвлечения ванадия.Известна также экзотермическаясмесь для легирования стали ванадием 2, содержащая компоненты в следующем соотношении, вес.3:Алюминий 8-16Кремний 4-12Кальций До 5 Окись кальция 8-15Ванадиевый шлак ОстальноеНедостаток смеси состоит в том, что при использовании окиси кальция для разжижения шлака металл насыщается водородом, так как окись кальция обладает высокой гигроскопичностью.Наиболее близкой по достигаемому эффекту является экзотермическая смесь для легирования металлов 3, содержащая окислы ванадия в составе ванадиевого шлака, алюминий, кремний в составе силикокальция, плавиковый шпат (фтористый кальций), титан и бихромат калия (калиевый хромпик) в следуЮщем соотношении, вес.3:Ванадиевый шлак ОсноваАлюминий 5,3-13,9Силикокальций 10,5-20,8Плавиковый .шпат 5-15Титан 1-3Бихромат калия 0,03-0,05Недостаток смеси состоит в том, что применение в качестве ванадийсо 889720 4( 40 45 50 держания жидкого стекла выше 74 приводит к загрязнению шлака постороннимйпримесями, содержащимися в жидкомстекле.При использовании смеси порошков держащего вещества ванадиевого шлака с относительно низким (13-26/) содержанием окислов ванадия затрудняет процесс легирования стали ванадием, например, при электрошлаковом переплаве (ЭПШ). Примеси, содержащиеся в ванадиевом шлаке, существенно изменяют технологические свойства шлака и приводят к нарушению электрического и теплового режима плавки. Использование смеси данного состава в порошкообразном виде при введении в кристаллизатор приводит к интенсивному окислению восстановителей кислородом воздуха, что существенно снижает степень извлечения ванадия из его окислов.Целью изобретения является .увеличение степени извлечения ванадия из окислов.Цель достигается тем, что брикет , для легирования стали, содержащий окислы ванадия, алюминий, кремний, фтористый кальций и калиевый хромпик, дополнительно содержит марганец и жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, вес.Ф:Окислы ванадия 30-55Алюминий 20-ЙОКремний 2-28Марганец 2-28Фтористый кальций 2-10Жидкое стекло 5-7Калиевый хромпик 03-1,0Использование в качестве ванадий- содержащего сырья окислов ванадия уменьшает расход легирующей смеси и уменьшает, например, при ЗШП загрязнение рабочего флюса примесями из легирующей смеси. Введение в состав брикета 30-553 окислов ванадия позволяет легировать сталь ванадием в широком диапазоне концентраций, Уменьшение количества окислов ванадия ниже 30/ снижает интенсивность процесса легирования стали ванадием. Содержание в брикетах окислов ванадия более 553 приводит к необходимостииметь большое количество восстановителей и, как следствие этого, к выделению большого количества тепла инарушает тепловой режим плавки ЭШП.При содержании алюминиевого порошка в составе брикета менее 20 невозможно обеспечить полное восстановление ванадия из его окислов, Содержание алюминия выше 40 приводит к повышенному расходу алюминия и увеличению его концентрации в металле. Введение в состав брикета 20-103 алюмиО 15 2 О 25 5 О 35 ния обеспечивает достаточно полное восстановление окислов ванадия и оптимальное содержание в металле алюминия,Наличие в составе брикета 2-283 марганца позволяет получить высокую степень извлечения ванадия вследствиетого, что марганец, растворяя восстановленный ванадий, уменьшает его активность в образующемся сплаве и смещает реакции в сторону образованияванадияПри содержании марганца менее 2 активность ванадия в сплаве высока, вследствие чего затрудняетсяпроцесс его восстановления, При увеличении количества марганца более 284снижается термичность брикета, чтоприводит к повышению вязкости образующегося шлака и уменьшению степени извлечения ванадия,Кремний, как и марганец, растворяет восстановленный ванадий и, крометого, может восстанавливать окислыванадия. При растворении ванадия вкремний образуются силициды ванадия.что способствует уменьшению активности ванадия и, следовательно, повышению его извлечения из окислов. Присодержании кремния в составе брикета.менее 2 Ф образование силицидов затрудняется. При увеличении количествакремния более 28 снижается термичность смеси и уменьшается степень извлечения ванадйя.Содержание в составе брикета 2- 10/фтористого кальция интенсифицируетпроцесс алюминотермического восстановления вследствие растворения окис-,ной пленки на поверхности алюминия.При введении в состав брикета менее 2/ фтористого кальция интенсификация процесса восстановления не наблюдается. При содержании более 10 фтористого кальция снижается термичность смеси, так как часть выделяющегося при реакции тепла, расходуется на расплавление фтористого кальция,Содержание жидкого стекла менее 5 Ф недостаточно для получения плотного прессованного брикета, Увеличение соалюминий в значительной степени окисляется кислородом воздуха, вследствие чего уменьшается использование алюминия и извлечение ванадия из его окисТаблица 1 Количество компонентов в составах, вес.4 Состав 55 16 31,7 22,5 2 10 3 Ц20 30 М 20 28 Окислы ванадияАлюминийКремнийМарганецфтористый кальцийЖидкое стеклоКалиевый хромпик 9 9 5 6 228 2 10 2 5 7 б 0,3 0,5 10 10 100 100 100 100 100 5 8897лов. При использовании брикетов реакция восстайовления протекает в локальном объеме брикета, что увеличивает степень полезного использованияалюминия и повышает извлечение ванадия из его окислов.Введение в состав брикета 0,3- 13калиевого хромпика, обладающего пассивирующими свойствами, исключаетразрушение окисной пленки алюминия щпри изготовлении брикетов с использованием в качестве связки водныхрастворов жидкого стекла и способствует более полному использованиюалюминия в окислительно-восстановительных реакциях. При уменьшении калиевого хромпика менее 0,3 пассивирующее влияние его не наблюдается.При увеличении количества хромпикаболее 14 возможно загрязнение сталихромом, восстанавливающимся из хромпика.Ингредиенты смеси в порошкообразном виде дозируют, перемешивают ибрикетируют. Брикетированную смесьподвергают сушке при 100- 150 С.П р и м е р.,Порошкоооразные материалы перемешивают, брикетируют и просушивают при 100-150 С,В табл. 1 представлен состав полу- зфченных брикетов.Для изготовления брикетов используют техническую пятиокись ванадия ссуммарным содержанием низших окислов,равным 283. Опробование брикетов 1-5проводят при электрошлаковом переплаве. На установке ЭНП с кристаллизато 20 бром диаметром 50 мм переплавляют 5.электродов, изготовленных иэ углеродистой стали, следующего состава,ванадий 0,03, алюминий 0,01, кремний0,08, марганец 0,09, железо и примеси - остальное.Переплав проводят под флюсом АНфб(304 окиси алюминия и 703 фтористогокальция). В процессе переплава на поверхность флюса присаживают брикетыукаэанных составов. Масса наплавляемо.го слитка 1500-1700 г. Расход брикетов 8-10 г,В полученных слитках определяютсодержание ванадия, алюминия, кремния и марганца. В табл. 2 приведенырезультаты этих определений. Для сравнения по аналогичной методике наплавляют слиток с использованием известной смеси. Компоненты взяты в следующем соотношении, вес.:Ванадиевый шлак 62Алюминий 12Силикокальций 15Плавиковый шпат 9,95. Титан 1,0Бихромат калия 0,05Расход смеси 19 г. После переплава содержание ванадия, алюминия и кремния составляет 0,10; 0,02; 0,18 со" ответственно. Усвоение ванадия 933.Таким образом, предлагаемый состав брикетов позволяет получать более высокое извлечение ванадия из его окислов, а также легировать металл ванади, ем при меньшем расходе легирующей смеси.889720 Таблица 2 Содержание элементов, 3 Составы Ванадий Алюминий Кремний Марганец Извлечениеванадия 0,1430,1370,190,17 0,17 0,020,015 0,10 0,09 0,25 0,10 0,14 0,021 0,09 0,11 0,01 0,14 0,03 0,15 0 13 Кремний 2-2820 Марганец 2-28фтористый кальций 2-10Жидкое стекло 5-7Калиевый хромпик 0,3-1,0Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 276427, кл. С 22 С 35/00, 1968.2. Авторское свидетельство СССРй.368343, кл. С 22 С 35/00, 1973.30 3. Авторское свидетельство СССРМ 490842, кл. С 21 С 7/00 1975 формула изобретения Составитель В. БреусРедактор И. Митровка .Техред Э,фечо 1Корректор М, Шароши Заказ 10900/45 Тираж 621 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Брикет для легирования стали, содержащий окислы ванадия, алюминий, кремний, фтористый кальций и калиевый хромпик, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения степени извлечения ванадия из окислов, он дополнительно содержит марганец и жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, вес,Ф:Окислы ванадия 30-55Алюминий 20-40 98 95 95 97 98