Комплексный материал

О П И С А Н И Е 11926024ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистически кРеспублик(53)М. Кл. С 21 С 7/06 9 ВРвретеккеМ кеятет СССР ае деии изобретение и еткрыткв(53) УДК 669,185. ,25(088.8) В. И. Довгопол, Д. Н. Худокормов, С, Н, Леках, А; М. Скребцов, Ю.П, БелыйА,А.филиппенков, Н. Л, Емельяненко, В.ф. Дурандин, О, А, Белый,В. А. Гольаитейн, Б. А. Боковиков, Ю. ф. Гоголев) В. М, Климов)Л, А. Смирнов и В. ф. КислицынБелорусский ордена Трудового Красного Знамени политехническийинститут, Уральский научно-исследовательский институт черныхметаллов, Чебоксарский завод промышленных тракторов и Всесоюзныйнаучно-исследовательский институт металлургической теплотехники(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 Онако указанный комплексный материал является весьма дорогостоящим и не обеспечивает получения стали высокого качества.Наиболее близким к предлагаемому по составу элемейтов и достигаемому результату является комплексный материал Г 2, который содержит компоненты при следующем соотношении компсжентов, вес.%:Окислы железаОкислы ванадияОкислы кремнияОкислы кальция 2Восстановленное железо 60-80Углерод 1,0 3,0Недостатком известного комплеасногоматериала является повышенная сжорость ф вторичного окисления восстановленногожелеза при хранении и.;плавке при нижнем пределе содержания углерода, повышенный расход электроэнергии и прода- жительность плавки при верхнем пределе 1 о по углероду вследствие необходимостипроведения длительного окислительногопериода при выплавке среднеуглеродисчыхсталей.Целью изобретения является снижениескорости вторичного окисления восстановленного железа и сокращение продолжтельности плавки.Поставленная цель достигается тем,что комплексный материал, содержащийвосстановленное железо, окислы ванадия,кремния, кальция, железа и углерод,имеет форму сферических двухслойныхгранул диаметром от 5 до 20 мм, в24 15 3 9260 поверхностном слое которъи находится 30-80% углерода в виде частичек пироуглерода, а остальная часть углерода распределена равномерно в центральном ядре и поверхностном слое в виде хими ческого соединения с железом (цементит), при этом комплексный материал донопнитепьно содержит окислы титана при следующем соотношении компонентов, вес,%: восстановленное железо 70-80; окис- о 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 ф 3 а 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 вопяет легко дозировать комплексный материал, вводить его нейрерьрщо 9 процессе плавки стали через доцФйааепьное отверстие в своде и тем сауаяМ .сокращать продолжительность плавки и расход 25 электроэнергии. Двухспойность комплеконого материала обеспечивает защиту воостановлерного железа от окисления при хранении и плавке. Известно, что восста-, новленное железо имеет развитую порно- ЗО тость, достигающую 50%, Наличие большой активной поверхнбсти приводит г к интенсивному окислению восстановленного железа при комнаппах температурах в случае попадания атмосферной влаги, а ЗЗ также при нагреве в окислительной атмосфере плавильного атрегата (дуговой электропечи). Расположение частичек пироуглерода в поверхностном слое резко сокращает40 открытую пористость восстановленного железа, снижая тем самым доступ окис лителя к поверхности реакции. Помимо этого в процессе нагрева комплексного материала при плавке стали пироуглерод, взаимодействуя с кислородом и двуокисью углерода, содержащимися в плавипьномобьеме печи, образует защитную газовую оболочку окиси углерода, препятствующую вторичному окислению восстановлен- ф ного 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 4частичному довосстановлению окислов железа за счет реакции прямого и косвенного (через газовую фазу восстановления.Углерод, находящийся в гранулах в виде цементита, снижает температуру плавления комплексного материала, увеличивая тем самым скоррсть плавления шихты и сокращая длительность плавки, Существенным преимуществом предлагаемого комплексного материала передВ известным является возможность его применения в больших количествах при вып-. павке 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 углерода в поверхностном слое комплексного материала установлены экспериментально. При содержании менее 30% пироугперода наблюдается ускоренное вторичное окисление при хранении и плавке комплексного материала. Наличие более 80%, пироугперода в поверхностном слоетрудно 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 окислы кремния и кальция ограничены по нижнему пределу ввиду экономической нецелесообразности более глубокого обогащения концентратов, по верхнему - исходя из увеличения количества шлака и 5 расхода электроэнергии на плавку.П р и м е р, Выплавка низколегирь. ванной стали марки 45 ФЛ осуществляется. в кислой электродуговой печи емкостью 6 т, Легирование осуществляется О путем введения в металлозавалку извест 24 6ного комплексного материала и предлагаемого при нижнем, верхнем и среднемсодержания компонентов, Величина добавки 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,Комплексныйматериал Скорость окисения восствн енного желе при хранениив месяц Расход электроэнергии, условные единицы 3 0 звестный Предлагаемыйпри содержакомпонентов 9 0 ижний предеВерхний пре 8 92 Как видно иэ таблицы, применение вводиться, например, при обработке компредлагаемого комплексного материала плексного материала в атмосфере природ- позволяет снизить скорость окисления вос-ного газа либо окиси углерода, а также55становленного железа при хранении и ппвв- за счет вводв любых других углеродсо ке. Зв счет этого.,а также эа счет совм . держащих компонентов в процессе мателщения периодов расплавления шихты и окно- лизации комплексного материала. При лительного ускорения доводки стали по этом образование двухслойных, гранул, химическому составу сокращается продоп- например в атмосфере окиси углерода,40жительность плавки и расход электроэнер- происходит в два этапа, Нв первом этапе, гии, Достигается также уменьшение разь- называемом индукционным перидом, обедвния футеровки электропечи и некоторое разуются карбиды железа (цементит) увеличение содержания ванадия и стали, равномерно по всему сечению гранулы. Показатели плавки могут быть еще более . Затем на поверхностном слое раэвивает 45повьпиены при организации непрерыв ся реакция разложения окиси углерода, загрузки комплексного материала в катализируемая цементитом, с отложением вую печь. Концентрации титана в ст пироуглерода в порах гранул.составляет 0,01-0,05%, Предлагаемый комплексный материалПолучение предлагаемого комплексного наиболее рационально применять при выпмвтериала может осуществляться по из50лавке низколегированных сталей в дуговых вестным схемам металлизации природно- печах в литейных. цехах машиностроитель- легированных рудных концентратов, вклю- ных и металлургических заводов,чающим окомкование на тарельчвтых гра- Применение данного комплексного мвнуляторвх и восстановление железа в швх- териала позволяет легировать стали ванатных либо вращающихся печах с помощью дием и титаном без применения специ 55газового либо твердого восстановителя, альных ферросплавов, снизить скорость йпя получения двухслойных окатышей пи- вторичного окисления железа при хранении роуглерод в поверхностный слой может данного материала и способствует в си нойдуг офали926024 Составитель, А. ПруссРедактор С. Тимохина Техред А,Бабинец Корректор Л. Вокшан Заказ 2891/9 Тираж 587 Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и.открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5тЕ ВЮаевеав фвФилиал ППП."Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лу своей технологичности снижению общей продолжительности плавки. Все этоможет 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 щ и й с я тем, что, с целью снижения скорости вторичного окисления восстановленного железа и сокращения продолжительности плавки, он имеет фор 15 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- ф 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.