Дефосфорирующая смесь

) С 21 С 7/064 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Угле родс оде ржащий 4-45 ношение карб а или смеси атериалэто."1 ГОлярпое Го щелочного мета нд л 55-9 металлов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к дефосфорациижидкой стали, легированной марганцем,и может быть использовано при изИзобретение относится к металлургии, в частности к дефосфорации жидкой стали, легированной марганцем,и может быть использовано при изготовлении высокомарганцевой стали.Целью изобретения является повышение степени дефосфордции марганцевой стали при пониженном угаре мар-ганца и снижение расхода дефосфорирующей смеси,Предлагаемая дефосфорирующая смессодержит карбонат щелочного металлаили смесь карбонатов щелочных металов и углеродсодержащий материал приследующем с оо тношении компонентов,мас.%;Карбонат щелочногометалла или смеськарбонатов щелочных готовлении высокомарганцевои стали.Цель изобретения - повышение степенидефосфорации марганцевой стали припониженном угаре марганца и снижениерасхода дефосфорирующей смеси. Дефосфорирующа я смесь содержит, мас .%:кдрбонат щелочного металла или смеськ а рб опатов щелочных металлов 55-96и углеродсодерждщий материал 4-45при молярном соотношении карбонатащелочного металла или смеси карбонатов щелочных металлов к углероду углеродсодержащего материала, равном1; (0,5-5), Применение смеси позволяетосуществить дсфосфорацию стали до55-58%, снизить угар марганца до2,4-26% и снизить расход смеси наобработку стали нд 30%. 2 табл,рбондтов щелочных металлов к угл роду углеродсодержащего мдтеридлд должно быть рдвно 1; (О, 5 - 5В качестве углеродсодерждщих ма-. териалов могут быть использованы пь 1- левпдные отходы коксохим 11 ческого или электродного и ро иэв одс тв д.Карбондт щелочного металла может быть здмс иен отходом специальных произв одс тв, представляющим с обо й смесь карбонатов щелочных металлов,Введение углеродсодержащих матери алов в состав смеси обеспечивает зф" фект восстд ов 11 дел 111 дофосфордц 11 и за счет образования прочных фосфидов щелочных металлов типа Ме 1 Р с после 1579932 4дующим удалением их в шлак или в газовую фазу.Механизм дефосфорации при использовании.предлагаемой смеси следующий:5МеСО + 2 С = Ме + ЗСО;ЗМе + Р = МеР;ЗМеСОЗ + 6 С + 2 Р = 2 МеР + 9 СО.10Восстановительный характер реакции дефосфорации предотвращает окис"ление марганца в обрабатываемом предлагаемой смесью расплаве, а такжепозволяет проводить процесс дефосфо-,15рации без предварительного обескрем"нивания, вследствие чего расход дефосфорирующей смеси по сравнению сизвестной снижается в 1,5 - 2,0 раза. Снижение расхода дефосфорирующей 2 Осмеси и значительный переход продуктов реакции в газовую фазу обеспечивает малое шлакообразование в процессе дефосфорации предлагаемой смесью.Выделение-окиси углерода в процессе дефосфорации приводит к интенсивному перемешиванию объема металла,усреднению его химсостава и улучшениюкинетики реакции дефосфорации.Граничные значения компонентов 30обусловлены их влиянием на процессдефосфорации,При обработке расплава высокомарганцевой стали смесью при малярномсоотношении карбоната щелочноземель;ного металла и углерода углеродсодержащего материала 1:0,4 и менее реакция дефосфорации идет по окислительному типу. При этом окислительный характер реакции дефосфорации приводит 40к снижению содержания марганца в получаемой стали, а степень дефосфорации находится на уровне известноготехнического решения.Обработка расплава смесью при молярном соотношении карбоната щелочного металла и углерода углеродсодержащего материала более 1:5 хотя и обес"печивает высокую степень дефосфорации, но приводит к науглероживаниюрасплава, что значительно снижаетпрочностные и некоторые эксплуатаци"онные свойства стали. Дефосфорирующую смесь для высоко 55 марганцевой стали подготавливают и испытывают следующим образом.Карбонат щелочного металла (натрия, калия, лития) смешивают любьм известным способом е углеродсодержащим материалом, а именно с отходом электродного или коксохимического производства - углег рафитовой пылью, причем молярное соотношение карбоната щелочного металла и углерода углерод- содержащего материала в смеси варьируют в пределах от 1:0,4 до 1:6, что в процентном соотношении составляет, мас.%: карбонаты щелочных металлов55-96; углеродсодержащий материалы 4-45. Полученной смесью в количестве 20 кг на 1 т металла обрабатывают расплав высокомарганцевой стали, выдерживают в течение 3 мин, после чего скачивают шлак и разливают сталь по Формам, Сталь анализируют на содержаниее Фоефо ра, ма рг анца и друг ихэлементов и подвергают испытаниямлитые образцы на ударную вязкостьпри положительной (+20 С) и отрицательной (-60 С) температурах.Результаты анализов и испытанийприведены в табл. 1,Одновременно проводят опыт по деФосфорации высокомарганцевой сталикарбонатом натрия согласно известному техническому решению (табл. 1,опыт 1),Из таблицы видно что при содержании в исходном металле фосфора0094, а марганца 12,6 мас.% введение дефоефорирующей смеси при молярном соотношении карбоната натрияи углерода 1;(0,5-5) обеспечивает степень дефосфорации получаемой стали от 21,3 до 54,2% при показателях ударной вязкости 1,27 - 3,42 МДж/мпри положительнои температуре(+20 С) и 0,60 - 2,18 МДж/м при отрицательной температуре (-60 С), приэтом потери марганца за счет окисления составляют 3,2-26,2% (табл. 1,опыты 3-5),Оптимальным соотношением карбоната натрия и углерода углеродсодержащего материала является 1:2, приэтом степень дефосфорации стали составляет 542% при низком угаре марганца - 3,2%, Полученная сталь содержит 1 2,2 мас,% марганца при остаточном содержании Фосфора 0,043 мас.% и имеет высокие показатели ударной вязкости: 3,42 МДж/мпри положительной температуре +20 С н 218 МДж/м при отрицательной температуре (-60 С).При обработке расплава высокомарганцевой стали смесью при молярном5 1 г соотношении карбоната натрия и углеродсодержащего материала 1:0,4 реакции дефосфорации идут по окислитель- ному типу, как и в случае применения известной дефосфорирующей смеси. При этом вследствие большего сродства к кислороду кремния дефосфорирующая смесь расходуется прежде всего на его окисление, что приводит к снижению с теп ен и дефо сфора ции до 13, 87. Окислительный характер реакции дефосфорации приводит также к снижению содержания марганца в получаемой с тали ( угар ма рганца дос тига ет 35,7 Х), В результате показателиударной вязкости при положительной+20 С и отрицательной (-60 С) температурах с ос тавляю т 1, 03 и 0,41 МДж/м, соответственно (табл. 1,2опыт 2), Обработка расплава смесью при молярном соотношении карбоната натрия и углерода углеродсодержащего материала 1:6 хотя и обеспечивает достаточно высокую степень дефосфорации (25, 53 Х) при йеэначительном угаре марганца (2,47.), но приводит к науглероживанию расплава, что значительно снижает прочностные и некоторые эксплуатационные качества.Обработка расплава высокомарганцевой стали карбонатом натрия с расходом 40 кг на 1 т металла согласно известному техническому решению не обеспечивает достаточно высокую степень дефосфорации, кроме того, содержание марганца в этом случае снижается с 12,6 до 7,3 мас.7, (угар марганца достигает 42,1 Х), Полученная сталь имеет невысокие показатели ударной вязкости: 0,84 МДж/мпри положительной (+20 С) и 0,32 МДж/м при отрицательной (-60 С) температуре, Таким образом, известное техническое решение по всем показателям уступает предлагаемому решениюРезультаты обработки высокомарганцевой стали дефосфорирующей смесью, состоящеи из карбоната калия и углерода углеродсодержащего материала при молярном соотношении компонентов 1;(0,4 - 6) (табл. 1, опыты 7-11), а также смесью, состоящей из карбоната лития и углерода углерод- содержащего материала при молярном соотношении компонентов 1:(0,4-6) (табл. 1, опыты 1 2-1 6), по прочностньм характеристикам, степени дефосфорации и угару марганца сопоставимы79932 б 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 с результатами аналогичных опытов(табл. 1, опыты 2-6), по дефосфора"ции высокомарганцевой стали смесью,состоящей из карбоната натрия и углеродсодержащего материала при молярном соотношении компонентов:(0,4-6), и подтверждают выводы отом, что введение дефосфорирующей смеси при молярном соотношении карбоната щелочного металла и углерода углеродистого материала 1: (0,5-5) обеспечивает высокую степень дефосфорации припониженном угаре марган" ца и снижение расхода дефосфорирующей смеси, при этом оптимальным соотношением ка рбоната щелочного металла и углерода углеродсодержащего материала является 1:2.В качестве углеродсодержащего материала в составе дефосфорирующей смеси возможно применение электродного боя, электродной массы, крошки графитовой, мелких фракций, кокса металлургического, отходов термоантрацита или антрацита и других материалов, Во всех перечисленных веществах содержание углерода составляет 95,5-98,6 Х, кроме того, содержатся: кремний 0,03 - 1,4 мас, , сера 0,15- 2,0 мас,7, Наличие в составе углеродистых материалов кремния, серы и других примесей в этих количествах не оказывает влияния на пропесс дефосфорации и на свойства высокомарганцевых сталей, что подтверждается примером, приведенньм в табл. 2.В качестве примера, подтверждающего эквивалентность углеродсодержащих материалов для процесса дефосфорации, используют карбонаты натрия и калия с различными углеродистыми материалами при оптимальном соотношении Как видно из табл, 2, механические свойства стали, степень дефосфорации и угар марганца при использовании различных углеродсодержащих материалов находятся на одном уровне.Использование данной смеси для дефосфорации высокомарганцгвой стали позволяет осуществить глубокую дефос-. форацию стали (до 55-58 Х), снизить угар марганца до 2,4-26 Х эа счет обеспечения восстановительного характера дефосфорации при расходе дефосфорирующей смеси, не превышающем 20 кг/т металла.1579932 Таолнца 1,Содерванне элементов в стали, нас .2 Степень дефорнацнн,Угар марганца, х ав дефос Рлрунаер смесн Распарная вязкость, а/н прн температуре, С до обработкн осле обре рном со оаеннн Углеро углеро днстмд матарн ал Угле о ната 094 098 10, 094 , 094 ,094 0,98 1,0,98 1,098 1,4, 00 4,00 58 44 3,3,06 12,606 12,6 12,1 0,052 О,В 12,2 0,076 0,9 15 3,2 0,42 Использование предлагаемой смеси не встречает затруднений из-за отсутствия в ее составе дорогостоящих или дефицитных компонентов. Формула иэобре тения Дефосфорирующая смесь, содержащая карбонат щелочного металла или смесь карбонатов щелочных металлов,.о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с це" лью повьпйения степени дефосфорации марганцевой стали при пониженном угаре марганца и снижения расхода дефосфорирующей смеси, она дополнительно содержит углеродсодержащийматериал при следующем соотношениикомпонентов, мас.7.:5Карбонат щелочногометалла или смеськарбонатов щелочныхметаллов 55-96Углеродсодержащийматериал 4-45при этом молярное соотношение карбоната щелочного металла или смесикарбонатов щелочных металлов к углеРоду углеродсодержащего материаларавно 1: О,5 - 5,1 1 3 м 1 1 Цо аао ф дЮ 1-1 О бО лЕом Ооо ОЕд Е чс К О "е к 2 ыод "аХ ХЛ З ИЬб Е МГ.