Способ изготовления комплексных лигатур с титаном и магнием

)5 С 22 С 3.3 ЕТЕНИЯ Б Я КОМПЛЕКИ МАГНИЕМ металлургии, комплексных росилиция, в редыдущеи пори этом процесс с титана к крем- пределах 0,12- ветственно, а расплаве - 1,43- новую лигатуру ение 2-15 мин, а ковш со скоров ферросилицийусловия рациокак в процессе и при ее примеОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Институт черной металлургии(56) Кожевников Г.Н., Зойко А.П. и Рысс М.А.Электротермия лигатур щелочно-земельныхметаллов с кремнием, М.: Наука. 1978,с. 224,Желтов Д,ДСолошенко В.П., ЛихачевА,Г. и др. Опробование производства кремниймагнийтитановой лигатуры. - Сталь.1984, МЗ, с,31 - 32.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНСНЫХ ЛИГАТУР С ТИТАНОМ(57) Изобретение относитсяконкретно к производствуферросплавов на основе фе Изобретение относится к металлургии, преимущественно к производству комплексных ферросплавов на основе ферросилиция, в частности к получению лигатур с титаном и магнием.Цель изобретения - повышение усвоения титана и магния и снижение химической неоднородности лигатуры,Способ заключается в том, что магний вводят в расплав при 1380-1570 С в количестве 50-108 кг/т отдельными порциями массой 0,06-0,21 от общей массы магния с интервалом времени между присадками отдельных порций, равным продолжительночастности к получению лигатур с титаном и магнием. Цель изобретения - повышение усвоения титана и магния и снижение химической неоднородности лигатуры. Способ включает ввод магния в расплав при 1380 - 1570 С в количестве 50 - 108 кг/т отдельными порциями массой 0,06 - 0,21 от общей массы магния с интервалом времени между присадками отдельных порций, равным продолжительности полного растворения предыдущей порции плюс 0,8 - 2,3 мин, При этом процесс ведут при соотношении масс титана к кремнию и магния к кремнию в пределах 0,12-0,22 и 0,10-0,15 соответственно. Отношение массы ферросилиция к массе кремния в расплаве равно 1,43 - 2,04. После выдержки готовой лигатуры в ковше в течение 2 - 15 мин сплав переливают в другой ковш со скоростью 2,1 - 7,8 т/мин. Способ обеспечивает повышенное усвоение титана и магния на 15 - 18 каждого и уменьшение степени химической неоднородности на 24 - 460. 1 з.п, ф-лы, 1 табл. сти полного растворения и ции плюс 0,8 - 2,3 мин. Пр ведут при соотношении мас нию и магния к кремнию в 0,22 и 0,10 - 0,15 соот ферросилиция к кремнию в 2,04. Кремниймагнийтита выдерживают в ковше в теч затем переливают в другой стью 2,1 - 7,8 т/мин.Количество вводимых элементов определяют из нального их использования изготовления лигатуры, так50 55 нении. Оптимальный режим раскисления, микролегирования и модифицирования стали магнийсодержащими сплавами достигается при условии ввода в сталь определенного количества магния. Установлено, что эффективная обработка стали достигается при использовании сплава с содержанием магния более 2,5, При меньшем содержании магния в лигатуре для ввода в сталь требуемого количества магния необходимо увеличивать расход сплава, что не всегда возможно из-за нерегламентированного содержания кремния и титайа в стали. Кроме того, увеличение расхода ферросплава требует перегрева стали, что экономически нецелесообразно, В связи с указанным, а также учитывая степень усвоения магния в процессе изготовления лигатуры, установленный минимальный расход магния (50 кг/т) обеспечивает получение сплава с содержанием магния более 2,5, Верхний предел расхода магния (108 кг/т) установлен из расчета получения лигатуры с максимально возможным содержанием магния при относительно небольшом его угаре. В случае расхода магния в количестве более 108 кг/т сплава резко увеличивается его угар, что приводит к нерациональному его расходу. Кроме того, применение для обработки стали лигатуры с повышенным содержанием магния сопровождается возрастанием пироэффекта, что приводит к дополнительному увеличению угара не только магния, но и титана.Нижний предел отношения массы магния к массе кремния (0,10) и верхний предел отношения массы титана к массе кремния в расплаве (0,22) выбраны из расчета обеспечения минимально возможного угара элементов при вводе в расплав максимального количества титана и минимально возможного количества угара элементов при вводе в расплав максимального количества титана и минимально возможного количества магния. При отношении массы вводимого маг- ния к массе кремния в расплаве менее 0,10 содержание магния в лигатуре снижается до величин, которые не обеспечивают ее рационального использования. Увеличение отношения массы титана к массе кремния более 0,22 приводит к резкому повышению угара элементов, особенно магния.Верхний предел отношения массы магния к массе кремния (0,15) и нижний предел отношения массы титана к массе кремния(0,12) обусловлены необходимостью получения минимально возможного угара элементов при условии ввода в расплав максимального количества магния и минимального количества титана. Превышение 5 10 15 20 25 30 35 40 45 отношения массы магния к массе кремния (более 0,15) приводит к резкому увеличению угара элементов, особенно титана, Снижение отношения массы титана к массе кремния до величин менее 0,12 приводит к некоторому снижению угара магния, однако получаемая лигатура не находит практического использования в связи с низким содержанием титана в сплаве.При отношении массы ферросилиция к массе содержащегося в ферросплаве кремния (1,43-2,04) обеспечивается получение комплексной кремниймагнийтитановой лигатуры оптимального состава с минимальным угаром элементов, Нижний предел (1,43) упомянутого отношения используют при получении сплава с максимальным содержанием магния и минимальным количе- ством титана, а верхний предел (2,04) - при изготовлении лигатуры с минимальным содержанием магния и максимальным содержанием титана. Применение ферросилиция с отношением массы ферросплава к массе кремния в нем менее 1,43 приводит к резкому увеличению угара титана, а при использовании ферросилиция с рассматриваемым отношением более 2,04 наблюдается резкое увеличение угара магния, что не обеспечивает получения лигатуры заданного состава,Масса вводимых порций магния выбрана равной 0,06-0,21 от общей массы вводимого магния исходя из того, что при массе порций менее 0,06 длительность ввода магния возрастает и требуется значительный запас температуры расплава, Превышение доли вводимого магния более 0,21 может привести к выбросам сплава из ковша в связи с резким увеличением обьема испаряющегося магния.Интервал времени между подачей порций магния, равный продолжительности растворения предыдущей порции плюс 0,8- 2,3 мин, выбран из расчета минимизации времени присадки магния и предотвращения значительных газовыделений, Нижний предел (0,8) используют при вводе минимальных количеств магния. Дальнейшее уменьшение интервала времени между присадками приводит к увеличению газовыделений. Верхний предел интервала времени (2,3) применяют при вводе максимальных количеств магния, Превышение этого предела увеличивает продолжительность присадки магния.Растворение магния происходит за счет тепла ферросплава, подаваемого при 1380- 1570 С. Нижний предел температуры (1380 С) выбран из расчета обеспечения полного растворения магния с минималь 1659513ным газовыделением. При температуре менее 1380 С на стенках ковша могут образоваться настыли, особенно при вводе относительно больших количеств магния, Верхний предел (1570 С) обусловлен резким увеличением угара элементов, Превышение температуры 1570 С приводит к значительному угару не только магния, но и титана, и кремния, что снижает экономическую целесообразность предлагаемого способа,Выдержка кремниймагнийтитановой лигатуры в ковше в течение 2 - 15 мин после ввода магния необходима для предварительного усреднения температуры и химического состава лигатуры, а также для снижения ее температуры перед переливом в другой ковш. Продолжительность выдержки определяется количеством введенного магния, исходной температурой и массой сплава. Минимальное время выдержки лигатуры в ковше (2 мин) используют при вводе минимальных количеств магния, низкой температуре расплава и массе лигатуры в ковше до 3 т, а максимальное (15 мин) - при максимальном расходе магния, относительно высокой температуре расплава и массе лигатуры более 5 т. При выдержке сплава менее 2 мин не обеспечивается достаточное усреднение лигатуры по температуре и химическому составу, что приводит к дополнительному угару элементов при переливе из ковша в ковш и снижению однородности сплава, Увеличение выдержки лигатуры более 15 мин приводит к расслоению сплава, в результате чего наблюдаются потери лигатуры как за счет угара элементов, так и в результате налипания на футеровку, Кроме того, в этом случае снижается однородность лигатуры.Перелив лигатуры из одного ковша в другой со скоростью 2,1-7,8 т/мин обеспечивает полное усреднение ее химического состава. Скорость перелива определяется массой полученного сплава, Нижний предел (2,1 т/мин) используется при массе сплава в ковше до 3 т, верхний (7,8 т/мин) - при массе лигатуры, и ревы ша ющей 5 т. П ри переливе лигатуры из ковша в ковш со скоростью менее 2,1 т/мин не обеспечиваются достаточные условия усреднения расплава из-за низкой энергии перемешивания, в результате чего ухудшается однородность лигатурыКроме того, в этом случае возможны потери лигатуры в связи с образованием настылей на стенках ковша. Увеличение скорости перелива более 7,8 т/мин приводит к потерям металла за счет его разбрызгивания и возможных выбросов лигатуры.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Эффективность предлагаемого способа приведена в промышленных условиях,П р и м е р. Комплексную лигатуру изготовляют в ковше методом предварительного сплавления титана с ферросилицием и последующего ввода в расплав магния, В зависимости от испытуемого варианта в качестве основы используют ферросилиций марок ФС 45, ФС 65 или ФС 75, выплавляемый в электроферросплавных печах мощностью 27 МВА непрерывным процессом с периодическим выпуском. Для получения ферросилиция с содержанием кремния, отличающимся от стандартного марочного состава, применяют комбинацию из двух марок ферросилиция. После выдержки в ковше ферросиликотитановый расплав подают на установку для ввода магния. Присадку магния в расплав производят с помощью погружных штанг, на которых заранее укрепляют слитки магния. Полученную кремниймагнийтитановую лигатуру в течение определенного времени выдерживают в ковше, а затем переливают в другой ковш. Химический состав лигатур находится в следующих пределах,: кремний 48,8 - 67,5; титан 4,7 - 8,5; магний 3,0 - 7,2; остальное железо и примеси,Для получения данных по изготовлению комплексной лигатуры по известному способу используют результаты промышленных плавок,Лигатуру опытных и сравнительных плавок разливают на машине конвейерного типа, Для определения степени неоднородности распределения титана и магния в объеме полученной лигатуры и усвоения элементов в процессе разливки всех плавок отбирают пробы металла, соответствующие первым порциям сплава (25, 50, 75 и 100 мас.лигатуры в ковше). Степень развития химической неоднородности лигатуры оценивают по разнице между максимальным и минимальным содержанием элементов в отдельных пробах металла, отнесенной к средневзвешенному содержанию элементов в лигатуре (отн.о ).Результаты исследований приведены в таблице,Установлено, что изготовление лигатуры по предлагаемому способу обеспечивает повышение усвоения титана и магния на 15 - 18 каждого и уменьшение степени химической неоднородности на 24-46%. Формула изобретения1, Способ изготовления комплексных лигатур с титаном и магнием, включающий загрузку в агрегат ферросилиция и титансодержащего материала, получение ферроси1659513 Способ Плавка МассаФерросилиМасса Отношение масс ТемпеДолеваяпорциявводи"мого Продоп- жительратура расплава, С вводимого Тх 81 ность ция, т магния,кг/т магния Предлагаемый 2,4 50, 0 2,04 0,22 925 154 016 О, 100,14О, 13,1380 0,06 0,2 4,0 15)0 О, 180,8 1490 015 06 4 ф 1 78,0 1,67 0,18 3,9 66, 7108,042,3 0,21 0,12 О, 15 0,09 5,2 0,12 0,24 0,11 0,26 Гранича- б щий спредлагаемым 8 2,6 4,0 112,646,6 О, 16 0,18 5,2 Иэвестный 4,1.3,6 Пе регламентированы 10 5,3 ликотитанового расплава, последующий ввод магния и выдержку расплава в ковше, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения усвоения титана и магния и снижения химической неоднородности лигатуры, магний вводят в расплав отдельными порциями с расходом в каждой порции 0,06-0,21 от общего расхода с интервалом между порциями, равным сумме продолжительности полного растворения порции и 0,8-2,3 мин, при этом температура расплава 1 ф 79 1,43 2,09 1,33 4,00 при вводе магния 1380-1570 С, а общий расход 50-108 кг/т, причем отношения масс вводимого магния, ферросилиция и титана в расплаве к массе кремния в расплаве соот ветственно равны 0,12-0,22, 1,43-2,04 и0,10-0,15, а расплав выдерживают в ковше в течение 2-15 мин. 2, Способ по п 1. отл и ч а ю щи йс я10 тем, что лигатуру переливают в другой ковш со скоростью 2,1-7,8 т/мин. раство"рениявведенной порции магния, мин 1440 0 10 03 1570 0,21 1,3 1360 О 04 0 1 1580 0,16 0,7 1610 О, 22 1,41659513 10 Продолжение таблицы Способ Усвоение элементов, Х оость ерел ностьвццерж М 8 ки ли-.гатуры в ковш т/мин едлаемьй,Э 51 0 38 1 32 2 ,4 56 у 7 36 6 41 6 ,2 45,939,0 50,3 Составитель А. ЯнковскийТехред М,Моргентал Корректор М ДемчРедактор трова Заказ 1822 Тираж 398 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Граничащий спредлагаемым Суммарный интервалвремени присадкамипорциймагния,а лигауры изовша вовш,пень неодноности лигуы, отн.й . 15,6 8,8 11,1 12,8 10,9 11,5