Комплексный сплав

(51) 22 35/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ раскисления и модифицирования стали. Сплав содержит марганец, кремний, барий, кальций,магний,углерод,железо,серу,фосфор,отличающийся тем, что компоненты представлены в следующих соотношениях, мас.Марганец 40-55 Кремний 35-40 Барий 1,5-10 Кальций 0,6-1,0 Магний 0,1-0,2 Углерод 0,5-0,7 Примеси сера 0,02-0,035 фосфор 0,03-0,045 Железо остальное. Достигаемым техническим результатом является увеличение содержания бария в сплаве 1,5 - 10 при содержании кремния 35 - 40 соответственно,снижение содержания фосфора 0,03 - 0,045 и углерода 0,5 - 0,7.(72) Байсанов Сайлаубай Омарович Салина Валентина Алексеевна Толымбеков Манат Жаксыбергенович Байсанов Алибек Сайлаубаевич(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Химикометаллургический институт им. Ж. Абишева Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан(57) Изобретение относится к области чрной металлургии, в частности, к ферросплавной отрасли и касается разработки специального сплава для получения рафинированных марок ферромарганца, 27056 Изобретение относится к области чрной металлургии, в частности, к ферросплавной отрасли и касается разработки специального сплава для получения рафинированных марок ферромарганца,раскисления и модифицирования стали. Известен сплав для раскисления стали следующего состава, мас.48-60 М 28-32612 А 0,4-3 Са 0,3-20,06-0,3 С 0,04-0,35 Р 0,01-0,02 остальное -(А.с. СССР. 456032 опубл. 19.03.1975). К недостаткам указанного сплава относится следующее 1) производство его основано на сплавлении металлических компонентов, таких как, ферромарганец и металлический алюминий, которые являются дорогостоящими материалами 2) невысокая модифицирующая способность сплава, а в связи с этим повышенный расход при обработке стали 3) образование глинозмистых включений при обработке этим сплавом, что приводит к загрязнению неметаллическими включениями и ухудшению качества стали 4) сплав содержит довольно высокое количество фосфора, который переходит в сталь и снижает е качество 5) высокая себестоимость сплава из-за повышенного угара алюминия кислородом воздуха при сплавлении. Наиболее близким по технической сущности к предложенному сплаву является сплав для раскисления и легирования стали, содержащий марганец, кремний, углерод, барий, железо при следующем соотношении компонентов, мас.5570 М 12-181-3 С 0,3-1,5 Ва остальное -и примеси серу, фосфор, медь, ма.0,01-0,030,10-0,40 Р 0,02-0,04 С (Пат. РК 5040 опубл. 14.09.2001). Недостатками данного сплава являются 1) невысокая модифицирующая способность сплава из-за низкого содержания бария 2) повышенный расход сплава при обработке стали 3) высокое содержание фосфора и углерода в сплаве, которые все в совокупности не позволяют осуществить более глубокую очистку стали от серы и неметаллических включений. Кроме того, в описании изобретения предлагается получать этот сплав с использованием марганецсодержащего агломерата, в состав которого предварительно введены окислы бария, что значительно повышает себестоимость сплава. Задачей изобретения является повышение модифицирующей и раскислительной способностей сплава за счт увеличения содержания бария до 10 и кремния до 40, снижение его расхода при обработке стали, уменьшение содержания фосфора до 0,045 и углерода до 0,7 в сплаве для достижения более высокой степени удаления серы из стали и модифицирования е структуры, при котором как сульфидные, так и неметаллические включения переносятся во внутрь зрен стали, что приводит к существенному повышению е качества. Это достигается тем, что в предлагаемом сплаве содержащий марганец, кремний, барий, кальций,магний, углерод, железо, серу, фосфор компоненты представлены в следующих соотношениях, мас.Марганец 40-55 Кремний 35-40 Барий 1,5-10 2 Кальций 0,6-1,0 Магний 0,1-0,2 Углерод 0,5-0,7 Примеси сера 0,02-0,035 фосфор 0,03-0,045 Железо остальное. При содержании марганца в сплаве более 55 происходит снижение количества бария в сплаве,так как по данным термодинамически-диаграммного анализа системы в сплаве появляется свободный несвязанный в силициды марганец, из-за чего растворимость бария в нм снижается. Содержание марганца в сплаве менее 40 недостаточно для образования легкоплавких силикатов марганца в стали, при взаимодействии марганца и кремния с растворнным в стали кислородом и снижается степень усвоения его в жидкой стали, что приводит к ухудшению качества металла из-за роста количества неметаллических силикатных включений при одновременном повышении расхода сплава. Содержание бария в сплаве менее 1,5 при отношении марганца к кремнию 1,6 практически не влияет на свойства обрабатываемой стали, а при содержании бария свыше 10 в предлагаемом сплаве происходит рассыпание самого сплава, что не позволяет использовать его для обработки стали из-за уноса мелких фракций сплава отходящими из стали газами, снижается степень извлечения бария и высокая себестоимость сплава. Научно-экспериментальным поиском установлено, что переход бария в сплав определяется сопутствующим процессом восстановления кремния. Так, начиная с содержания кремния в предлагаемом сплаве 35, происходит рост содержания бария в сплаве с 1,5 до 10 и выше по достижению кремния в сплаве до 40 и более. Содержание кальция и магния в предлагаемом сплаве должно быть не более 1 и 0,2 соответственно, так как их повышение в шихте способствует образованию тугоплавкого карбидного шлака в ванне при выплавке сплава. Получение сплава с содержанием кальция менее 0,6 и магния менее 0,1 затруднено в связи с их неизбежным присутствием в исходных шихтовых материалах. Количество углерода в сплаве должно быть не более 0,7, так как его содержание выше заявленного предела способствует повышению хрупкости сплава и непригодности последнего для получения рафинированных марок ферромарганца. Предлагаемый сплав отличается от прототипа повышенным содержанием бария 1,5-10 и кремния 35-40 соответственно, что обуславливает более высокую модифицирующую и раскислительную способности сплава. Значительно снижено содержание фосфора до 0,045 и углерода до-0,7. Присутствие в составе заявляемого сплава бария приводит к уплотнению кристаллической рештки сплава, повышая его удельную плотность до 5,2 г/см 3 против 4,3 - 4,5 г/см 3 у прототипа. Повышение плотности сплава в сравнении с прототипом способствует увеличению его контакта с жидкой сталью за счт большей степени погружения в металл и уменьшения контакта с оксидами железа, находящимися на поверхности жидкой стали. Это также приводит к повышению усвоения компонентов сплава в стали. Пример выплавки предлагаемого сплава. Выплавку предлагаемого сплава проводили в руднотермической печи с мощностью трансформатора 0,2 при напряжении 24 В и токовой нагрузке 1180-200 А углетермическим бесшлаковым способом с периодической загрузкой шихтовых материалов. Характеристика шихтовых материалов приведена в таблице 1. Таблица 1 Характеристика шихтовых материалов Рудные материалы Марганцевая руда Мынарал Баритовая руда Жуманай Кварцит Тектурмас Восстановитель н/о 0,03 н/о 0,12 Химический состав остатка золы, ма.23 2 А 2 О 3 СаО 25 3 9,61 49,57 23,02 7,01 2,07 0,37 2,80 месторождения Жуманай - 2,3-2,8 кварцит месторождения Тектурмас - 12,6-15,2 кокс - 10,913,2. Получено 48,5 кг сплава и 7,9 кг шлака. Кратность шлака - 0,16. Расход электроэнергии 320 кВтч. Химический состав предлагаемого сплава приведн в таблице 2. Таблица 2 Химический состав предлагаемого сплава Гранулометрический состав шихтовых материалов, мм марганцевая руда месторождения Мынарал фр. 8-90 баритовая руда месторождения Жуманай фр. 8-70 кварцит месторождения Тектурмас фр. 8-45 кокс фр. 8-65. Состав колоши,кг марганцевая руда месторождения Мынарал - 15-20 баритовая руда ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Комплексный сплав, содержащий марганец,кремний, барий, кальций, магний, углерод, железо,серу, фосфор, отличающийся тем, что, компоненты представлены в следующих соотношениях, мас.Марганец 40-55 Кремний 35-40 Барий 1,5-10 Вес Вес Кратность Плотность сплава, шлака, шлака сплава,кг кг г/см 3 7,2 1,0 0,14 5,20 3,9 4,88 5,6 1,0 0,18 4,83 6,6 0,45 0,068 4,90 7,2 2,7 0,38 4,84 6,9 0,4 0,058 5,11 6,9 1,4 0,20 4,82 4,15 0,9 0,22 4,46 Кальций Магний Углерод Примеси сера фосфор Железо