Специалисты разработали новые синтетические сплавы вторичного алюминия для их использование в черной металлургии.
Из-за дефицита и соответствующего удорожания алюминия в последние годы начали интенсивно развиваться утилизация и переработка вторичного сырья для производства раскислителей, содержащих алюминий, взамен чушкового вторичного алюминия АВ-87.
Эффективность алюмосодержащих раскислителей зависит от их физико-химических и механических свойств в твердом и жидком состояниях. Эти свойства должны отвечать условиям необходимости и достаточности. Условие необходимости заключается в получении заданной плотности сплава, приближенной к плотности жидкого металла и всегда большей, чем плотность печного или ковшевого шлака (r³ 3,5 г/см3). Соблюдение этого условия необходимо для предупреждения вторичного окисления алюминия за счет атмосферного кислорода, которое неминуемо происходит при использовании чушкового алюминия и плавления его на поверхности покровного шлака. Условие достаточности определяется структурно-химическим состоянием сплава при температурах жидкого металла.
Анализ структурно-химического состояния металлургических фаз посредством полигональных диаграмм состояния бинарных и многокомпонентных систем позволяет оценить термическую стабильность и химическую активность фаз сплава и, следовательно, технологическую эффективность процессов раскисления и легирования стали. Кроме того, сплавы с конгруэнтным плавлением, состав которых отвечает интерметаллидам в сингулярных точках линии ликвидуса бинарных/квазибинарных диаграмм, отличаются высокой стабильностью (не склонны к самораспаду при длительном хранении и транспортировке), что повышает их эксплуатационные свойства и коммерческую ценность. Таким образом, условие достаточности достигается при соответствии химического состава сплава стехиометрическому составу с конгруэнтной точкой плавления с максимальной термической и структурной стабильностью в жидком состоянии.
Эти два условия (необходимости и достаточности) положены в основу получения новых синтетических ферроалюминиевых сплавов из вторичного сырья с определенным соотношением основных компонентов.
Номенклатура предлагаемых ферроалюминиевых сплавов включает такие марки: ферроалюминий типа «фераль», ферросиликоалюминий типа «сифераль», специальные сплавы типов «карбофераль», «кафераль», «магфераль», «тифераль» и др., которые изготавливаются по ТУ У 27.3-13533123-001-2004. Продукция поставляется потребителю в виде слитков заданного типоразмера, брикетов, порошковых компакт-материалов в стальной оболочке из отсевов ферросплавов и лигатур, а также гранулированного алюминия (порошковые проволоки диаметром 10-15 мм).
Предлагается также сквозная инновационная технология раскисления и легирования стали, заключающаяся в поэтапной, последовательной ковшевой обработке стали разными типами раскислителей, которые содержат алюминий. При этом на первом этапе присадку ферроалюминия определенного состава дают в начале выпуска плавки перед ТШС (твердыми шлакообразующими смесями), на втором - во время выпуска после добавления ТШС, а на последнем - в ковш после выпуска плавки. Существенным отличием этой технологии является порционное распределение количества алюминия по типам раскислителя, что повышает эффективность раскисления и легирования стали алюминием.
Данное технологическое предложение позволяет получать эффективно действующие недорогие несаморазрушающиеся синтетические алюминиевые сплавы из вторичного сырья и раскислять ими сталь в промышленных условиях, что обеспечивает снижение количества забракованных слитков, дополнительной обрези и уменьшение брака готовой продукции.
Сопоставление с аналогами и преимущества: Исследования и промышленное использование новых синтетических сплавов вторичного алюминия, в частности ФА-30, взамен чушкового алюминия АВ-87 на металлургических предприятиях Донбасса показали следующие преимущества:
- полностью исключается «физические потери» по субъективным причинам «склад - стальковш»;
- хорошо вписывается в существующие механизированные способы ввода ферросплавов и полностью исключает тяжелый ручной труд, который используется при присадке чушкового алюминия;
- усвоение алюминия из ФА-30 превышает усвоение алюминия из АВ-87 в 1,5-2,0 раза и составляет 40-45 % с одновременным улучшением усвоения марганца и кремния до 10 % каждого;
- коэффициент замены ферроалюминием ФА-30 чушкового алюминия АВ-87 (в зависимости от вида сталеплавильного процесса и марки выплавляемой стали) составляет не более 1,2-1,6 по чистому элементу.
Потребители: Предприятия черной металлургии, чугуно-сталелитейные заводы, машиностроительные заводы с металлургическим производством.
География предполагаемого рынка: Украина, страны ближнего и дальнего зарубежья.
Правовая охрана:
Свідоцтво ПА №2825 «Методика построения полигональных диаграмм состояния бинарных металлургических систем» 14.03.2000 г.
Патенты на изобретения:
№45937 7С22С35/00, С21С7/06. Сплав для розкислювання та легування сталі і чавуну „фероалюміній”. 2004.-Бюл.№3;
№75522 МПК(2006) С21С7/06, С21С1/00, С21С7/064 Спосіб одержання комплексного розкислювача синтекора- феросилікоалюмінію для спокійних і киплячих сталей. 2006.- Бюл. №4.
Декларационные патенты на полезную модель:
№6198 С21С7/06 Спосіб одержання комплексного розкислювача синтекора-феросілікоалюмінію для спокійних і киплячих сталей. 2005.- Бюл.№4;
№9593 С21С7/06 Феросплав вторинного алюмінію «фераль» для розкислення і легування чавуну і сталі. 2005.- Бюл. №10;
№9970 С21С7/06 Спосіб розкислення алюмінієм мартенівської сталі. 2005.- Бюл. №10.
№11857 С21С7/06 Спосіб розкислення та легування конвертерної сталі алюмінієм. 2006.- Бюл. №1;
№16746 С21С7/06 Спосіб розкислення алюмінієм спокійних марок сталі. 2006.- Бюл. №8;
№19470 С21D1/00 Спосіб позапічної обробки сталі. 2006.- Бюл. №12;
№20644 МПК(2007) С22С21/00 Сплав вторинного алюмінію – феросилікоалюмінію «сифераль». 2007.- Бюл. №2.
Предлагаемые условия реализации технологического предложения: Контракт.
