La presente invención proporciona un aumento en la recuperación de acero fundido mejorado con aditivos o mejorado con aleaciones.

Esto se lleva a cabo mediante polvos desoxidantes mezclados con las aleaciones aditivas. El polvo desoxidante reacciona con el oxígeno, agotando de esta manera el oxígeno en esta zona. La región con aleación o aditivo queda enriquecida, mejorando de esta manera la recuperación en el acero fundido

Recuperación mejorada de aleación en baños de acero fundido usando alambres con alma dopados con desoxidantes.

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica la prioridad respecto de la solicitud provisional de los Estados Unidos con Nº 60/938.671, presentada el 17 de mayo de 2007, cuya memoria descriptiva se incorpora por referencia al presente documento.

Ámbito de la invención

La presente invención se refiere en general a la adición de aleaciones a metal fundido y a acero en particular. Más particularmente, esta invención se refiere a la adición de aleaciones y desoxidantes a acero fundido con el fin de incrementar la recuperación en el metal.

Antecedentes de la invención

Es bien conocida la adición de aleaciones y otros aditivos al acero fundido con el fin de mejorar las propiedades del material, incluyendo resistencia y tenacidad, del producto final de acero.

En la técnica anterior, la adición de aleaciones y aditivos al acero fundido se realizaba a menudo encastrando aleaciones y aditivos en polvo en una lámina de metal para formar un "alambre con alma" que a continuación se "inyectaba" en el acero fundido contenido en el caldero de colada de la instalación de refino de acero en la mayor parte de molinos de acero. La patente de los Estados Unidos Nº 4.128.414 describe dicho procedimiento de inyección. Parte del material inyectado al acero no se queda en el acero. Con el fin de producir eficazmente un acero fundido mejorado con aditivos o mejorado con aleaciones, es necesario aumentar la "recuperación" en el acero fundido.

"Recuperación" es una medida de la cantidad de aleaciones y aditivos contenidos en el acero fundido tras la inyección. La recuperación se expresa como el porcentaje de aleación o aditivo inyectado al acero que queda contenido en el acero tras la inyección. Cuanto mayor sea el porcentaje contenido en el acero tras la inyección, mayor será la recuperación. Grandes recuperaciones significan costes menores para el fabricante de acero, ya que se deberá inyectar menos alambre con alma. También, una mayor recuperación significa normalmente que la química del acero final será más predecible y repetible.

Es bien conocido que las aleaciones aditivas (típicamente molturadas hasta polvos de menos de un milímetro de diámetro) encastradas en un alambre con alma revestido de acero que se inyectaban profundamente en los baños de metal fundido daban como resultado una mejora significativa en la recuperación. Pero también es bien conocido que la recuperación de ciertas aleaciones aditivas está afectada negativamente por el contenido de oxígeno tanto en el baño de metal fundido como en la escoria fundida de la parte superior del baño de metal fundido. Es posible reducir el contenido de oxígeno del baño de metal y escoria fundidos; sin embargo, en ningún momento se puede llevar hasta cero. Más generalmente, queda siempre una cantidad de oxígeno remanente en el metal y la escoria fundidos que afecta negativamente a la recuperación de la aleación aditiva. Cuanto mayor sea el nivel de oxígeno, más negativo será el efecto.

Se cree que el oxígeno 13 del metal fundido 10 provoca que la superficie de la aleación aditiva 16 quede oxidada antes de que la partícula de polvo de la aleación aditiva 16 pueda quedar disuelta en el metal fundido 10. Esto se representa en la fig. 1. En este caso, la capa oxidada 19 recubre la partícula de polvo de la aleación aditiva 16 y reduce por tanto la densidad global de la partícula 16, volviéndola más flotante que el acero 10. Por ejemplo, el Nb tiene una densidad de 8,57 g/m³ y la densidad del Nb₂O₅ es 4,47 g/m³, pero la densidad del acero es de 7,6 g/m³. La fig. 2 representa una aleación oxidada que tiene una densidad inferior ascendiendo hasta la superficie del acero fundido 10. En otros casos, la capa de óxido 19 se convierte en una barrera para el alma de la aleación aditiva fundida 16. Por ejemplo, FeTi al 70% tiene una temperatura de fusión de 1085ºC, mientras que TiO₂ tiene una temperatura de fusión de 1850ºC, pero la temperatura del acero fundido 10 está normalmente por encima de 1600ºC. Este problema se ilustra en la fig. 3. Estos mecanismos tienen el efecto de no permitir que la partícula de aleación aditiva 16 se disuelva completamente en el metal fundido 10 antes de que la partícula 16 ascienda hasta la escoria de la superficie en la que queda absorbida.

En otros procedimientos conocidos, el objetivo de la aleación aditiva 16 al ser inyectada en el baño de metal fundido 10 es formar nitruros y/o carburos beneficiosos para el producto final. Durante años, los fabricantes de acero han usado cianamida de calcio (CaCN₂) con el objetivo de incrementar el contenido de nitrógeno en su baño de metal fundido 10. Véase, por ejemplo, la patente de los Estados Unidos Nº 3.322.530. Además, la recuperación de nitrógeno se encuentra muy mejorada cuando la CaCN₂ se añade al baño de metal fundido 10 usando inyección de alambre con alma según se describe en la patente de los Estados Unidos Nº 4.897.114.

A pesar de las mejoras en la técnica anterior, sigue existiendo necesidad de mejorar la recuperación en los metales fundidos, y en el acero en particular.

Resumen de la invención

La presente invención se puede realizar como un dispositivo de administración de la aleación. El dispositivo de administración puede incluir una sustancia mezclada que tiene al menos una aleación aditiva y al menos un agente desoxidante. La sustancia mezclada puede estar revestida con una vaina alargada. La vaina puede ser un alambre esencialmente hueco en el que se coloca la sustancia mezclada.

La al menos una aleación aditiva puede ser FeNb, FeV, o FeTi. El al menos un agente desoxidante puede ser Ca, CaSi, Si, Al, o CaCN₂. El agente desoxidante puede ser un polvo típicamente constituido por partículas que tienen un diámetro inferior a un milímetro. La aleación aditiva pueden ser partículas de polvo molidas que típicamente tienen un diámetro inferior a un milímetro. El agente desoxidante puede estar presente en una cantidad de típicamente 5% al 50% de la mezcla en peso o volumen.

La presente invención se puede realizar como un procedimiento para proporcionar una aleación aditiva a metal fundido, en el que al menos un agente desoxidante se mezcla con al menos una aleación aditiva para proporcionar una sustancia mezclada. La sustancia mezclada puede estar encastrada en una vaina metálica para proporcionar un dispositivo de administración de la aleación. El metal fundido se puede producir y el dispositivo de administración de la aleación puede proveerse al metal fundido. El dispositivo de administración puede alimentarse al metal fundido y se puede dejar fundir la vaina en el metal fundido. Una vez fundido, la sustancia mezclada se deja mezclar con el metal fundido y por tanto da como resultado en la dispersión de la sustancia mezclada en el metal fundido.

En una realización de la presente invención, la recuperación del aditivo aleante en el acero fundido se potencia mezclando polvos desoxidantes con las aleaciones aditivas, tales como, pero sin limitarse a, Ca, CaSi, Si, Al, CaCN₂, etc., en cantidades variables (típicamente, pero sin limitarse al, de 5% a 50% de la mezcla en peso o volumen). Sin pretender quedar ligado por la teoría, se cree que cuando se mezcla con los agentes aditivos aleantes y se contienen en el interior de un alambre con alma que se inyecta en el baño de metal fundido, los polvos desoxidantes se liberan con cercana vecindad a los polvos de aleación aditiva. Los polvos desoxidantes reaccionan con el oxígeno disuelto contenido en el metal fundido creando una zona con el oxígeno agotado en la misma área que las partículas de aleación aditiva. Igualmente, en el caso de mezclar polvos de CaCN₂ con aleaciones aditivas formadoras de nitruro y/o carburo en alambres con alma, la zona en la que los polvos se liberan en el baño de metal fundido queda a la vez con el oxígeno agotado y enriquecida con carbono y nitrógeno. Así, la presente invención proporciona un acero fundido mejorado con aditivo o mejorado con aleación con recuperación mejorada.

Breve descripción de los dibujos

Para una comprensión más completa de la naturaleza y objetos de la invención, se debe hacer referencia a los dibujos adjuntos y a la descripción que sigue. Brevemente, los dibujos son:

la fig. 1 representa... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de administración de la aleación, que comprende:

al menos una aleación aditiva;

al menos un agente desoxidante, siendo mezclado el agente desoxidante con la aleación para proporcionar una sustancia mezclada; y

una vaina alargada alrededor de la sustancia, que se adapta para fundirse después de proporcionarse en un baño de metal fundido, resultando la fundición de la vaina en que el agente desoxidante se dispersa en el baño para combinarse con el oxígeno.

2. El dispositivo de administración de la aleación de la reivindicación 1, en el que la al menos una aleación aditiva se selecciona entre el grupo constituido por: FeNb, FeV, y FeTi.

3. El dispositivo de administración de la aleación de la reivindicación 1, en el que el agente desoxidante se selecciona entre el grupo constituido por: Ca, CaSi, Si, Al, y CaCN₂.

4. El dispositivo de administración de la aleación de la reivindicación 1, en el que el al menos un agente desoxidante es un polvo constituido por partículas que tienen un diámetro inferior a un milímetro.

5. El dispositivo de administración de la aleación de la reivindicación 1, en el que la al menos una aleación aditiva está constituida por partículas de polvo molido que tienen un diámetro inferior a un milímetro.

6. El dispositivo de administración de la aleación de la la reivindicación 1, en el que el al menos un agente desoxidante está presente en una cantidad del 5 al 50% de la mezcla en peso o volumen.

7. Un procedimiento para proporcionar una aleación aditiva a metal fundido que comprende:

mezclar al menos un agente desoxidante con al menos una aleación aditiva para proporcionar una sustancia mezclada;

encastrar la sustancia mezclada en una vaina metálica para proporcionar un dispositivo de administración de la aleación;

producir un baño de metal fundido;

proporcionar el dispositivo de administración de la aleación en el interior del metal fundido;

fundir la vaina en el metal fundido para permitir la dispersión de la sustancia mezclada, resultando en que el agente desoxidante se dispersa en el baño para combinarse con el oxígeno en el metal fundido.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que el metal fundido es acero.

9. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que el al menos un agente desoxidante se selecciona entre el grupo constituido por: Ca, CaSi, Si, Al, y CaCN₂.

10. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que la al menos una aleación aditiva se selecciona entre el grupo constituido por: FeNb, FeV, y FeTi.