Aleación "Kazakhstanskiy" para reducir y dopar el acero.

Una aleación para reducción y dopado de acero que contiene aluminio,

silicio, calcio, carbono, hierro, bario,vanadio y titanio con la siguiente relación de componentes, en % en masa:

Silicio: 45,0-63,0;

Aluminio: 10,0-25,0;

Calcio: 1,0-10,0;

Bario: 1,0-10,0;

Vanadio: 0,3-5,0;

Titanio: 1,0-10,0;

Carbono: 0,1-1,0;

y el resto está constituido por hierro e impurezas inevitables.

Aleación “Kazakhstanskiy” para reducir y dopar el acero.

La invención se refiere al ámbito de metalurgia ferrosa, en particular, a la práctica de la producción de una aleación para reducir, dopar y modificar el acero.

Existe una aleación conocida para desoxidar/reducir y modificar el acero (certificado de inventor 990853, URSS, clase C22C 35/00, publicada en Bulletin of Inventions, 1983, nº 3) , con una composición, en % en masa: 30, 0-49, 0 silicio; 6, 0-20, 0 calcio; 4, 0-20, 0 vanadio, 1, 0-10, 0 manganeso; 1, 5-4, 0 titanio; 1, 5-5, 0 magnesio; 0, 3-0, 8|10 aluminio; 0, 5-1, 5 fósforo, el resto es hierro.

La desventaja de esa aleación es la presencia de fósforo, el cual afecta negativamente a la calidad del acero, en particular esto puede dar como resultado fragilidad en frío. Un menor contenido de silicio y aluminio en la aleación no garantiza una reducción suficiente del acero. Para una mayor recuperación de los elementos formadores de aleación de esta aleación es necesario reducir el acero con aluminio en primer lugar. De lo contrario se necesitará un mayor consumo de aleación.

Más cercano a la aleación reivindicada es una aleación para reducir y dopar el acero (patente de la República de Kazajstán nº 3231, clase C22C 35/00, publicada el 15 de Marzo de 1996, Boletín nº 1) , que contiene los siguientes componentes, en % en masa: 15, 0-30, 0 aluminio; 45, 0-55, 0 silicio; 1, 0-3, 0 calcio, 0, 1-0, 3 magnesio, 0, 1-0, 8 carbono, siendo el resto hierro. La aleación se produce por la reducción con coque de las cenizas del carbón. Composiciones técnicas y químicas de los materiales de carga se presentan en la tabla 1.

Una aleación basada en Si para la microaleación y modificación de acero con un elevado contenido de vanadio y adicionalmente Ca, Ba y Al, se describe en el documento RU-C2-2200767.

TABLA 1. Composiciones técnica y química de las cenizas de carbón y coque

La desventaja de este procedimiento de formación de aleación (prototipo) es que las características cualitativas del acero tratado con este tipo de aleación no son lo suficientemente elevadas, ya que esta composición de dopado no reduce el acero lo suficiente y como resultado, el acero resultante tiene características deficientes. Aumentar la cantidad de oxígeno en el acero tratado con la aleación conocida (el prototipo) , que alcanza 0, 0036%, facilita el incremento de cantidades residuales de inclusiones de óxido (de hasta 0, 097%) en el acero. Esto es el resultado de un menor contenido de calcio que es un elemento modificador, que no permite eliminar las inclusiones no metálicas de manera más completa y reducir su cantidad por debajo de 0, 0082%. Además, el uso de coque y cenizas de carbón en la composición de la mezcla de carga afecta negativamente el procedimiento de fundición por una mayor aglomeración de materiales de carga en la superficie de la parte superior del horno eléctrico y conduce a dificultades en la extracción de emanaciones. Las cenizas fundibles comienzan a encenderse de forma intensiva y esto da como resultado la formación prematura de escoria; una deficiente permeabilidad a los gases y expulsión de los elementos principales en la fase gaseosa a través de agotamientos de gas a alta temperatura. El índice de consumo de energía en la formación de aleaciones es 11, 0-11, 6 mW-hora/t, mientras que el contenido de calcio no supere 3, 0%.

El total de las desventajas mencionadas anteriormente facilita la reducción de las características cualitativas del acero que se produce, sobre todo, la dureza al impacto (-40°C) no supera 0, 88 mJ/m2.

El resultado técnico obtenido es una mejora en la calidad del acero tratado con la aleación reivindicada debido a una reducción profunda y a la modificación de inclusiones no metálicas y al microdopado simultáneo del acero con bario, titanio y vanadio.

La invención propuesta según la reivindicación 1, se caracteriza por lo siguiente:

Una aleación para reducir, dopar y modificar acero, que contiene aluminio, silicio, calcio, carbono y hierro, que además contiene bario, vanadio y titanio en la siguiente relación, en % en masa:

Silicio 45, 0-63, 0 Aluminio 10, 0-25, 0 Calcio 1, 0-10, 0 Bario 1, 0-10, 0 Vanadio 0, 3-5, 0 Titanio 1, 0-10, 0 Carbono 0, 1-1, 0 Hierro el resto.

El contenido de los elementos reductores en la composición de la aleación dentro de los límites definidos permite disminuir la cantidad de oxígeno en el volumen de acero de 1, 4 a 1, 8 veces en comparación con la aleación conocida (el prototipo) . Esto permitió elevar el uso beneficioso de vanadio hasta 90%. La recuperación de manganeso del silico-manganeso en el acero se elevó en 9-12%, alcanzando 98, 8%, debido a una reducción profunda y el blindaje con oxígeno mediante calcio activo, bario, aluminio y silicio. El bario y el calcio dentro de los límites especificados, además de su efecto reductor, también juegan un papel de desulfuradores activos; agentes desfosforizadores y agentes acondicionadores para inclusiones no metálicas (NI) , aumentando su capacidad de fundición y debido a su complejidad, reducen significativamente la cantidad total de inclusiones no metálicas (NI) en el acero. En presencia de calcio, bario y titanio el azufre y los óxidos residuales se inoculan en sulfuros de oxígeno finos y en óxidos complejos con igual distribución en el volumen del acero sin desarrollo de vetillas y de su aglomeración (acumulaciones) . La cantidad de inclusiones no metálicas (NI) de óxidos residuales se redujo en 1-161, 35 veces comparado con el tratamiento de acero con la aleación (el prototipo) .

El microdopado con vanadio y titanio en comparación con el uso de la aleación conocida (el prototipo) mejora significativamente las propiedades mecánicas del acero tratado. Así, la dureza al impacto a -40ºC ha alcanzado los valores de 0, 92-0, 94 mJ/m2.

La aleación propuesta incrementa la transferencia de manganeso en el acero durante su tratamiento, tanto con concentrados que contienen manganeso en dopado directo, así como de ferroaleaciones. La extracción de manganeso se incrementó en 0, 3-0, 5%, la cantidad de inclusiones de óxido se redujo en 20%; la dureza al impacto aumentó en 0, 04-0, 06 mJ/m2 más que cuando se usa la aleación conocida (el prototipo) .

La aleación se hace de carbón con alto contenido de ceniza-desechos de carbón de mina con la adición de carbón astillado de baja intensidad; cal; mineral de bario; cuarcita que contiene vanadio y concentrado de ilmenita. El uso de coque se elimina. El consumo específico de energía es 10, 0 -10, 9 mW/h. En el procedimiento de fundición de la aleación, al contrario que con la aleación conocida (el prototipo) se utiliza una roca carbonácea con alto contenido de ceniza y carbón astillado. La roca carbonácea contiene 50-65% de cenizas, en la cual la cantidad de óxido de silicio y óxido de aluminio no es inferior a 90%, contiene suficientes cantidades de carbono natural para los procedimientos de reducción, lo que está justificado tecnológica y económicamente. Los aditivos de carbón astillado que tienen las propiedades de eliminador de carga, mejoran la permeabilidad a los gases de las capas superiores de la parte superior del eje y la extracción de gas de proceso. El consumo de energía en el dopado de la aleación reivindicada es 8, 7% menor en comparación con el prototipo.

Ejemplo

La composición reivindicada de la aleación que había sido cargada se fundió en un horno de fundición de mineral con energía del transformador de 0, 2MWA. Las composiciones técnicas y químicas de los materiales de carga usados se presentan en las tablas 2 y 3.

TABLA 2. Análisis técnico de roca carbonácea y carbón

TABLA 3. Análisis químico del material de carga

1. Una aleación para reducción y dopado de acero que contiene aluminio, silicio, calcio, carbono, hierro, bario, vanadio y titanio con la siguiente relación de componentes, en % en masa:

y el resto está constituido por hierro e impurezas inevitables.