Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4023
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_247635.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=247635&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB247635A
[]
[Второе издание.] ]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: 6 ноября 1924 г., № 26551/24.
247t,635 Z_ MA Полный левый: Ноябрь. 18, 1924, XComplete принят. Февраль. 8, 1926.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, касающиеся производства сплавов. Я, Роберт Викершем Стимсон, проживающий по
адресу: 17, Вест 56-я улица, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки, гражданин
Соединенных Штатов Америки, настоящим заявляю, что данное изобретение имеет следующий характер:
Данное изобретение относится к производству специальных сталей, более чем наполовину состоящих из
железа, железа и никеля, железа и кобальта, или железа, никеля и кобальта, то есть легированных сталей, в
составе которых группа или семейство железа представлены в количестве, превышающем 50% от общего
числа, в то время как более 3% общего числа составляют другие металлы и металлоиды. С учетом этих
ограничений, касающихся химического состава, изобретение относится, в частности, к производству
специальных сталей, отталкивающих коррозионные агенты, т. е. кислоты, щелочи, основания и окислители,
специальных жаростойких и закаленных сталей, так называемых «нержавеющих» чугунов и сталей,
пружинных и ковочных легированных сталей, специальных сталей и металлов, используемых в
электротехнической промышленности, а также других металлов, содержащих железо и любое количество
металлических элементов, таких как кобальт, медь, хром, марганец, молибден, никель, титан, вольфрам,
уран, ванадий и цирконий, а также любое желаемое количество металлоидов, таких как углерод, фосфор и
кремний.
(Примечание: В данном описании будет соблюдаться и пониматься общепринятая классификация титана и
циркония как металлов).
Главная цель настоящего изобретения — обеспечить усовершенствованный и экономичный процесс
производства таких сплавов, и в частности, позволить проводить этот процесс при температуре ?
относительно низкой температуре и с высокой степенью точности в отношении процентного состава
конечного продукта.
[Цена указана,] Настоящее изобретение в широком смысле может быть описано как использование оксида
железа, основных флюсов и сплава железа и кремния или сплавов желаемого легирующего металла или
металлов в качестве шихты 50 при восстановительной операции в печи или при восстановительной и
легирующей операции. Следует особо отметить, что в этом процессе в качестве восстановителя 55 выступает
кремнийсодержащий сплав или сплавы, содержащие цветной легирующий металл или металлы (обычно
называемые «добавками»), а восстанавливаемым материалом является просто оксид железа. Эти
реагирующие материалы могут использоваться в качестве добавки 60 или по отдельности, причем в
последнем случае они могут применяться в любом порядке. При необходимости реакцию проводят в
металлической ванне, которая может быть покрыта неокисляющим или раскисляющим основным шлаком.
Хотя целью и предназначением данного изобретения является извлечение металлического железа из оксидов
железа или руд с помощью кремниевого восстановителя, содержащего как железо, так и цветной металл, и
оно может также заключаться в образовании сплава железа и цветного металла с нижележащей железной
ванной (для проведения реакции при минимально возможной температуре и точного регулирования
количества добавляемых в ванну легирующих металлов), следует понимать, что изобретение не исключает
возможности смешивания определенного количества руд цветных металлов, таких как хромит, молибденит,
вольфрамит и тому подобные, с оксидом железа или рудой, подлежащей восстановлению.
Железо-кремниевый сплав или сплавы желаемого легирующего металла или металлов, используемых в
качестве восстановителей, готовятся любым удобным способом.
Используемые при приготовлении металлической ванны материалы должны в значительной степени зависеть
от местных условий и экономической целесообразности.247.635 Также следует понимать, что состав
металлической ванны в зависимости от класса, типа и марки производимого сплава будет определять степень
рафинирования, которой должна подвергаться ванна в процессе ее приготовления. Характеристики сплавов, к
которым относится данное изобретение, следующие: они должны быть в исключительной степени свободны
от включенных газов и растворенных оксидов, а также иметь низкое содержание серы (т.е. не более 0,05
мкг/м³ и предпочтительно менее половины этого количества), кроме того, содержание углерода, кремния и
фосфора в них, как правило, должно быть ограничено очень низкими значениями. Данный процесс
предусматривает получение сплавов с содержанием углерода менее 0,1%, хотя в некоторых случаях,
например, при производстве нержавеющей стали, может быть желательным и полученным содержание
углерода 0,4%; кроме того, хотя процесс применим для производства сплавов с содержанием фосфора ниже
0,02%, в случаях, когда металл необходимо переработать в тонкие листы, может быть желательным и
полученным содержание фосфора около 0,2%.
Аналогичные причины могут влиять на содержание кремния.
Таким образом, металлическая ванна состоит из железа с высоким содержанием углерода, низким
содержанием фосфора и серы, а также низким содержанием кремния, например, промытого металла,
шведского чугуна Бессемера или его смеси со стальным ломом. Если необходимые материалы для
изготовления металлической ванны недоступны, я готовлю её на предварительном этапе процесса. Таким
образом, этот этап заключается в подготовке подходящей ванны для термической обработки железа и может
быть выполнен следующим образом: некоторое количество извести или смеси извести и флюорита
нагревается на поде электрической или другой высокотемпературной печи с футеровкой из основного или
нейтрального сплава, после чего на нее загружается любой подходящий материал, например, стальной или
легированный стальной лом с основными флюсами, и подается электрическая энергия с наиболее
экономичным высоким энергопотреблением. После расплавления металлическую ванну обрабатывают одним
или несколькими окисляющими основными шлаками, а затем неокисляющими или раскисляющими основными
шлаками (при этом необходимо тщательно удалять шлаки, содержащие фосфорную кислоту, а также
поддерживать все шлаки в сильно текучем состоянии) до тех пор, пока содержание фосфора и серы не будет
удалено в желаемой степени в зависимости от: (а) класса получаемого сплава и (б) содержания фосфора в
восстанавливаемой железной руде и в металле, который будет осажден в ванне в ходе основной операции, то
есть операции восстановления и легирования.
На любом удобном этапе подготовки металлическую ванну можно подвергнуть повторной науглероживанию
путем добавления чугуна, промытого металла или любым другим подходящим способом, а в качестве защиты
от нерационального окисления металлическую ванну можно покрыть обычным неокисляющим или
нейтральным известковым шлаком, так что в итоге получается металлическая ванна, подобная той, что
получается, когда я начинаю с 70% расплавленного промытого металла, покрытого обычным неокисляющим
защитным шлаком. Теперь я подаю в эту печь удобную порцию заранее определенного количества железа в
виде железной руды, окалины и тому подобного, а также достаточное количество основного флюса или
флюсов, чтобы обеспечить образование и поддержание сильнощелочного жидкого шлака; и как только оксид
железа достигнет белого цвета при температуре 80 градусов. Я добавляю больше оксида железа, основных
флюсов и заданное количество измельченного восстанавливающего реагента для кремния или смеси
реагентов для реакции с оксидом железа, причем восстанавливающий реагент для кремния или 85 реагентов
представляют собой сплав или сплавы, содержащие железо, кремний и цветной металл или металлы,
которые необходимо добавить в расплав.
Для обеспечения интенсивной реакции при температуре около 1600 °C, что значительно ниже, чем при
восстановлении оксида металла, такого как хромит, кремнием, я предпочитаю, чтобы восстановитель или
восстановители содержали 18% или более кремния, и я обнаружил, что концентрированный магнетит или
магнитная железная руда особенно подходят для этого процесса, поскольку содержащийся в них оксид титана
не восстанавливается кремнием, а переходит в шлак, тем самым помогая поддерживать его в высокотекучем
состоянии и способствуя удалению окклюдированных газов из металлической ванны.
В любой момент процесса восстановления часть шлака может быть слита из печи, а по истечении
температуры плавления металлический сплав подвергается тщательной обработке с использованием
алюминия, кремния, марганца, ванадия и тому подобного, в зависимости от возможности, для удаления
скопившихся газов и оксидов металлов.
Таким образом, с помощью этих средств можно точно предсказать количество железа, которое будет
содержаться в металлической ванне, и, что еще важнее, учитывая их ценность, можно с уверенностью
добавить необходимые количества обогащающих нежелезных металлов — и без потерь. При относительно
низкой температуре 1,20°C, при которой происходит восстановление, цветные металлы, такие как хром, не
испаряются и в той или иной степени защищены от окисления, будучи легированными железом и небольшим
количеством неокисленного кремния, который химически связан с металлами в виде силицидов. Добавление
этого небольшого количества силицидов в металлическую ванну оказалось выгодным, поскольку они
выполняют полезную функцию защиты ванны от чрезмерного окисления.
Следует понимать, что реакции восстановления согласно данному изобретению происходят внутри шлака. Я
обнаружил, что в результате реакций кремний, просто растворенный в восстановителе, быстро реагирует с
оксидом железа, тогда как, как указано выше, часть химически связанного кремния, то есть силициды железа
и других металлов, содержащихся в восстановителях, осаждается в нижележащий металлический раствор.
Этот кремний вскоре окисляется оксидом железа, содержащимся в шлаке, в результате чего он
выбрасывается из расплавленного металла и включается в состав шлака.
Целесообразность и тип получаемого сплава определяют, в какой степени оксид железа может быть
использован сверх теоретических требований, указанных в уравнении химической реакции, в процессе
восстановления и легирования. Я предпочитаю использовать значительный избыток при производстве
сплавов, которые должны быть кремнеземистыми, но в случаях, когда такая практика приводит к чрезмерному
окислению расплавленного металла до степени, которую трудно преодолеть, а также когда обогащающие
металлы являются легко окисляемыми, такими как титан, уран и тому подобные, и переходят в шлак, я могу
уменьшить избыток оксида железа и добавить в шлак измельченное или порошкообразное углеродистое
вещество для ускорения восстановления содержащихся в нем оксидов металлов, и во всех случаях
углеродистый материал также может быть загружен в шлак на любой стадии с целью его деметаллизации.
При необходимости я также могу опустить угольные или графитовые электроды так, чтобы они погрузились в
шлак.
Следует понимать, что на любом удобном этапе процесса для обогащения легирующей ванны могут быть
добавлены любые желаемые цветные металлы и металлоиды в любой удобной форме.
Датировано 6 ноября 1924 года.
Для Р. У. Стимсона, White, Laugner, Stevens & Parry, дипломированных патентных поверенных, Jessel
Chambers, 88-90, Chancery Lane, Лондон, W.C. 2, и 177, William Street, Нью-Йорк, США, - 3 ПОЛНАЯ
СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, касающиеся производства продукции AllHoys.
Я, Роберт Викерсихэм Стисон, проживающий по адресу: 17, Вест 56-я улица, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк,
Соединенные Штаты Америки, гражданин Соединенных Штатов Америки, настоящим заявляю о характере
данного изобретения и о том, каким образом оно должно быть выполнено, что будет подробно описано и
установлено в следующем заявлении: (1) Данное изобретение относится к производству специальных сталей,
которые более чем на половину состоят из железа, или железа и никеля, или железа и кобальта, или железа,
никеля и кобальта, т. е. легированных сталей, в составе которых группа или семейство железа представлены
в количестве, превышающем 50% от общего количества, в то время как более 3% общего количества
составляют другие металлы и металлоиды. С учетом этих ограничений в отношении химического состава
изобретение относится, в частности, к производству специальных сталей, устойчивых к коррозионным
агентам, а именно кислотам, щелочам, основаниям и окислителям, специальным жаростойким и закаленным
сталям, так называемым «нержавеющим» чугуну и сталям, легированным сталям для сварки и ковки,
специальным сталям и металлам, используемым в электротехнической промышленности, а также другим
сплавам, содержащим железо и любое количество металлических элементов, таких как кобальт, медь, хром,
марганец, молибден, никель, титан, вольфрам, уран, ванадий и цирконий, а также любые желаемые
количества металлоидов, таких как углерод, фосфор и кремний.
(Примечание: На протяжении всего описания и прилагаемых пунктов формулы изобретения будет
соблюдаться и пониматься обычай классифицировать и обозначать элементы титан и цирконий как металлы).
(2)
Характерными требованиями к соединениям металлов, на которые направлено изобретение, часто являются
их высокая однородность и мелкодисперсность, т.е. отсутствие окклюдированных газов, твердых
неметаллических продуктов реакции, неокисляемых примесей и сегрегированных участков; низкое
содержание серы, т.е. не более 0,100%, а во многих случаях менее одной трети этого процента; а также, как
правило, очень низкое содержание кремния, марганца, фосфора и углерода. Данный процесс подходит для
легированных сталей с содержанием углерода менее 0,10%, хотя в некоторых случаях, например, для так
называемой «нержавеющей стали», может быть желательным и полученным содержание углерода 0,40%.
Однако этот процесс также применим для производства легированных сталей с содержанием фосфора ниже
0,020%, например, когда металл необходимо переработать в тонкие листы; в таких случаях может быть
желательным и полученным содержание фосфора 0,200% или 0,300%. Аналогичным образом, могут быть
особые требования к высокому содержанию кремния или марганца.
(3)
Что касается современного состояния дел, было предложено получать сплавы железа и цветных металлов с
низким содержанием углерода и кремния или без них путем восстановления руд цветных металлов
(например,
хромит (с хромом, соединениями хрома или без них, а также железосодержащими или марганцевыми рудами)
в присутствии флюсов, таких как известь, известняк, флюорит и бура, с помощью термовосстанавливающих
агентов, таких как алюминий, магний и кремний, или смесей или сплавов, содержащих алюминий, кремний и
тому подобное, при этом для этой цели используется подходящая печь или реакционная камера.
Кроме того, было предложено инициировать реакции между этими материалами на шлаковом покрытии
приемного слоя, а также на поверхности и внутри предварительно подготовленных ванн расплавленного
железа или стали, полученных путем переплавки железного лома и известняка, а также стального лома,
низкоуглеродистой стали или ванны, состоящей из свежевыдувного металла, содержащего 0,12% кислорода,
причем продукты во всех случаях рафинируются с помощью бессемеровской окислительной операции или
обработки окислительным шлаком, содержащим руды или оксиды металлов, причем последний способ
рафинирования может представлять собой отдельную операцию или проводиться частично одновременно с
операцией извлечения, а частично сразу после нее, при условии, что для этой цели в смесь реагирующих
материалов был добавлен достаточный избыток кислородсодержащего материала.
(4)
Однако что касается очищенных однородных специальных сталей, т.е. дефосфоризованных,
десульфурированных и дегазированных легированных сталей, практически не содержащих неметаллических
включений, на которые в значительной степени направлено настоящее изобретение, — которые также могут
быть более или менее свободны от кремния, титана, марганца и углерода, — они, как правило, получают в
виде продуктов плавки в тигле или тигле, или же их можно получить путем плавки и чрезмерного
переокисления чугуна с помощью руды и окислительного пламени мощной мартеновской печи с добавлением
твердых ферросплавных добавок в ванну и деоксидацией и дегазацией продукта с помощью относительно
больших количеств алюминия, или может использоваться электропечь, в которой стальная ванна в
значительной степени очищается от окисляемых примесей с помощью окислительного шлака, а затем
дегазируется с помощью деоксидирующего шлака и металлических добавок в ванну, при этом все
легирующие элементы добавляются в твердом состоянии и в виде ферросплавов или практически чистые
металлы, как в случае меди и никеля.
(5)
Целью изобретения является разработка усовершенствованного и экономичного прямого процесса
производства легированных сталей указанных выше составов, и, в частности, создание процесса, который
может осуществляться при относительно низких температурах, а также с точностью и однородностью
химического состава и физического состояния получаемой продукции. В этой связи следует отметить, что при
проведении процессов, в которых руда легирующего элемента (например, хромита) восстанавливается в
контакте с железной или стальной ванной с целью добавления извлеченного металла непосредственно в
ванну, реакции обычно происходят при температуре, приближающейся к 1800 °C.
Кроме того, трудно предсказать, какой процент легирующих элементов, а также примесей, то есть твердых и
газообразных неметаллических веществ и неокисляемых примесей, будет присутствовать в конечном
металле или слитке.
В то время как с помощью данного изобретения можно получать металлические продукты экстракционной
реакции 95, содержащие легирующий элемент, их можно непосредственно и точно добавлять в ванну с
железосодержащим металлом и разбавлять ею, а также можно удалять окисляемые примеси при
температуре не выше 1600 °C, после чего жидкая легированная сталь может быть в значительной степени
очищена от неметаллических включений и неокисляемых примесей.
(6)
Особенность изобретения в его широком смысле заключается в объединении кислородсодержащих или
восстанавливаемых металлических материалов класса, включающего источник металлического железа, по
меньшей мере, основной флюс и восстановитель на основе кремния и железа, который также содержит любое
количество легирующих элементов, и использовании этих твердых реактивных материалов в сочетании с
жидкой сталью соответствующего типа, например, обычной углеродистой стали или легированной стали,
когда требуется разбавитель для металлического продукта реакции, в качестве источника материала для
получения ранее определенных легированных сталей.
Для того чтобы значение сочетания этих материалов было легко отследить в данном описании и прилагаемых
пунктах формулы изобретения, твердые реактивные материалы, указанные в предыдущем предложении,
отныне будут обозначаться и упоминаться как «указанные реактивные материалы». Однако следует
понимать, что к указанным реактивным материалам могут быть добавлены и другие подходящие
ингредиенты; например, может использоваться более одного восстановителя, при этом к металлу
добавляется более одного легирующего элемента, и может применяться более одного флюса.
Флюсы, способствующие основности, текучести и химической активности шлаков, могут использоваться с
указанными реактивными материалами и добавляться в шлаки в соответствии с общепринятой печной
практикой.
(7)
Еще одна особенность изобретения заключается в применении независимой энергии в виде тепла к печным
шихтам, состоящим из указанных реактивных материалов, также к печным шихтам, содержащим их в
пределах, которые будут определены ниже, благодаря чему начинаются и осуществляются химические
реакции извлечения металла, рафинирования или окисления; в то время как другие особенности,
используемые при производстве многих легированных сталей, к которым применяется изобретение,
заключаются в: (а) способе получения жидкого железосодержащего разбавителя или растворителя с
необычно низким содержанием фосфора для металлических продуктов реакции, который состоит в плавлении
твердой стали соответствующего типа из чистого углерода или сплава или их смесей, связанных с оксидом
или рудой марганца и по меньшей мере основным флюсом, и удалении шлака из жидкого металла, благодаря
чему фосфор навсегда удаляется из металлической ванны; (b) тесное взаимодействие указанных реактивных
материалов с соответствующим образом очищенной ванной из жидкой углеродистой стали или легированной
стали и воздействие на нее тепла, в результате чего осуществляются химические реакции между
компонентами, составляющими указанные реактивные материалы, а также между восстанавливаемым
материалом, дающим железо, и окисляемыми примесями, присутствующими в металлической ванне и
попадающими в нее, в результате чего металл, выходящий из реактивных материалов, непосредственно
опускается в железосодержащий растворитель, растворяется в нем и разбавляется им; и (c) обработка
жидких металлических продуктов реакции, как неразбавленных, так и разбавленных подходящей
железосодержащей металлической ванной, способом, описанным ниже, с целью удаления неокисляемых
примесей, а также твердых, жидких и газообразных неметаллических включений и, таким образом, получения
однородных мелкозернистых легированных сталей.
(8)
Следует особо отметить, что в этом процессе в качестве носителей таких легирующих элементов, обычно
называемых «добавками», выступают природные низкоуглеродистые кремний-железные восстановители,
содержащие также один или несколько легирующих элементов (которые в дальнейшем будут обозначаться и
называться «специфическими восстановителями» или координационными восстановителями и легирующими
агентами), например, сплав, состоящий из железа, хрома и кремния, в то время как контрреагент состоит из
железосодержащего восстанавливаемого материала или кислородсодержащего источника металлического
железа, например, обогащенной железной руды и оксидов железа.
При необходимости указанные восстановители могут включать более одного легирующего элемента,
например, сплавы, состоящие из железа, хрома, молибдена и кремния, но для того, чтобы они содержали
достаточное количество примесного металла или металлов, которые могли бы эффективно выступать в
качестве носителей легирующих элементов, было установлено, что содержание кремния в них не должно
превышать 75–50% от агрегатов. Новизна не заявлена в отношении тройных и более сложных
кремнийсодержащих реагентов как таковых, которые, как известно, давно реагируют с хромовыми и
марганцевыми рудами и смесями, такими как оксид железа и зеленый оксид хрома. Что касается указанных
восстановителей, изобретение состоит в способе их применения, как это описано в настоящем документе, и в
их использовании не только в качестве восстановителей или раскислителей для извлечения металлического
железа из кислородсодержащих металлоносных материалов того класса, который является источником
металлического железа, но также и, по существу, в качестве носителей, посредством которых легирующие
элементы непосредственно вводятся в жидкое металлическое железо или разбавляются им сразу после того,
как последнее выходит из состояния окисления, т.е. когда металлическое железо находится, по существу, в
зародышеобразном состоянии.
Изобретение в случаях, когда для получения металлических продуктов реакции восстановления требуется
железосодержащий разбавитель, дополнительно характеризуется согласованным и одновременным
использованием кремнийсодержащих металлов, с одной стороны, в качестве восстановителей для реакции с
кислородсодержащим металлосодержащим материалом класса, включающего источник металлического
железа, и, с другой стороны, в качестве носителей, посредством которых другой металлический или
металлоидный элемент одновременно и непосредственно добавляется к извлеченному металлическому
железу в жидкие железосодержащие металлические разбавители или металлические ванны. 110 (9) Кроме
того, что касается указанных восстановителей, было установлено, что содержание кремния в 50% без участия
алюминия или магния составляет немногим более половины того количества, которое необходимо для
термовосстановителя или для восстановления железной руды экзотермической реакцией, причем первая
представляет собой реакцию с реагентом, а вторая — реакцию, в результате которой выделяется
достаточное количество тепловых единиц для практически полного восстановления без помощи тепла из
независимого источника после начала реакции.
Термохимическая природа реакций металлургического восстановления, происходящих согласно изобретению,
характеризуется недостаточным выделением тепла для поддержания и завершения реакции, а также
прерыванием как извлечения металла, так и удаления из него окисляемых примесей после промежуточного
процесса.
—Нарушение в применении тепловой энергии. —Поэтому следует понимать, что в данной спецификации и
претензиях слова «применение тепла», «применение тепла», «примененное тепло», «примененная тепловая
энергия» и тому подобные относятся к тепловой энергии, передаваемой из внешнего источника и
применяемой с помощью механического устройства, в отличие от собственной энергии или «теплоты
образования» и точечного выделения тепла, присущего образованию химических соединений.
- (10) При использовании предварительно приготовленного и защищенного жидкого разбавителя из
углеродистой стали или легированной стали изобретение можно рассматривать как процесс, в котором
извлечение металла происходит вне металлической ванны и в основном внутри вышележащего слоя
реактивных материалов, которые при воздействии достаточного тепла частично превращаются в
металлическое вещество значительной плотности и частично в окисляющее или неокисляющее основное
неметаллическое вещество с меньшей удельной плотностью. В частности, в качестве реактивных
материалов, добавляемых в защищенную металлическую ванну, предпочтительно используются железная
руда и известь, после чего в нее вводят один или несколько из ранее описанных координационных
восстановителей и легирующих агентов.
В печь может подаваться основной флюс, а также могут быть смешаны указанные восстановители и
восстанавливающие агенты, которые затем добавляются в защищенную металлическую батарею в виде
примеси.
При подаче на загрузку независимой тепловой энергии восстановители перемещаются под действием силы
тяжести через противореагенты, которые, в свою очередь, плавятся. Тем временем происходит
восстановление железной руды, в результате чего образуется металлическое железо и окисляющий или
неокисляющий основной шлак, а извлеченное железо соединяется с металлическими остатками
координационных восстановителей и легирующих агентов, в которых оно опускается и становится частью
жидкого железистого разбавителя.
(11) Процедура или практика, предшествующая 50-, а также последующие реакции восстановления и способ
их проведения, сами реакции будут варьироваться в зависимости от класса и марки производимого металла,
а также будут зависеть от марок используемых материалов.
2. Помимо способа приготовления подходящей ванны из углеродистой или легированной стали, конкретный
способ, который будет раскрыт здесь, этапы подготовки к реакциям восстановления могут быть следующими:
измельченные реактивные материалы, например, железная руда, соответствующие основные флюсы для
сжижения и очистки, а также восстановитель или восстановители могут загружаться отдельно и в любом
порядке или вместе, или же исходная загрузка может представлять собой смесь железной руды и извести, к
которой могут быть добавлены флюсы для сжижения и очистки по мере необходимости. Также реактивные
материалы могут загружаться непосредственно в печь, например, в предварительно нагретую печь, или же
загрузка может быть произведена на шихту, состоящую из напыленной углеродистой или легированной стали.
Этапы обработки могут включать в себя повышение температуры ванны и слив расплава. Также могут
включать использование всех легирующих элементов, раскисление и добавление газов в ванну,
дезактивацию шлака и углеродистых веществ, замену его раскисляющим раствором, удаление извести,
флюорита и карнауловых металлов, а также плавку ванны. Они могут включать в себя все эти обработки для
обеспечения тщательной очистки и доводки, включая фактическое удаление из металлической ванны
остаточной серы, включенных газов и неметаллических включений.
(12) Пошаговое перечисление этапов (или периодов) описывает один из способов выполнения процесса,
когда... например, использование металлической ванны для производства чистой и качественной коровьей
шерсти, а также кремния и силикона. Фосфор и сера, стали указанных составов, при этом следует понимать,
что изобретение не ограничивается процедурой и что различные специальные стали, к которым оно
относится, также применяются к различным состояниям чистоты, которые могут потребоваться. В некоторых
случаях будут предложены целесообразные изменения и сокращения, используемые на практике в
соответствии с изобретением, когда это целесообразно. 105 первая форма и подготовительная часть
подходящей защищенной жидкости, обычная углеродистая или легированная сталь, диоксид железа или
металлическая батарея, содержащаяся в любом подходящем типе или, lii.
печи. 1 ф' - -2-й. - Непосредственно добавляя металл в разбавляющую ванну посредством действия
указанных реактивных материалов, а также процессов экстракции и легирования, металлическое железо
извлекается из его кислородсодержащего источника, указанный восстановитель в значительной степени
обескремнивается и обезуглероживается, и образуется либо оксид, либо неокисляющий оксид.
Тем временем eI -rac. остаточное железо:nd!: cl остаточный элемент сплава:1 etl в растворяется в ванне из
стали или легированной стали, а также растворенные силион, марганец, фосфор и углерод окисляются и
вместе с частью 1' сера выходит в шлак и атмосферу, после чего шлак практически или полностью удаляется.
3-й этап. — Очистка и осветление жидкого металла, т.е. его раскисление и обескисление, а также удаление из
него твердых и плавленых неметаллических включений, с помощью восстановительного шлака на основе
извести и флюорита, содержащего карбид кальция, при необходимости с добавлением марганцевой ванны, а
также дегазация металлической ванны с помощью добавок кремния и, при необходимости, добавление
дополнительных легирующих элементов для получения требуемого химического состава.
4. Подготовка металлической ванны к выпуску и разливке, а также ее дальнейшая очистка и осветление путем
повышения температуры и обезвоживания расплавленного металла, то есть выдержки его в состоянии
полного расплавления до выпуска и после помещения в разливочный ковш.
(13) Хотя изобретение не ограничивается каким-либо конкретным способом образования и приготовления
подходящего защищенного железосодержащего металлического разбавителя или ванны для
непосредственного приема и растворения металлических продуктов реакции между указанными реактивными
материалами, которые, согласно изобретению, используются в усовершенствованном прямом процессе
производства ранее определенных легированных сталей, предпочтительный способ приготовления
подходящего разбавителя, который может включать первый этап изобретения, характеризуется плавлением
твердой углеродистой стали или легированной стали или их примесей в присутствии оксида или руды
марганца и легкого флюса, благодаря чему фосфор навсегда удаляется из расплавленного металла, а
марганец добавляется к нему, тем самым повышая текучесть металлической ванны в преддверии второго
этапа, на котором содержание углерода достигает своего минимума в процессе. Состав предпочтительного
железосодержащего растворителя или разбавителя, используемого в соответствии с настоящим описанием,
характеризуется следующими свойствами: (а) – содержанием углерода в диапазоне, характерном для стали;
(б) – содержанием фосфора в конечном составе ниже максимально допустимого процента, поскольку было
установлено, что содержание фосфора в металлической ванне увеличивается на последующих этапах
процесса; (в) – сумма процентного содержания кремния, марганца и углерода в ней превышает сумму
минимально допустимых процентных содержаний этих элементов в конечной легированной стали, поскольку
было установлено, что совокупное присутствие этих элементов, превышающее минимальные требования к
конечному составу, предотвращает чрезмерное окисление металлической ванны на следующем этапе, на
котором указанные реактивные материалы связываются с металлическим растворителем и плавятся.
(14) Дальнейшая очистка (т.е. удаление неокисляемых примесей), осветление (т.е. удаление
неметаллических включений) и финишная обработка, применяемые в соответствии с изобретением,
характеризуются: (а) их особой адаптацией к жидкому железистому металлу, содержащему легкоокисляемые
и во многих случаях легкоиспаряемые, но вязкие легирующие элементы, образующие карбиды, — при этом
основной раскисляющий или восстановительный шлак, содержащий карбид кальция, применяется к
полурафинированным сталям, но сплава, отличающегося от обычного углеродистого типа, в котором железо
практически не смешано с элементами, образующими более стабильные тугоплавкие карбиды; и (б) их
использование и способ их применения, как описано здесь, в качестве частей расширенного «прямого
процесса» или «прямого рудного процесса» получения однородных и мелкозернистых легированных сталей
ранее определенных составов посредством приложения независимой тепловой энергии и химической реакции
между указанными реактивными материалами, причем этот процесс также включает в некоторых случаях
прямое добавление металлического продукта реакции к жидкому металлическому разбавителю.
Предпочтительным является карбид кальция, содержащий основной раскисляющий или восстановительный
шлак, который может быть дополнен металлическим марганцем и кремнием в электролите, и характеризуется
следующими свойствами: (а) содержит менее 2,0% углерода, связанного с кальцием; (б) имеет средне-серый
цвет вместо обычного белого; и (в) обладает способностью выполнять свою функцию, когда температура
металлического электролита ниже температуры, подходящей для выпуска расплава.
(15) Что касается шлаков, используемых и производимых в соответствии с изобретением, можно сказать, что
независимо от того, являются ли они окислительными, неокисляющими или раскисляющими по своему
характеру, они изначально являются основными, и добавление соответствующих флюсов не позволяет им
отклоняться от состояния химической основности. В период использования указанных реактивных
материалов желателен легкоплавкий шлак, чтобы реакции протекали интенсивно и при температурах, не
превышающих 1600 °C. Было установлено, что окислительные основные шлаки, в которых содержание SiO2
не превышает 20%, а CaO составляет от 40% до 60%, FeO от 5% до 20% и MnO от 5% до 20%, являются
удовлетворительными. Желательно иметь неокисляющиеся шлаки в конце некоторых восстановительных
расплавов, т.е. конечные шлаки, в которых FeD и MnO полностью или значительно ниже минимальных
значений, указанных выше. 125 Неокисляющиеся конечные шлаки могут быть получены на стадии плавления,
а также на стадии, в которой используются указанные реактивные материалы, путем замены значительного
количества флюорита на 130 247,635.
часть металлосодержащего окислителя, которая в противном случае была бы использована. Окислительные,
восстановительные или основные шлаки предпочтительно обрабатывают при более высоких температурах,
чем 5°C, в отличие от других, например, около 1650–1750°C, чтобы они могли содержать большую долю
несвязанных примесей. CaO и имеют очень низкое содержание кремнезема. Содержание углерода в них не
должно превышать 2,0% в форме OC, и предпочтительно — примерно половину этого процента при
производстве низкоуглеродистых легированных сталей.
{16) Было установлено, что все классы...
Металлические ванны, изготовленные и используемые в соответствии с изобретением (пункт 15),
подвергаются чрезмерному окислению.
Всякий раз, когда их суммарное содержание кремния, марганца и углерода снижается ниже 0,20%,
следовательно, когда технические характеристики готовой продукции допускают, содержание марганца не
должно опускаться ниже 0,10%, предпочтительно 0,15%.
Предпочтительно содержание углерода ниже 0,05%. 0.06 % но следует помнить, что содержание углерода
неизменно увеличивается с 0,03% до. 0,06%/o при использовании богатого карбидом кальция раскисляющего
основного шлака.
(17) Один из способов осуществления этого процесса будет представлен сейчас в качестве иллюстрации.
При этом следует понимать, что данная практика может быть расширена, сокращена и изменена иным
образом по мере необходимости и целесообразности.
(18). В футерованную прямодуговую электропечь загружали чистый среднеуглеродистый мартеновский
стальной лом (со средним содержанием фосфора 0,050%), содержащий измельченную обожженную известь и
марганцевую руду хорошего качества. Известь добавляли в достаточном количестве для образования
сильнощелочного шлака, а марганцевую руду – в количестве, немного превышающем необходимое для
окисления кремния и фосфора. Однако не весь углерод, содержащийся в шихте, присутствовал в шихте.
Как только под электродами накапливалось достаточное количество расплавленной стали, шихта
расплавлялась под высокой мощностью до тех пор, пока условия не способствовали вдавливанию
полурасплавленного лома, прилипшего к стенкам печи, что делалось после добавления извести и руды в
шлак. Начиная с этого момента и до тех пор, пока не будет достигнуто подходящее шлакообразование.
Температура в ванне поддерживалась на уровне примерно 1300-1350 градусов. С. и посредством
тщательного флюсования рудной известью, бурой и низкосернистым флюоритом шлак поддерживался в
жидком окислительном состоянии, насыщенном несвязанным CaO. Как только был проведен тест.
Анализ показал, что содержание фосфора снизилось до 0,011%, шлак был практически полностью слит, была
добавлена известь, температура ванны была быстро повышена, и когда она достигла...
примерно. - 1600. C. оставшийся фосфор.
Промытый шлак тщательно стряхивали и снимали с него небольшое количество извести, которая затем
добавлялась для промывки открытой ванны и блоков печи, а также ванны, покрытой защитным слоем извести
и примерно одной пятой от ее веса флюорита. После этого ванна была готова к этапу восстановления
железной руды и легирования. Результаты проведенных на данном этапе анализов показали: 0,010%
фосфора, 0,42% марганца и 0,09% углерода.
(19) Затем были использованы следующие измельченные реактивные материалы: (а)
железохром-кремниевый металл, содержащий 21,60 % кремния и 51,4 % хрома; (б) теоретическое количество
железосодержащих окислителей, состоящее из 90 единиц концентрированной магнитной железной руды с 10
единицами низкосернистой валковой окалины, необходимой для окисления кремния, содержащегося в
координатном восстановителе и легирующем агенте; и (в) жженая известь (2,0 % SiO2 и 0,080 % S), немного
превышающая теоретически необходимое количество для соединения с кремнием при окислении. Как можно
быстрее, не допуская вредного охлаждения печи, загрузите эту реактивную 90-градусную смесь.
Соседние файлы в папке патенты