CS254281B1 - Granulovaná dezoxidační slitina hliník—železo—uhlík a způsob její výroby - Google Patents

Abstract

Řešení se týká granulované dezoxidační slitiny obsahující v % hmot. 40 až 85 % hliníku, 0,2 až 2 % uhlíku, zbytek železo a doprovodné prvky, případně ještě 5 až 30 % manganu. Vzniklý karbid hliníku obklopuje zrna binární fáze hliník-železo a působením vzdušné vlhkosti se rozpadá na granulát, jehož velikost je závislá na rychlosti krystalízace odlitku. Způsob výroby spočívá v roztavení v elektrické peci, odlití do kokily, vložení odlitku do ocelové nádoby a ponechání na vzduchu v běžném slévárenském prostředí. V závislosti na velikosti odlitku, hmotnostní koncentraci uhlíku a relativní vlhkosti vzduchu se rozpad slitiny pohybuje od několika hodin do několika týdnů. Granulát slitiny se používá pro dezoxidaci roztavené oceli, kam se zavádí nosným plynem, nebo např. při výrobě lehkých stavebních hmot jako aktivní plyriotvorná přísada.

Description

Vysokých dezoxidačních účinků při dezoxidaci oceli především v pánvích, by bylo možno dosáhnout zavedením granulované dezoxidační slitiny nosným plynem přímo dnem rafinační pánve do taveniny. Tím dojde k homogennímu rozděťení dezoxidační slitiny v celém objemu pánve a k velkým úsporám hliníku. Při dosud používaném postupu je dezoxidační slitina legována na povrch lázně oceli, což je spojeno s velkým propalem hliníku. Tento postup se nepoužívá především proto, že neexistuje efektivní metoda získávání vhodně granulované předslitiny.

Další použití granulované předslitiny je ve výrobě stavebních hmot, jako plynotvorná aktivní přísada do betonových a silikátových směsí. Dosud používané metody rozprašování s prudkým ochlazením kapiček taveniny mají nízké produktivity, jsou investičně a technicky náročné a je nebezpečí exploze jemného granulátu.

Tyto nedostatky odstraňuje granulovaná dezoxidační slitina o složení hliník-železo-uhlík podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává v hmotnostní koncentraci ze 40 až 85 % hliníku, 0,2 až 2 % uhlíku, zbytek železo s případnými příměsemi, nejméně však z 96 % hliníku a železa ve vzájemné kombinaci. Dále může obsahovat 5 až 30 % manganu.

Způsob výroby granulované dezoxidační slitiny podle vynálezu, tavené v elektrické peci v podstatě spočívá v tom, že do roztavené vsázky hliníku se přidá litinový a ocelový odpad, a/nebo feromangan v množství potřebném pro dosažení žádaného chemického složení, vsázka se ohřeje na teplotu 1 200 až 1 350 °C do rozpuštění veškerého železa a po odlití a 2tuhnutí se nechá působením vzdušné vlhkosti samovolně granulovat.

Vsázka se ohřeje na teplotu 1 200 až 1 350 °C, při které dojde k roztavení železa v závislosti na jeho množství. Odlití se provede buč do kokil na licí pás, nebo volně na licí pole případně do větších bloků, kde je zaručena pomalá rychlost ochlazování.

Bylo zjištěno, že vazbou hliníku vzniká karbid hliníku, který v podobě sítoví obklopuje jednotlivá zrna binární fáze hlíník-železo. Působením vzdušné vlhkosti dochází k rozpadu a granulaci slitiny až na jednotlivá zrna. Voda totiž reaguje s karbidem hliníku, který se rozpadá a vzniká acetylen, jenž svým tlakem napomáhá rozdružení slitiny. Velikost vzniklých granulí je přitom dána velikostí zrn primární lité struktury a je možno ji dobře řídit rychlostí ochlazování, resp. způsobem lití, tj. do kokil, kdy je rychlost ochlazování vysoká a potom granule jemné či naopak do velkých bloků, kdy je rychlost ochlazování malá a granule jsou hrubé. Doba, za kterou dojde k ukončení granulace, je určena především obsahem uhlíku ve slitině, velikostí odlitku a relativní vlhkostí vzduchu. Pohybuje se řádově od několika hodin do několika týdnů.

Příklad

V indukční kelímkové peci byla natavena vsázka sestávající v hmotnostní koncentraci ze 49 % hliníku technické čistoty a 51 % šedé litiny s obsahem 2,4 % uhlíku. Teplota tavení slitiny byla 1 250 °C. Odlévání proběhlo při teplotě 1 200 °C do kovové kokily. Odlitky byly vloženy do ocelové nádoby vysoké 500 mm umístěné v běžném prostředí slévárny. 50 % celého objemu slitiny bylo granulováno do 24 hodin od výroby. Do 1 týdne od výroby byla granulace skončena v 95 % objemu, přičemž zbylé hrudky bylo možno rozdrtit prsty. Za 2 týdny byl získán zcela homogenní granulát v celé vrstvě, vysoké 400 mm. Velikost jednotlivých zrn se pohybovala v rozmezí 80 až 400 mikrometrů.

Slitiny o složení dle vynálezu a vyrobené uvedeným postupem lze výhodně použít pro dezoxidaci oceli zaváděním do taveniny nosným plynem, a to s vysokou efektivností, jelikož se sníží propal, dezoxidace proběhne účinněji a sníží se dosud vykazovaná spotřeba hliníku. Slitiny lze rovněž použít jako plynotvorné přísady do betonových či silikátových směsí, kde svým aktivním působením umožňují nakypřování a tvorbu lehkých pórovitých stavebních hmot.

Výroba je však ve srovnání s běžně zavedenou granulací rozstřikováním méně technicky náročná a nehrozí nebezpečí výbuchu jemného granulátu.

Claims (3)

1. Granulovaná dezoxidační slitina hliník-železo-uhlík, vyznačená tím, že sestává v hmotnostní koncentraci ze 40 až 85 % hliníku, 0,2 až 2 % uhlíku, zbytek železo a doprovodné prvky, nejméně však 96 % hliníku a železa ve vzájemné kombinaci.

2. Granulovaná dezoxidační slitina podle bodu 1, vyznačená tím, že obsahuje 5 až 30 % hmot. manganu.

3. Způsob výroby granulované dezoxidační slitiny podle bodu 1 a 2, vyznačený tím, že do roztavené vsázky hliníku se přidá litinový či ocelový,odpad a/nebo feromangan a vsázka se ohřeje na teplotu 1 200 až 1 350 °C do rozpuštění veškerého železa a po odlití a ztuhnutí se nechá působením vzdušné vlhkosti samovolně granulovat, přičemž třída hrubosti granulátu je dána rychlostí krystalizace odlitku.