Способ получения нержавеющей стали

Способ получения нержавеющей стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ, включающий расплавление шихты, предварительное обезуглероживание, выпуск металла в ковш и продувку под вакуумом инертным газом снизу и газообразным окислителем сверху, отличающийся тем, что, с целью уменьшения степени окисления легирующих компонентов расплава, в качества газообразного окислителя-используют высокотемпературную газовую смесь из природного газа и кислорода , причем соотношение объемных расходов природного газа и кислорода в смеси изменяют от 1:4 в начаше продувки до 3:4 в конце ее. Ь F г

6% (ll) СОЮЗ СОВЕТСКИХ .ОВЭ Л

РЕСПУБЛИК

3(я) С 21 С 7/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГЙФ (21 ) 3510335/22-02 (22) 15.11.82 (46) 15.02.84. Бюл. 9 6 (72) Д.И.Бородин, Н.A.Беляков, В.И.Мирошниченко, A.Â.Ãóáèí, Б.С.Петров, Е.И.Тюрин, В.A.×åðíîâ., Л.П.Ефремов, В.М.Бушмелев и С.С.Сивков (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного

Знамени институт стали и сплавов (53) 669 ° 046 ° 517(088 ° 8)

;56) 1..Бородулин Г.M. и др. Нержавеющая сталь. М., "Металлургия", 1973, с. 111-114,.

2. Патент ФРГ 9 2803940, кл. С 21 С 7/10, 1982. (54 ) (57 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ

СТАЛИ, включающий расплавление шихты, предварительное обезуглероживание-, выпуск металла в ковш и продувку под вакуумом инертным газом снизу и газообразным окислителем сверху, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения степени окислейия легирующих компонентов расплава, в качеств газообразного окислителя используют высокотемпературную газовую смесь иэ природного газа и кислорода, причем соотношение объемных расходов природного газа и кислорода в смеси изменяют от 1:4 в начале продувки до 314 в конце ее °

1073299

Изобретение относится к черной Природный гаэ относительн металл гии ур и, а именно к способам и безвреден. Основным его компоненсительно дешев получения низкоуглеродистой нержаве-, том является метан.. ющей стали с использованием вакуумно- Добавка природного газа к кислого окислительного рафинирования, и родному дутью существенно снижает может быть использовано в электро- 5 температуру реакционной поверхности сталеплавильных цехах металлургичес- по сравнению с продувкой ч ких заводов. вко чистым кислородом и, следовательно, ведет к

Известны способы получения нержа- уменьшению окисления и испареиия веющих сталей методом переплава в ду- железа и легирующих в зоне внедрения говых сталеплавильных печах легиро- 10 дутья в металл. ванных отходов с применением гаэооб- Для обеспечения условий азного

Р ви протекар кислорода Г1 ). ния реакции обезуглероживания без

Однако данные способы из-за необ- cyulecòâåííoãî развития процесса окисходимости проведения окислительного ления легирующих компонентов распРафинирования при атмосферном давле- )5 лава по мере уменьшения содержания нии характеризуются повышенным уга- .углерода в металле необходимо уменьром легирующих элементов и железа, шать окислительный потенциал дутья, что обуславливает высокую себестои- например путем добавок инертного мость получаемых нержавеющих сталей. газа (аргона к кислороду). В лабораНаиболее близким к предлагаемому О торных условиях в индукционной печи по технической сущности и достигаемо- установлено, что оптимальное содерму результату является способ полу- жание кислорода в аргонокисло и чения н ержавеющей стали, включающий смеси находится в пределах 20-50%. кислородной, расплавление шихты, предварительное обез

Однако в промышленных услов условиях при о езуглероживание, выпуск металла в отсутствии внешнего подогрева п оковш и и о

Р дувку под вакуумом инерт25 дувка смесями с такой значительной а проным газом снизу и газообразным скис- добавкой аргона приводит к быстролителем сверху (2). му снижению температуры металла, так

Известный способ получения нержа- как тепловые потери с излучением веющей стали характеризуется эначи- не компенсируются вследствие резкотельным окислением и испарением же- ЗО го уменьшения количества тепла, вылеза и легирующих компонентов распла- деляющегося при протекании экзотермива, в частности хрома до 1,3% абс., ческих реакций окисления железа хро1 . о время кислородной продувки высо- ма .и прочих окисляющихся компоненколегированного расплава в ковше под тов расплава, что неблагоприятно вакуумом, что обусловлено интенсив- 35 сказывается на термодинамических усным окислением и испарением железа ловиях процесса селективного окисле.и легирующих компонентов расплава в ния углерода в присутствии хрома, высокотемпературной реакционной зо- марганца, ниобия и других легируюне, образующейся в месте внедре- щих элементов. ния струи кислорода в металл, не- 4О Высокотемпературный газокислородвозможностью изменения окислитель- ный факел является мощным тепловым ного потенциала кислородного дутья источником, способным в значительпо ходу обеэуглероживания, что при- ной мере компенсировать тепловые водит при низких (менее 0,063) кон- потери, особенно в начальный период центрациях углерода к интенсификации 45 вакуумного окислительного Рафиниропроцесса окисления легирующих компо- вания, когда они особенно велики. нентов ов расплава. Окичлительный потенциал дутья цель изобретения — уменьшение ко- при пРодувке смесью природного газа личества окислившихся легирующих и кислорода определяется компонентов расплава. ся соотношением объемных расходов компонентов гаэоПоста вой смеси. В начале вакуумного окистем, что согласно оставленная цель достигается лительного рафинирования при повышенчто согласно способу получения ном содержании угле о а в а глерода в расплаве ючающему расп- оптимальным окислительным потенциалом лавление, нагрев, предварительное обладает

55 дутье с соотнбшением объемние, выпуск металла в ных расходов природного газа и кислоковш и продувку под вакуумом инерт- . рода 1:4. Горение ным газом сниз и г з у и газообразным окис- происходит в условиях избытка кислолителем сверху, в качестве газообраэ- рода: ного окислителя используют высокотемпературную газовую смесь из природ- 60 СН4+ 402 — С02+ 2Н20+ 20, (1) ного газа и кислорода, причем соот- По мере уменьшен

2 2 ношение объемных расходов природного да в ия содержания угле оP а в металле окислительный потенциал газа и кислорода в смеси изменяют дутья необходимо снижать путем увеным о в начале продувки гаэообраз- личения соотноше б ния о ъемных расходов окислителем до 3:4 в конце ее. 65 природного газа и кислорода в газовой

10 73299

Фи5 иал ППП Патент", г. ужгород, ул. Проектная,4 смеси. В конце вакуумного окислительного рафинирования при низкой (менее

0,03%) концентрации углерода в металле оптимальным окислительным потенциалом обладает дутье с соотношением объемных расходов соответствующих компонентов 3:4. Реакция горения природного газа в этом случае идет по следующей схеме:

0,75 СН4+О = 0,75 СО +О," Н О+Н, (2)

При продувке газовой смесью с соотношением объемных расходов природного газа и кислорода, равным 1:5, в значительной мере уменьшен эффект снижения температуры поверхности зо- 15 ны первичных окислительных реакций, что приводит к повышенному окислению и испарению легирующих элементов расплава и железа. . Продувка газовой смесью с соотношением объемных расходов ее компонентов 1:1 сопровождается понижением температуры расплава, снижением коэффициента усвоения кислорода и повышенным разбрызгиванием металла изза наличия мощйого отраженного потока неассимилируемого газа.

Таким образом, продувка высоко-. легированного расплава в условиях вакуумного окислительного рафинирования высокотемпературной газовой смесью: с регулируемым окислительным потенциалом позволяет существенно уменьшить окисление и испарение ле1 гирующих компонентов (прежде всего хрома), что способствует повышению технико-экономических показателей процесса выплавки нержавеющей стали с применением вакуумного окислительного рафинирования.

Пример. В дуговую сталепла- 40 вильную печь загружают легированные никелем и хромом отходы в количестве

600 кг/т и шихтовые слитки (210 кг/т), содержащие не более 0,005% фосфора.

В завалку присаживают, кг/т: углеро- 45 дистый феррохром 150; никель 40; известь 15; 45%-ный кусковой ферросилиций 6; чушковый алюминий 3,2. После расплавления металл содержит,t вес.%: углерод 0,40, кремний О,бу марганец 1,2; сера 0,020; фосфор

0 017 ; хром 19,8, никель 10,0.

После нагрева ванны до 1620 С шлак, образовавшийся в период плавления, удаляют из печи и осуществляют продувку расплава техничес.ким кислородом в течение 7 мин с .расходом 60 нм /туч. Температура металла в конце окислительной продувки 1780 С.

Металл, содержащий, вес.%: 60 углерод 0,25; кремний 0,18; марганец 0,40; сера 0,017, фосфор 0,018, ВНИИПИ Заказ 274/24 хром 19,2, никель.10,2, вместе со шпаком, образовавшимся в окислительный период, выпускают в рафинировочный ковш. Температура металла в рафинировочном ковше 1730 С.,Рафинировочный ковш устанавливают в вакуумкамере °

Далее металл подвергают вакуумному окислительному рафинированию по следующей технологической .схеме: обработка вакуумом (40кПа) с .одновременным перемешиванием расплава аргоном (0,8 нм /т ° ч) в течение 5 мин) обработка вакуумом (2,6 кПа) с одновременным перемешиванием расплава аргоном (1,3 нмэ/т ° ч) и,продувкой высокотемпературной газокислородной смесью (35 нм3/т ч) в течение 15 мин, причем в первые 5 мин продувки соотношение объемных расходов природного газа и кислорода в смеси .равно

1:4, в последующие 5 мин — 1:3, и в заключительные 5 мин — 1г2; перемешивание расплава аргоном (1,3 нм /т.ч) в условиях вакуума (2,6 кПа в течение 5 мин. Конечная температура расплава 1690 С;

После окончания вакуумного окислительного рафинирования металл содержит, вес ° %: углерод 0,03Ä кремний 0,10; марганец 0,15, сера 0,013, фосфор 0,019, хром 18,6; никель 10;1.

При атмосферном давлении в рафинировочный ковш на штангах вводят

1,5 кг/т чушкового алюминия,,а на поверхность расплава — раскислительную смесь, состоящую, кг/т: порошок алюминия 2,3 плавиковый шпат 13,8. .Затем в ковш присаживают металлический марганец (10 кг/т.) и 45%-ный ферросилиций (7 кг/т).

Далее металл подвергают повтор ному вакуумированию в течение 4 мин при давлении 2,6 кПа с одновременным перемешиванием аргоном (1,3 нм /т ч J.

Затем металл, имеющий температуру

1610 С, переливают в раэливочный ковшс После перелива температура о металла в разливочном ковше 1560 С.

Разливку металла производят в соответствии с действующей на предпри« ятии технологией.

Готовый металл имеет следующий химический состав, вес.%: углерод.

0,03; марганец 1,50, кремний 0,60; сера 0,009, фосфор 0,020; хром 19,0f никель 10,0.

Экономический эффект достигается эа счет уменьшения количества хрома, окислившегося во время вакуумного окислительного рафинирования (в пересчете на низкоуглеродистый феррохром), и составляет 135 тыс.руб в год е

Тираж 540 Подписыое