Способ газокислородной обработки стали и сплавов

Способ газокислородной обработки стали и сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИаЕ

Союз Советских

Социалистииеских

Республик (1653299

ИЗОБЬЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Занвлено 28.05. 76 (21) 2365100/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 25.03,79.Бюллетень №1 1 (51) М. Кл. С 21 С 5/56

Государственный квинтет

СССР ае делан нзейретений и еткрытнй (53) УДК 669,18.7.

° 25 (088.8) Дата опубликования описания 28.03.79

C. B. Лактионов, В. В. Топилин, В. А. Григорян, В. И. Жучин, В. Т. Логинов, И. Н. Мелькумов и E. Н. Банденков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ГАЗОКИСЛОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ

СТАЛИ И СПЛАВОВ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к технике получения стали и сплавов в сталеплавильных агрегатах.

В настоящее время в производстве легированных сталей применяются способы, заключающиеся в продувке металлического .расплава в сталеплавильной ванне или специально оборудованном агрегате, например в ковше, кислородом или смесью его с другими газами, содержание которых в смеси изменяется от 0 до 100% с целью глубокого обезуглероживания, дегазации или насыщения расплава азотом (1), (2).

Такие способы газокислородной обработки стали предусматривают непрерывную продувку расплава. Окислительная продувка расплава одним кислородом для глубокого обезуглероживания (до 0,01 — 0,05%C) сопровождается значительными потерями металлической основы, достигающими по весу

8 — 14% от первоначального ее веса, повышением температуры до 1800 — 2000 С и окисленности металлического расплава (до 0,14—

0,20%) и шлака (например, до 70% ГеО, 15% Ге Ой) вследствие локального переокисления металла избытком кислорода в зоне введения его в ванну. Значительное окисление хрома к концу глубокого обезуглероживания при продувке кислородом не позволяет использовать при выплавке низкоуглеродистых ((%С) (0,05%) нержавеющих сталей более 20% отходов и углеродистые сорта феррохрома.

Способы продувки металлических расплавов газовой смесью с пониженным окислительным потенциалом позволяют значительно снизить угары металлической части ших1в ты. Однако они требуют значительного расхода дефицитного инертного газа или азота. Этим же отличаются способы внепечного рафинирования и .—. азотирования сталей и сплавов. Кроме того, длительная продувка металла аргоном или азотом вызывает

15 в ряде случаев охлаждение металла до температуры, затрудняющей рафинирование или азотирование расплава и последующую разливку стали.

Известен также способ аргонно-кислород20 ного обезуглероживания при производстве нержавеющей стали, заключающийся в расплавлении шихты, состоящей из 50 — 100% отходов нержавеющей стали и содержащей

0,4 — 1,15% Мп, 0,2 — 0 35% Si и 16,5 — 25%

Cr, в дуговой сталеплавильной печи и аргон653299

Сокращение периода ввода в расплав одной порции газокислородной смеси (менее

0,1 мин) нецелесообразно, так как затормаживает процесс обезуглероживания и удаления из расплава газов из-за недостатка окислителя и слаборазвитого барботажа металлической ванны. К этому же приводит уменьшение интенсивности продувок ниже

0,08 мз/т.мин и более чем пятиминутный перерыв между ними. При увеличении длительности введения одной порции газа (более

4О

6 мин) и удельном расходе газа более 3 мз/т в 1 мин потери металлошихты не отличаются от обычно наблюдаемых при непрерывной продувке металла кислородом и достигают

14 /, от общей массы металла. В случае аргонной продувки это приводит к перерасходу дефицитного аргона. Перерывы менее

0,13 мин между введением порций газа не позволяют снизить окисленность металла в зоне внедрения кислородной струи в расплав, что повышает содержание кислорода в метал\ ле после продувки. Продувка металлического расплава в предлагаемом режиме позволяет, используя явление самораскисления сталеплавильной ванны, вводить требуемое 55 количество кислорода небольшими порциями без значительного переокисления металла в зоне подвода кислорода. но-кислородном рафинировании расплава в течение 60 мин в специальном реакторе (3).

В начале рафинирования отношение содержания кислорода в газовой смеси к содержанию аргона составляет 3:1, к концу 1:2.

Перед выпуском металл обрабатывается одним аргоном. Суммарный расход кислорода за продувку составляет 15 — 25 м /т, аргона — 12 — 23 м /т.

Однако такой способ выплавки стали требует большого расхода дефицитного инертного газа — аргона, что снижает эффективность получения стали этим методом. Продувка такого большого количества инертного холодного газа вызывает переохлаждение расплава до температур, затрудняющих рафинирование и последующую разливку стали.

Для продолжения рафинирования в этом сЛучае металл сливают из реактора в печь для подогрева, что ухудшает технологичность процесса «АОД» и приводит к дополнительным потерям хрома и затратам элект- 20 роэнергии. Число таких плавок достигает

20 /р.

Цель изобретения — снизить себестоимость готового металла.

Это достигается осуществлением газокислородной обработки металла кислородом или инертным газом, или их смесью в режиме кратковременных продувок длительностью

0,1 — 6 мин и с интенсивностью 0,08 — 3 мз/т в 1 мин с перерывом между ними 0,13 — 5 мин.

В случае необходимости азотирования ста- зо лей и сплавов используется азот.

Введение газокислородной смеси в металл с удельной интенсивностью 0,08 — 3 мз/т в 1 мин в течение 0,1 — 6 мин обеспечивает интенсивное перемешивание и барботаж ванны как во время продувок порций газа, так и во время перерывов между ними в течение

0,13 — 5 мин. Это способствует увеличению поверхности контакта газовой фазы с метал- лом и протеканию диффузионных процессов, являющихся определяющим фактором процессов обезуглероживания, рафинирования ванны от неметаллических включений и азотирования расплава в случае продувки его азотом.

Пример 1. Окислительное рафинирование легированного расплава кислородом и кислородно-аргонной смесью. Способ опробован при выплавке марочной шихты низкоуглеродистой стали 000X11H$0M2T в пятитонной дуговой электропечи. Выплавлено две опытные плавки, отличающиеся тем, что окислительное рафинирование на первой проводят одним кислородом, а на второй — кислородно-аргонной смесью.

Шихтовыми материалами служат отходы стали в количестве 4,5 т. Завалку и расплавление шихты ведут по обычной технологии. При температуре металла 1650 С приступают к окислительной продувке металла через футерованные трубки диаметром 3/4", погружаемые в расплав. Удельная интенсивность подвода окислительйой смеси 2,2 мз/т в 1 мин. Режимы кислородно-аргонной продувки металла на этих плавках и результаты обезуглероживания приведены в табл. 1. Для примера здесь же приведены результаты обезуглероживания аналогичного расплава кислородом и смесью его с аргоном по обычной технологии.

Применение предлагаемого способа при окислительном рафинировании металлического расплава позволяет в случае продувки одним кислородом провески более глубокое обезуглероживание (до 0,02Р/р С) при снижении потерь хрома вдвое, окисленности металла к концу продувки до 0,024Р/р и конечной температуры металла более чем на 150 С.

Общие потери металла в результате окисления компонентов расплава не превышают 5Р/р, В случае кислородно-аргонного рафинирования низкое содержание примесей (0,013 /рС, 0,02 /p Si, следы Мп) получено при значительно меньшем расходе аргона (4,95 м /т);" чем при непрерывной продувке (11 м /т). Расход кислорода при получении низкоуглеродистого металла (не более

0,03 /р С) составляет 17 м /т.

Пример 2. Продувка металла в ковше аргоном через пористые пробки. Способ опробован также прн обработке аргоном в ковше расплава стали ОООН18К9М5Т. Для продувки используют шеститонный ковш с двумя пористыми пробками, зафутерованными в днище.

653299

Средний химический состав материала пробок: 80 78% А!а Оз, 0,89 TiO< 0 79% F Оь.

Продувку металла аргоном начинают одновременно с выпуском плавки при минимальном „"àâëåíèè 1,5 — 2 ати. По мере наполнения ковша давление аргона повышают до 4,5 — 5 ати, что обеспечивает энергичное кипение металла. В табл. 2 приведены результаты дегазации стали в ковше при непрерывной подаче аргона и по режиму порционного введения газа в расплав. Интенсивность продувки аргоном в обоих случаях 0,1 м /т в 1 мин, общая продолжительность обработки стали 000Н18К9М5Т в ковше аргоном составляет 6 мин.

Предлагаемый способ продувки при достаточной степени дегазации позволяет сократить расход инертного газа с 0,6 до 0,43 мз/т.

Предлагаемый способ позволяет снизить потери металла в результате глубокой окислительной продувки (не более 0,02% С) кислородом до 5%, сократить расход аргона в случае кислородно-аргонной продувки до

4,95 м /т, а в случае аргонной продувки металла в ковше с целью дегазации до 0,43 мз/т. Расход кислорода при глубоком обезуглероживании (до 0,01 — 0,02% С)— не более 17 м /т в 1 мин.

Металл, выплавленный с применением предлагаемого способа, удовлетворяет требованиям технических условий.

Экономический эффект от внедрения в производство разработанного способа составит около 100 руб/т стали.

653299

Я

o"

„,ФО ж I I

Ф: т Х о о

CD о

tQ ! т-т

И

Х а g

О! о

I

Iz3

Ф х Ф о о м х с! т о! л

Ц

Р» Ф щ о х х

CO !» о о !» о о о

0) о о т !»

С9 о

1

Р х Ф о о м х

Я о о

С»3

cQ !» о

1 л !

»

9 э

О х х

Ст3

К) о

»-т

fQ о

CD !»

o" о o o,o o

o o o o о e o

1 I ! д (д

»-

5 о

Ю

Itf O

&» о о и и

o o o о а а

o o o o

o o o o т-!»! т-! т-т

o o o а т-т! I !

\ х Q.x

Иэй э а

Q»Ф Х

lt! И lt! (Q ! о ю

О! С

И !О (О

o o" o а Я о О

I 1! !

tf! !, И

g x

3 et 2

Ф о аах х и (Q г-! т-! т-! о а o o

03!

Д Я !О fC! !O

o o o o э о а и о о

И 3

Я (6 й1 !

» о, и

<6 а

Я х аж

Э

& о

Л . I о

Й х Ж а 6 а

О О

О х

t

>Ъ х

Щ

Q, э о о Э М Q

Ы м g и о

3 а и о х Я

И о о

<хс. хм о

Я о

1 х э о

o > о

Г Q алоэ о х е! (( 8

e o а

Л о о и Л о

dl

Q.

Э

Q.

Ф х

I х

Эй ж

Х ах ! х" о

Э Э

Х ац ф э ж

Ц

Х ац

С о

o" о

if! ,0

Q.

Э

Q.

И

Э х

653299

Таблица 2

Способ дувки тбора талла еры мин

О, 0094 0,0065 О, 00045 Перед выпуском из печи

Известный

Предлагае- 1 мый

О, 2 О, 0090 О, 005 0,000035 Перед выпуском из печи

0,0050 0,006 0,00035 После наполнения ковша

0,5

0,3

О, 0044 О, 006 О, 00035 После продувки аргоном

0,5

Формула изобретения

Составитель А. Шербаков, Техред О. Луговая Корректор П. Макаревич

Тираж 652 Подписное

LIHHHtlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! l 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная. 4

Редактор Т. Фадеева

Заказ 1229/22

1. Способ газокислородной обработки стали и сплавов, включающий обезуглероживание путем газокислородной продувки и рафинирование металла, отличающийся тем, что, с целью снижения себестоимости готового металла, газокислородную продувку металлического расплава осуществляют в режиме кратковременных продувок длительностью

0,1 — 6 мин с перерывом между ними 0,13—

5 мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что продувку газом осуществляют с интенсивностью 0,08 — 3 мз/т в 1 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3666439, кл. С 21 С 7/10, 21.01.75.

2. Авторское свидетельство СССР № 461127, кл. С 21 С 7/00, 1975.

3. Furnace Conf. Proc. New York N. Y.

1971, Vol. 28, р. 41 — 46.