Способ регулирования процесса окислительного рафинирования стали и сплавов

Способ регулирования процесса окислительного рафинирования стали и сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено180380 (21) 2896248/22-02 (51)М

С 21 С 5/52 с присоединением заявим Нов (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 151131. Бюллетень Но 4 2

Дата опубликования описания 15.1181 (53) УДК 669.046 (088.8) (72) Авторы изобретения

Д.И.Рыжонков, С.Н.Падерин, Г.В.Се

В.С.Римкевич, В.М.Караваев и М (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОКИСЛИТЕЛЬНОГО

РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ И СПЛАВОВ

Изобретение относится к металлургии, а именно к черной металлургии,. и может быть использовано при выплавке хромсодержащнх сталей и сплавов с применением.окислительного рафини- рования при помощи кислородной и/или гаэокислородной продувки.

Известен способ управления процессом удаления углерода из расплава при 1О продувке его газовыми смесями, основанный на контроле температуры отходящих газов, по которой определяют температуру металла и содержание в нем углерода. На основании измерений, результатов по ходу окислительного процесса изменяют количество кислорода, подводимое к расплаву(1) .

Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий продувку металлической ванны кислородом или кислородно-воздушной смесью.

Продувку ведут до содержания углерода в расплаве 0,25-0,15 вес.Ъ и далее осуществляют обдувку расплава кислородно-воздушной смесью, при« чем по мере снижения содержания углерода в расплаве от 0,25 до 0,08% снижают содержание кислорода в смеси до 21% P2J.

В данном способе регулирования состава гаэокислородной смеси по ходу плавки в качестве критериев перехода от одного состава смеси к другому используют также признаки как эакипание мателла и спад углеродистого пламени, вследствие чего возможно переокисление металла, приводящее к повышенному угару хрома, а также снижение. скорости обезуглероживания при преждевременном переходе на газокислородную смесь с низким кислородным потенциалом.

Кроме того, данный способ можно использовать лишь прн выплавке хромистых сталей, но не металла с высоким содержанием кремния и марганца. Этим способом нельзя добиться глубокого обеэуглероживания Металла. Таким образом, данный способ не является универсальиым.

С целью снижения угара хрома и других легирующих в настоящее время вместо продувки металлических расплавов чистым газообразным кислородом применяют продувку гаэокислородными смесями. Состав гаэокислородных смесей регулируют по ходу окислительного рафинирования различными способами.

881126

Цель изобретения — стабилизация процесса окисления металла, уменьшение угара легирующих элементов и железа.

Поставленная цель достигается тем, что на пробной плавке определяют величину критической ЭДС, соответствующую моменту образования окисной фазы легкоокисляемых легирующих элементов, а уменьшение количества кислорода в газокислородной смеси на последующих плавках с момента

10 достижения величины ЭДС на 1,030,0% меньше величины критической

ЭДС, пробной плавки.

На фиг.1 и 2 представлены зависимости величины ЭДС, концентрации 15 углерода и хрома в зависимости от времени плавки..

Предложенный способ основан на том, что по измеренным значениям величины ЭДС кислородно-концентрационного датчика и температуры расплава можно определить активность растворенного в расплаве кислорода, а так как количество растворенного в расплаве кислорода при прочих равных с условиях находится в зависимости от состава вводимой в него газокислородной смеси и ее расхода, то достигается воэможность осуществления простого и надежного контроля за ходом окислительного рафинирования металла.

При двухступенчатой продувке из эксперимента на пробной плавке определяют начало окисления легкоокисляемых легирующих по образованию их окислов с растворением в шлаке, что сопро- 5 вождается резким снижением скорости обезуглероживания расплава. На последующих плавках именно до этого момента образования окислов необходимо провести изменение состава газокислородной смеси с разбавлением кислорода инертным газом. При технологии выплавки с многоступенчатым изменением состава газовой смеси и/или ее расхода для каждого этапа на пробных плавках определяют соответствующую данным условиям .обработки расплава величину ЭДС, отвечающую условиям образования окисной фазы. Затем на последующих плавках регулирование процессом окислительного рафинирования осуществляется на основе экспериментально определенных зависимостей в системе

Е = Цт„Я Ь «), где

E — - величина ЭДС, T - температура расплава

Я i) - исходный химический состав 60 металла, вес.%.

По установленным данным E должно быть меньше Е ;не менее, чем иа

1,0% чтобы, можно было гарантировать отсутствие начала процесса окисления О легирующих. С другой стороны, начинать снижение окислительного потенциала газокислородной струи ранее, чем будет достигнута величина Е, на

30% меньшая, чем Е„ нецелесообразно, так как это прйведет к существенному понижению интенсивности окислительной обработки металлической ванны, к уменьшению скорости обеэуглероживания,, и в конечном счете, к увеличению длительности плавки.

Пример. Проводят окислительное рафинирование Fe-CR-Ni-С расплавов в лабораторной печи. Нагрев и плавление металла осуществляют в атмосфере аргона. Исходный состав расплавов, %: Сч 13,1-13,6, Ni 10, С 0,50-0,55 — железо — остальное °

Обработку расплавов аргон-кислородными смесями проводят при 1750 С.

В ходе плавок непрерывно измеряют величину ЭДС кислородно-концентрационного датчика, вмонтированного в магнезитовый тигель. В данном датчике применены в качестве твердого электролита 2r 0 стабилизированные

$ 0>, Электродом сравнения служит спектрально чистый графит.

Пробная плавка (фиг.1) проведена

r, обдувкой расплава в течение всего окислительного периода смесью Ar-O в соотношении 1/1 с расходом смеси

2,4 м /термин. Как видим иэ графиКа, 3 в ходе обдувки по мере снижения содержания углерода в расплаве увеличивается величина ЭДС. При достижении величины ЭДС (Е) — 145 МВ отмечено начало образования окисной фазы на поверхности металлического расплава.

Далее в ходе плавки проходит увеличение количества окисной фазы. В течение 25 мин обдувки достигнуто содержание углерода 0,06%. При этом скорость обезуглероживания составляет 0,02ОС/мин. В результате окисления содержания хрома изменяется с

13,1 до 11,2%.

Последующая плавка (фиг.2) приведена с регулированием газокислородной смеси во 2-ом этапе. До значений величины ЭДС, равной 130 ИВ, что на

10% меньше величины экспериментально определенной критической ЭДС, отвечающей условию образования окисной фазы для данного состава металла обдувку ведут как на опытной плавке смесью Ar-Og с соотношением 1/1 и расходом 2,4 м. /т мин. По достижении 3

Е на 10% меньше Е переходят на обдувку смесью .А . -О в соотношении

5/1 с расходом 2,4м /т.мин. В реэуль3 тате этого достигнуто содержание углерода 0,05% за 19 мин обработки расплава. Скорость обезуглероживания составляет 0,025%, что выше по сравнению с пробной плавкой. В течение .всего периода окисления окисная фаза отсутствует на поверхности расплавки.

881126

Предложенный способ позволяет стабилизировать процесс плавки. Из лриведенного выше примера видно, что на плавках достигается снижение угара хрома на 20%, Учитывая, что эксперименты проводятся в лабораторной печи, следует ожидать, что в промышленных печах угар будет несколько больше лабораторного, однако меньше, чем имеющийся на практике в настоящее время. По расчетам этот угар снизится на 10-154. Поэтому ожидаемый эффект выразится в 10 кг/т хромсодержащей стали. В 20 т печи суммарная экономия Fe-Сч 20 т х 10 кг/т =

200 кг.

Формула изобретения

Способ регулирования процесса окис-Щ лительного рафинирования стали и сплавов, включающий газокислородную обработку расплава и снижение количества кислорода в газокислородной смеси с началом окислительного периода, о т л и ч а ю щ и йс я. тем, что, с целью стабилизации процесса плавки, уменьшения угара легирующих и железа, на пробной плавке определяют величину критической ЭДС, соответствующую моменту образования окисной фазы легкоокисляемых легирующих, а уменьшение количества кислорода в газокислородной смеси на последующих плавках начинают с момента достижения величины

ЭДС на 1,0-30;ОЪ меньше величины критической ЭДС пробной плавки.

Источники информации, лринятые во внимание при экспертизе

1. Josslo Б юо ш а Kecent Рго гем of

A0D Хи. ArogreSs,"Tetr u- to- а а е, 3. Dron

403 5teeE 3ns$. ар.", 1977, 63, 9 13, р. 1954-1964 ..

2. Авторское свидетельство СССР

Р 203751, кл. С 21 С 5/52, 1971. о

881126

Редактор H.Ìèíêî

Закаэ 9874/43

<4 fcl;

5 К

Составитель И.Абросимов .

Техред М.Голинка Корректор В.Синицкая

Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4