Способ получения нержавеющей стали

Способ получения нержавеющей стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ъ р>950780

/ 9 Ф

//»(61),Дополнительное к авт. свид- ву(22) Заявлено 31. 12. 80 (21) 3230430/22-02 11М Кп з с присоединением заявки ¹С 21 С 7/10

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 1 0882 Бк ллетень ¹ 30

t$3) УДК 669. 187. . 25 (088. 8) Дата опубликования описания 15 ° 08 ° 82

Д. И. Бородин, С. И. Быстров, В. И. Мирошниченко, A. Б. Губин, Б. С. Петров, В. М. Бушиелев, С. С. Сивковр-В;-=-L. Хин дцкос

Г. Д. Шурыгин, В. П. Ширяев и A. Д. Косяк,, „ „ 1 г, .-.,«,т,»;

I " - -" :: (Московский ордена Октябрьской Революции и ордеиа- Трудового

Красного Знамени институт стали и сплавов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ

Изобретение относится к черной ме таллургии, конкретно к способам полу- чения низкоуглеродистых нержавеющих сталей с использованием установок вакуумного окислительного рафинирова5 ния, и может бить использовано в элект росталеплавильних цехах металлургических заводов.

Известны способы получения низкоуглеродистых нержавеющих сталей с

-расплавлением исходной металлической шихты в дуговой электропечи и последующим ее обезуглероживанием на установке вакуумного окислительного рафинирования (1). .15

К недостатку известных способов получения низкоуглеродистьж легированных сталей относится относительно высокий yrap легирующих компонентов 20 металлошихты, что обуславливает повышенную себестоимость получаемых сталей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения нержавеющих сталей, включающий эавалку и расплавление легированных отходов, усреднение металла, выпуск в ковш расплава и его последующее вакуумирование с подачей аргона сниэу и продувкой кислородом сверху с постоянной интенсивностью (2 ).

Недостатками данного способа обезуглероживания легированных расплавов являются относительно низкая производительность установки вакуум ного окислительного рафинирования и сравнительно высокий угар легирующих компонентов металла, что обусловливает повышенную себестоимость выплавляемой стали. Эти недостатки обусловлены как относительно низкой скоростью протекания реакции обеэуглероживания в вакуумном ковше при подаче кислорода на поверхность перемешиваемого аргоном расплава в начальный, контролируемый доставкой кислорода на реакционные поверхности, период продувки, так и наличием значительного избытка кислорода (при постоянной интенсивности его ввода) в системе на заключительном, лимитируемом транспортом углерода, этапе продувки.

Целью изобретения является снижение себестоимости получаемой стали.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения нержавеющей стали, включающем завалку и расплавление легированных отходов, усрйдне950780 ние металла, выпуск в ковш расплава и его последующее вакуумирование с подачей аргона снизу и продувкой кислородной струей -сверху„ 35-45% продувочного времени струю кислорода заглубляют в расплав, причем величина .заглубления составляет 1/4-1/2 высо-,. ты слоя.металла, а в оставшиеся 55-

65% времени окислительной продувки кислород с пониженной в 2,5-3 раза интенсивностью подают на поверхность 10 расплава так, что уровень подачи кислорода отстоит от поверхности последнего на расстоянии 1/7-1/5 высоты слоя металла.

Предложенный способ получения 15 нержавеющих сталей осуществляют следующим образом.

Исходную металлическую шихту, состоящую на 70«100% иэ легированных отходов хромоникелевых сталей и

0-303 углеродистых отходов высокоуглеродистых сортов феррохрома (8-10 кг/т), металлического никеля (25-50 кг/т) и в случае необходимости, молибдена и меди,(2,5-10 кг/т) загружают в дуговую электропечь.

Исходная шихта содержит, вес.Ъ: углерод 0,50-0,70у кремний 0,5-1,2у марганец 0,4-2,0) никель 8-29; хром

19,5-23,0; сера 0,015-0,030; фосфор

0,017-0,035р а также в ряде случаев медь и молибден 2-3. После расплавления металлической шихты при темпе. ратуре приблизительно 1600 С в расплав присаживают изь.зсть и 45% ферросилиций в количествах соответствен- 35 но 5-15 и 4-12 кг/тонну. При достижении температуры металла 1630-1670ОС осуществляют в течение 8-15 мин продувку металлической ванны техническим кислородом с расходом 0,9 -1,1 н4т40 в минуту.. После продувки металл имеет следующий химический состав, вес.Ъ углерод 0,20-0,35 кремний 0,20-0,50; марганец 0,20-0,80; никель 8-29у хром 20,0-24,0у.сера 0,015-0,025р 45 фосфор 0,017-0,035; медь 2-3 молибден 2-3.

Температура металла после продувки составляет 1750-1860 С. После час- 50 тичного скачивания шлака металл выпускают в рафинировочный ковш, снабженный пористой пробкой для обработки металла инертным газом. Температура металла в ковше составляет

1700-1800ес.

После установки ковша с металлом в вакуумную камеру и набора в течение 2-4 мин вакуума (6-20 мм рт.ст.) начинают продувку расплава кислородом, причем в течение первых 3-9,5мин6О продувочного времени кислородную фурму заглубляют в расплав так, что величина заглубления составляет 1/41/2 высоты слоя металла. Интенсивность подачи кислорода на первом эта- 65 пе продувки составляет 0,6-0,7 кмис/т в минуту.

В процессе окислительной продувки металл перемешивают аргоном, интенсивность продувки которым составляет

0,015-0,035 кмз/т в минуту.

Согласно имеющимся теоретическим представлениям скорость обезуглероживания .при высоких (0,15-0,35%) содержания углерода в расплаве определяется доставкой кислорода на реакционные поверхности поэтому подача кислорода в расплав заглубленной струей на начальном этапе вакуумного обезуглероживания способствует повышению относительной скорости окисления углерода и снижению относительных скоростей окисления ннобия, хрома и других компонентов металлической ванны. При этом длительность обработки расплава сокращается, что приводит к повышению производительности агрегата.

При содержаниях углерода в расплаве менее 0,10-0,15% процесс обезуглероживания сложнолегированного расплава согласно теоретическим данным затормаживается и контролируется тран-. спортом углерода на реакционные поверхности. Поэтому продувка расплава заглубленной струей свыше 9,5 мин сопровождается повышением угара хрома и других легирующих. При продувке расплава заглубленной струей менее

3,0 мин вследствие ограниченных скоростных возможностей процесса обезуглероживания не достигается содержания углерода в расплаве 0,10-0,15%, что приводит к увеличению времени вакуумного рафинирования на последующих этапах с одновременным повышением угара хрома и других компонентов металлической ванны.

При величине заглубления струи кислорода в расплав более 1/2 высоты слоя металла снижается стойкость днища рафинировочного ковша под воздействием высокотемпературного факела. При величине заглубления кислородной струи менее 1/4 высоты слоя металла происходит неполное поглощеяие металлом кислорода, что в условиях внешнедиффузионного контроля реакции обезуглероживания способствует снижению скорости окисления углерода, и, следовательно, приводит к увеличению продолжительности продувки, yraра хрома и других легирующих компонентов .

Последние 5-12 0 MHH окислительное рафинирование проводят с интенсивностью подвода кислорода, равной

0,2-0,3 нмЗ/т в минуту, причем кислородную фурму устанавливают над по- . верхностью расплава так, что расстояние от поверхности расплава до среза фурмы составляет 1/7-1/5 высоты слоя металла в ковше. При подаче кис950780

Пример.. Исходную металлическую шихту, состоящую из отходов хромоникелевых сталей, высокоуглеродистого феррохрома (10 кг/т) и металлического никеля (25 кг/т) загружают в дуговую электропечь. Исходная шихта содержит, вес.Ъ: углерод 0,5; кремний 0,8у марганец 0 7; никель 10 хром 22; сера 0,020; Фосфор 0,020.

После добавок в расплав 45%-ного ферросилиция, извести, соответственно в количествах 10 и 5 кг/т, и достижения температуры 1650 С осущест".. вляют в течение 10 мин продувку меЗО таллической ванны техническим кислоро дом с расходом 1,0 имЗ/т в минуту.

После продувки металл имеет следующий химический состав, вес.Ъ: углерод 0,25; кремний 0,20;.марганец

35 0,4; никель 10,5; хром 21,0; сера

0,020 ° фосфор 0,020.

Температура металла после продувки составляет 1780 С. После выпуска металла в рафинировочный ковш его темпе40 ратура составляет 1750 С. После устао новки ковша с металлом в вакуумную камеру и набора в течение 3 мин вакуума (10 мм рт. ст.) начинают продувку металла кислородом, причем в течение первых 4 мин продувочного времени кислородную Фурму заглубляют в расплав так, что величйна заглубления . составляет 500 мм. Интенсивность подачи кислорода на первом этапе продувО ки составляет О,б ими/т в минуту.

В процессе окислительной продувки металл перемешивают аргоном, интенсивность продувки которым составляет

О, 015 нм /т в минуту. Последние

7,0 мин окислительного рафинирования

55 проводят с интенсивностью подвода кислорода,! равной 0,3 нм /т в минуту, 3 причем кислородную фурму устанавливают над поверхностью расплава так, что расстояние от поверхности расплава до среза фурмы составляет 200 мм.

Температура металла в конце ваккумировання составляет 1700 С. После вао куумирования металл имеет следующий химический состав, вес. Ъ | углерод с-65 0,03у кремний 0,08; марганец 0,20; лорода с пониженным. расходом на поверхность расплава в вакууме в верхних, горизонтах ковша вследствие незначительной величины гидростатического давления, интенсивного баротажа поверхностных слоев аргоном и отсутствия переокисленной высокотемпературной локальной реакционной зоны складываются благоприятные термодинамические и кинетические условия для ,преимущественного окисления углерода,.

Угар хрома и других легирующих компонентов расплава при этом относительно невелик.

При снижении интенсивности подачи кислорода менее 0,2 нм /т в минуту

9 не обеспечивается необходимое поступ ление в верхние горизонты ковша, что приводит: к уменьшению скорости обезуглероживания. Кислородная продувка с интенсивностью более 0,3 нмЗ/т в минуту приводит к переокислению метал ла и повышению угара легирующих в условиях окисления углерода во внутридиффузионном режиме, Расположение уровня подачи кислорода свыше 1/5 высоты слоя металла приводит к недостаточному насыщению верхних горизонтов кэвша кислородом и снижению скорости окисления углерода.

Снижение уровня подачи кислорода менее 1/7 высоты слоя металла приводит к переокислению поверхностных слоев металла, способствующему повышенному угару легирующих компонентов расплава.

Температура металла в конце вакуумирования составляет 1650-1730 С о стоградус ной шкалы.

После вакуумирования металл имеет следующий химический состав, вес.Ъ: углерод 0,020-0,06; кремний

0,03-0,12; марганец 0,08-0,40р никель 8-29; хром 18,5-22,0; сера

0,015-0,022у фосфор 0,017-0,035; медь 1,5-2,5; молибден 1,5-2,5.

После проведения вакуумного окис.лительного рафинирования металл раскисляют чушковым алюминием (1,01,5 кг/т), который вводят. в ковш на штангах.

В рафинировочный ковш присаживают.также металлический марганец (1015 кг/т), 45%-ный. Ферросилиций (6-10 кг/т) и, в случае необходимости, корректирующие добавки Феррохрома, никеля, меди, молибдена.

Требуемую стейень десульфурации обеспечивают присадками в ковш алюминиевого пооошка (1,0-2 кг/т) в смеси с известью (10-40 кг/т). После присадок в рафинировочный ковш раскислителей, легирующих и десульфураторов производят набор вакуума (6-20 мм рт.ст.) и перемешивание металла в течение 3-5 мин аргоном с ра ходом 0,05-0,07 нмэ/т. Далее металл из рафинировочного переливают с высоты 2-2,5 метра в стопорный ковш.

В процессе перелива осуществляется . дополнительная десульфурация металла диспергированным шлаком . Степень де сульфурации составляет 30-50%., Готовый металл имеет следующий химический состав, вес.Ъ: углерод

0,02-0,06р кремний 0,5-0,7; марга10 нец 0,8-1,4, никель 8-29, хром 18,5=

22,0; сера 0,015-0,018; Фосфор 0,0170,035 медь 1,5-2,5; молибден 1,52,5.

Разливку металла осуществляют по

15 действующей на заводе технологии.

950780

Формула изобретения

Составитель Л. Магаюмова

Редактор Л. Повхан Техред М. Надь Корректор С. Ш мер

Заказ 5900/29 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПИП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна», 4. никель 11,0; хром 21,0; сера 0,015; фосфор 0 017.

После проведения вакуумного окис-. лительного рафинирования металл рас кисляют чушковым алюминием (1,0 кг/т), который вводят в ковш на штангах.

В рафинировочный ковш присаживают также металлический марганец (10 кг/т) и 45%-ный ферросилиций (8 кг/т). Перемешивание металла производят в течение 3 мин аргоном (0,05 нмэ/т) под вакуумом (10 мм рт. ст.) Готовый металл име- ет следующий химический состав, вес.Вв углерод 0 03 кремний 0,6 марганец 1 0 никель 11 Og хром 15

21.0g сера 0,015 фосфооО>017. Далее металл переливают в стопориый ковш ,для разливки по действующей технологии.

При использовании предлагаемого 2О способа выплавки нержавеющей стали экономия хрома составляет або. 1,5% или 2,1% феррохрома. При средней цене феррохрома 300 рублей за тонну и годовой производительности 50 тыс. т экономический эффект составляет:

2,1 х 3,0 х 50.000 = 315 тыс.руб.

Таким образом, предложенный способ получения нержавеющей стали позволяет суцественно снизить себестоимость выплавляемой стали эа счет уменьшения угара хрома при проведении двухстадийной окислительной продувки под вакуумом.

Способ получения нержавеющей стали, включаюций эавалку и расплавление легированных отходов, усреднение металла, выпуск в ковш расплава и его последуюцее вакуумирование с подачей аргона снизу и продувкой кислородной струей сверху, о т л и ч а юц и и с я тем, что, с целью снижения себестоимости получаемой стали, в течение 35-45Ъ продувочного времени струю кислорода эаглубляют в расплав, причем величина заглубления составляет 1/4-1/2 высоты слоя металла, а в оставшиеся 55-65% времени окислительной продувки кислород с пониженной в 2,5-3 раза интенсивностью подают на поверхность расплава так, что уровень подачи кислорода отстоит от поверхности последнего на 1/7-1/5 высоты слоя металла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 532629, кл. С 21 С 7/10, 1976.

2. Морозов A. Н. и др. Внепечное вакуумирование стали. М., "Металлур-, гия", 1975, с. 288.