Способ получения нержавеющей стали с ниобием

Способ получения нержавеющей стали с ниобием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ ,И ЗОВ РЕТЕ Н ИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтсинк

Социалнстичвсиик

Рвслублни

С 21 С 7/10

3Ьеударстмииый канитет

СССР иа делан изобретений и открытий

Опубликовано 30.09.82 Бюллетень М36

Дата опубликования описания 30.09.82 (53) УДК 669.18. .27 (088.8) Д. И. Бородин, С. И. Быстров, В. И. Мирошниченко, Н. А. Беляков,, А. В. Губин, Б. С. Петров, Е. И. Тюрин, В. М. Буш елев, Ж;"Ь ЬЫбв, В. А. Минченко, Г. Д. Шурыгин, о. П. Мирное, А. че, ЦчеЕу 1чр:ене. и Л. А. Данилюк

1-„1(,-У 1;,т, 11

Московский ордена Трудового Красного Знамени орде@(дц0Т с д

Октябрьской Революции институт стали и спла (72) Авторы. изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРЖАВЕЮ111ЕЙ СТАЛИ

С НИОБИЕМ

Йзобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам получения низкоуглеродистых легированных сталей с использованием установок вакуумного окислительного рафинирования и может быть использо5 вано в электросталеплавильных цехах металлургических заводов.

Известны способы получения нержавеющих хромоникелевых сталей в дуговых электропечах с переплавом легированных отходов и

10 применением кислорода (1j.

Данные методы характеризуются .повышенным угаром металлошихты и, следовательно, высокой себестоимостью выплавляемой стали.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату способ получения нержавеющей стали с ннобием, включающий завалку, расплавление и нагрев в дуговой электропечи легированной металлической шихты с окислительным рафини- 2О рованием последней и легированием ферронио бием (21.

K недостаткам известного способа получения нержавеющей стали с ниобием следует отнести высокий расход дефицитного феррониобия и относительно низкую производительность плавильного агрегата, что обусловливает высокую себестоимость получаемой стапи.

Значительный угар ниобия (ниобий обладает высоким сродством к кислороду) при вводе последнего в металл после проведения окислительной продувки, скачивания шлака и раскисления ванны обусловлен имеющей в ряде случаев место несовершенной раскисленностью металла и шлака, а также наличием окислительной атмосферы в открытом плавильном агрегате. Относительно низкая производительность сталеплавильного агрегата при получении нержавеющей стали с ниобием известным способом обусловлена необходимостью проведения нескольких длительных технологических операций (скачивание окислительного и наведение нового шлаков и т.д.), а также низкими скоростями диффузионных процессов в шлаковой фазе по ходу восстановительного периода плавки и необходимостью длительной выдержки для растворения тугоплавкого феррониобия. ч

3 962323

Цель изобрете11ия — снижение себестоимости стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения нержавеющей ста ли с ниобием, включающему завалку,расплавление и нагрев в дуговой электропечи легированной металлической шихты с окислительным рафинированием последней и легированием феррониобием, окислительное рафинирование проводят путем продувки расплава кислородом и аргоном в вакууме до температуры металла 1600 — 1700 С с присадкой па шлак в конце продувки порошкообразного алюмчния с плавиковым шпатом.

Соотношение присаживаемых порошкообразного алюминия и плавикового шпата составляет (1 — 1,3): (5 — 8), Технология осуществления способа.

Исходную металлическую шихту, .состоящую из легированных хромом и никелем металлических отходов (500 — 950 кг/т), различных сортов феррохрома с содержанием фосфора менее 0,020 — 0,025% (10 — 15 кг/т), шихтовых слитков (до 450 кг/т), извести (10—

15 кг/т), 45% ферросилиция (10 — 15 кг/т) или чушкового алюминия (4 — 5 кг/т), загружают в дуговую электропсчь.

После расплавления металла, содержащего, вес.%:

I углерод 0,09 — 0,80; кремний 0,5 — 1,2; марганец, 1,0 — 2,0; сера 0,012 — 0,020; фосфор 0,017—

0,024; хром 21 — 21,5, никель 10 — 10@ и достижения температуры ваннь. 1600 — 1650 С осуществляют продувку последней через сталь ую трубу с внутренним диаметром 3/4 дюйма или 1 дюйм техническим кислородом в течение 2 — 12 мин с расходом 60-100 нм /т.ч. З

После проведения окислительной продувки металл с температурой 1750 — 1800 С, содержащий, Bec.%: углерод 0,09 — 0,35, кремний

0,1 — 0,50; марганец 0,8 — 1,7; сера 0,009 — 0,017; фосфор 0,017 — 0,024; хром 19,5 — 20,0„никель 10,0 — 10,30, выпускают в рaôèíèðoâàíный ковш. Температура металла в рафинировочном ковше составляет 1680 — 1720 С. Далее металл подвергается вакуумному окислительному рафинированию по следующей технологической схеме:

1. Обработка вакуумом (250 — 300 мм рт.ст.) с одновременным перемешиванием расплава аргоном (0,5 — 0,75 нм /т ° ч) в течение 3—

5 мин. 50

2. Обработка вакуумом (10 — 40 мм рт. ст.) с одновременным перемешиванием расплава аргоном (1,25 — 1,50 нм /т. ч) и продувкой кислородом (25,0 — 40,0 нм /т.ч) в течение 5 — 10 мин. 5$

3. Перемешивание расплава аргоном (1,25—

1,50 нм /т ч) в условиях вакуума (10—

40 мм рт. ст.).

В процессе вакуумного рафинирования происходит улучшение качества металла за счет снижения в последнем содержаний кислорода, и азота соответственно до уровня

0,02 — 0,03 и 0,015 — 0,025%, а также удаление из него неметаллических включений, что гарантирует получение высоких служебных свойств в выплавляемой нержавеющей стали с пиобием.

Конечную температуру расплава поддерживают на уровне 1600 — 1700 С путем регулирования по ходу окислительпого рафинирования расходов кислорода и аргона.

Далее металл раскисляют чушковым алюминием (1,5 — 2 кг/т), который вводят в рафинировочный ковш на штангах.

Процесс раскисления шлака проводят при атмосферном давлении путем присадок на его поверхности смеси порошкообразного алюминия и плавикового шпата при соотношении их расходов (1 — 1,3) : (5 — 8).

Легирование металла ниобием производят после BBoga раскислителей путем присадки в ковш феррониобия в количестве 5 0 — 8,0кг/т.

После ввода феррониобия и набора вакуума (5 — 10 мм рт. ст,) металл перемешивают аргоном в течение 4 — 5 мин с расходом

1,25 — 1,50 нм /т.ч.

Указанные температуры конца вакуумного обезуглероживания способствуют как эффективному предварительному раскислению металла углеродом, так и формированию жидкоподвижного и, следовательно, обладающего высокой раскислительной способностью шлака, что минимизирует угар ниобия в процессе ввода последнего в,металл.

Окончание процесса при более низких температурах приводит к затормаживанию диффузионных процессов и, как следствие, относительно высокой окисленности металла и шлака, обуславливающей повышенный угар ниобия при его вводе в металл.

При более высоких температурах конца операции окислительного вакуумирования не обеспечивается требуемая стойкость футеровки рафинировочного ковша и пористой пробки для подвода аргона. Применение смеси порошкообразного алюминия и плавикового шпата в указанных количествах в сочетании с высокими температурами конца операции позволяет сформировать в необходимом количестве жидкоподвижный шлак, что способствует протеканию эффективного раскислення и минимизирует тем самым угар ниобия.

Применение смеси алюминиевого порошка и плавикового шпата с большим соотношением компонентов экономически нецелесообразно и не позволяет сформировать достаточно жидкоподвижный шлак. При использовании смеси

9623

26 Готовый металл имеет следующий химический состав, вес.%: углерод 0,07; кремний

0,56; марганец 1,7; сеоа 0,020; фосфор

0,022; хром 18,5; никель 10,0; ниобий 1,3. алюминиевого порощка с плавиковым шпатом с меньшим соотношением компонентов не достигается требуемая степень раскисления металла и шлака, угар ниобия при этом возрастает. 5

В случае необходимости одновременно с присадкой ниобия в металл вводят среднеуглеродистый феррохром в количестве 14 — 18 кг/т.

Полученный. металл с температурой 1580—

1600 С переливают в разливочный ковш, в 10 который предварительно вводят металлический марганец (15 — 25 кг/т) и 45% ферросилиций (6 — 10 кг/тонну). При работе íà рафинировочных ковшах, снабженных шиберными затворами, операция перелива металла 15 отсутствует.

После перелива температура металл" в разливочном ковше составляет 1540 — 1570 С.

Разливку металла осуществляют по действующей технологии.

Готовый металл имеет следующий химический состав, вес.%: углерод 0,06-0,09; кремний 0,5 — 0,7; марганец 1,5 — 2,0; сера

0,020 — 0,025; фосфор 0,020 — 0,025; хром

18,5 — 21,5; никель 8,5 — 10,5; ниобий 1,2 — 1,50. 25

Пример. В дуговую печь загружают легированные никелем и хромом отходы в количестве 950 кг/т. В эавалку присаживают также углеродистый феррохром (10 кг/т), известь (15 кг/т) и 45% ферросилиций (10 кг/т).

После расплавления металл содержит, вес.%: углерод 0,40; кремний 0,6; марганец 15; сера 0,020: фосфор 0,020; хром 20,0; ни35 кель 10,0.

После нагрева ванны до 1620 С осуществляют продувку ванны техническим кислородом в течение 7 мин с расходом 60 им /т, ч.

Температура металла в конце окпслительной 4 продувки составляег 1780 С, Металл, содержащий, вес. :углерод 0,25; кремний 0,40; марганец 1,3; . сера 0,017; фосфор 0,022; хром 19,0, никель 10,2, выпускают в рафинировочный ковш. Температу45 ра металла в рафинировочном ковше составляет 1700 С.

Далее металл подвергается выкуумному окислительному рафинированию по следующей технологической схеме.

5Ч

1. Обработка вакуумом (280 мм рт. ст.) с одновременным перемешиванием расплава аргоном (0,6 нм /т. ч} в течение 4 мин.

2. Обработка вакуумом (20 мм рт, ст,) с одновременным псремешнванием расплава аргоном (1,4 нм /т ч) н продувкой кислородом (20,0 нм /т ч) в течение 8 мин.

3. Перемешивание расплава аргоном .(1,37 нм /т ч в условиях вакуума (20 мм рт. ст.).

23 4

Конечная температура расплава составляет

1650 С.

Далее на штангах ввели в рафииировочиый ковш 1,5 кг/т чушкового алюминия.

На шлак присаживают порошкообразный алюминий (2,2 кг/т)в смеси с плавиковым шпатом (12 кг/т). Феррониобий вводят в расплав в количестве 6,0 кг/т.

После набора вакуума (8 мм рт. ст.) металл перемешивают аргоном в течение 4 мин с расходом 1,37 нм /т.ч.

Полученный металл с температурод 1580 С переливают в разливочный ковш, в который предварительно вводят металлический мар ганец (20 кг/т) и 45% ферросилиция (8 кг/т).

После перелива температура металла в разливочном ковше составляет 1550 С.

При выплавке нержавеющей стали с ниобием с использованием установки вакуумного окислительного рафинирования экономия феррониобия составляет 4,5 кг/т получаемой стали. При средней цене феррониобия

17 руб/кг экономический эффект выплавляемой стали составляет 76,5 руб.

Таким образом, способ получения нержавеющей стали с ниобием позволяет существенно снизить ее себестоимость за счет уменьщения угара ниобия при введении последнего в предварительно обезуглероженный под вакуумом и эффективно раскисленный смесью алюминиевого порошка с плавиковым шпатом металл.

Формула изобретения

l. Способ получения нержавеющей стали с ннобием, включающий завалку, расплавление и нагрев в дуговой электропечи легированной металлической шихты с окислительным рафинированием последней и легировацием феррониобисм, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения себестоимости стали, окислительное рафинирование проводят путем продувки расплава кислородом и аргоном в вакууме до температуры металла 1600-1700 С с присадкой на шлак в конце продувки порошкообразного алюминия с плавиковым шпатом.

2. Способ по п. 1. о т л и ч а юшийся тем, что соотношение расходов

962323

Составитель А. Щербаков

Техред М.Надь Корректор С. ШекмаРРедактор Л. Пчелииская

Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская"иаб., д. 4/5

Заказ 7432/38

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 г порошкообразного алюминия и плавикового шпата составляет (1-1,3):(5-8) .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1., Бородулин Г. М.,гошкевич Е. И. Нержавеющая сталь. М., "Металлургия", 1973, с. Ill — 144.

2. Лякишев Н. П. и др. Ниобий в черной металлургии.М., "Металлургия", 1971,с.176-180.