CZ291706B6

CZ291706B6 - Způsob výroby vysoce legovaných austenitických a austeniticko-feritických ocelí legovaných dusíkem

Info

Publication number: CZ291706B6
Application number: CZ20014513A
Authority: CZ
Inventors: Miroslav Ing. Csc. Benda; Bohuslav Ing. Chmiel; Miroslav Ing. Pustowka; Jana Ing. Poláchová; Jiří Ing. Dokoupil
Original assignee: Třinecké Železárny A. S.
Priority date: 1998-03-11
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2003-05-14

Abstract

Zp sob v²roby vysoce legovan²ch austenitick²ch a austeniticko-feritick²ch ocel legovan²ch dus kem na jeho vysok obsahy taven m v²choz vs zky v elektrick obloukov peci a jej m dalÜ m zpracov n m pochodem vakuov ho oxida n ho oduhli en za pou it chemick ho oh°evu jako dodate n ho zdroje tepla, jeho podstata spo v v tom, e do tavby v pr b hu pochodu vakuov ho oxida n ho oduhli en po ukon en oxida n f ze se alespo jednou prov d dm²ch n plynn ho dus ku za · elem nadusi en , p°i em p°ed a/nebo po tomto nadusi ov n se alespo jednou prov d chemick² oh°ev l zn , p°i n m se do l zn p°id v p° sada hlin ku a/nebo hlin ku spole n s feroslitinami k°em ku v mno stv 0,5 a 8 kg na tunu oceli, po n se do l zn za podtlaku, zajiÜ uj c ho ods t plynn²ch zplodin, prov d dm²ch n kysl ku alespo jednou kysl kovou tryskou p°i objemov m pr toku 10 a 70 m.sup.3.n./h na tunu celkov hmotnosti tavby, a p°i em se sou asn obsah hlin ku nebo k°em ku v l zni udr uje na hodnot nejm n rovn hodnot jejich kritick koncentrace, na e se p°ed ukon en m tavby prov d legov n , homogenizace pod rafina n struskou, dolegov n a homogenizace oceli.\

Description

Způsob výroby vysoce legovaných austenitických a austeniticko-feritických ocelí legovaných dusíkem

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby vysoce legovaných austenitických a austeniticko-feritických ocelí legovaných dusíkem na jeho vysoké obsahy vytavením vysoce legované tekuté vsázky v elektrické obloukové peci a jejím následujícím mimopecním zpracováním pochodem vakuového oxidačního oduhličení s použitím dodatečného zdroje tepla v jeho průběhu.

Dosavadní stav techniky

Stávající obecně známá technologie pochodu elektrická oblouková pec (EOP) - zařízení pro vakuové oxidační oduhličení (VOD) ajejí varianty řeší úspěšně výrobu široké oblasti značek korozivzdomých a žáruvzdorných ocelí, včetně ekonomického zpracování jejich odpadů. Jde přitom zejména o odpady ocelí vysoce legovaných chromém a prvky s nižší afinitou ke kyslíku rozpuštěnému v lázni než činí jeho afinita k rozpuštěnému chrómu o daném obsahu, jako jsou nikl, molybden a jiné.

Pro realizaci oduhličení za současné minimalizace propalu chrómu ve fázi oxidační rafínace v zařízení VOD je zde využito té skutečnosti, že afinita uvedených prvků v roztavené oceli ke kyslíku s růstem teploty výrazně klesá, zatímco afinita uhlíku ke kyslíku s růstem teploty klesá nevýrazně a roste se snížením tlaku. Toto umožňuje sázet vysoce legované oceli uvedenými prvky již do pece EOP pro výrobu vysoce legované tekuté vsázky pro zařízení VOD a v zařízení VOD pak provádět úspěšně oxidační i redukční rafinaci lázně v pánvi za vysokého stupně využití jmenovaných prvků při dosahování požadovaných i velmi nízkých obsahů uhlíku (cca 0,01 % hmotnostních uhlíku).

Stávající technologie ajejí známé varianty mají však, zejména u menších výrobních agregátů, určitá omezení.

Mimo jiné se jedná o omezení, vyplývající z nedostatečné tepelné bilance údobí dohotovování v zařízení VOD, omezující realizaci tepelně náročných technologií v tomto údobí, například při potřebě přísady relativně velkých dávek legur (jako feroboru, ferotitanu, feroniobu ajiných), vysokého stupně legování plynným dusíkem i při potřebě legování feroslitinami obtížně přecházejícími do roztoku v kovové lázni (jako například ferovanadu a ferowolframu) a možnost zpracování vyššího podílu legovaných odpadů přímo v zařízení VOD.

Pro dodatečný ohřev tekuté oceli při jejím mimopecním zpracování je sice v tomto směru jako dodatečný zdroj tepla obecně známý princip tak zvaného chemického či reakčního dohřevu lázně, jehož podstatou je oxidace hliníku nebo křemíku, rozpuštěných v lázni, plynným kyslíkem, dmýchaným buď na hladinu, nebo do objemu lázně v pánvi kyslíkovou tryskou. Použití tohoto principu je známé například z českého patentového spisu CZ 216 653, jehož předmětem je způsob oduhličování vysoce legovaných ocelí ve vakuu, nebo ze zveřejněné české přihlášky vynálezu CZ PV 1995-1495, týkající se způsobu rafínace oceli v pánvi při chemickém ohřevu, či ze zveřejněné české přihlášky vynálezu CZ PV 1996-990, která se týká způsobu výroby nízkolegovaných ocelí pro valivá ložiska. Vždy se však jedná o chemický ohřev prováděný za odlišných podmínek, za jiným účelem a proto i s rozdílnými parametry a v jiném období mimopecního zpracování.

Z tohoto hlediska je proto úkolem předkládaného vynálezu vyřešit variantu pochodu VOD, umožňující odstranění výše uvedených stávajících omezení tohoto pochodu při výrobě vysoce

-1 CZ 291706 B6 legovaných austenitických a austeniticko-feritických ocelí legovaných dusíkem na jeho vysoké obsahy s použitím chemického ohřevu jako dodatečného zdroje tepla a se stanovením podmínek jeho provádění.

Podstata vynálezu

Tento úkol je vyřešen způsobem výroby vysocelegovaných austenitických a austeniticko-feritických ocelí legovaných dusíkem na jeho vysoké obsahy tavením výchozí vsázky v elektrické obloukové peci ajejím dalším zpracováním pochodem vakuového oxidačního oduhličení za použití chemického ohřevu jako dodatečného zdroje tepla, jehož podstata spočívá v tom, že do tavby v průběhu pochodu vakuového oxidačního oduhličení po ukončení oxidační fáze se alespoň jednou provádí dmýchání plynného dusíku za účelem nadusičení, přičemž před a/nebo po tomto nadusičování se alespoň jednou provádí chemický ohřev lázně, při němž se do lázně přidává přísada hliníku a/nebo hliníku společně s feroslitinami křemíku v množství 0,5 až 8 kg na tunu oceli, po níž se do lázně za podtlaku, zajišťujícího odsátí plynných zplodin, provádí dmýchání kyslíku alespoň jednou kyslíkovou tryskou při objemovém průtoku 10 až 70 m³/h na tunu celkové hmotnosti tavby, a přičemž se současně obsah hliníku nebo křemíku v lázni udržuje na hodnotě nejméně rovné hodnotě jejich kritické koncentrace, zabraňující nadměrnému nárůstu obsahu kyslíku v objemu kovové lázně, načež se před ukončením tavby provádí legování, homogenizace pod rafinační struskou, dolegování a homogenizace oceli.

Výhodou způsobu výroby vysoce legovaných austenitických a austeniticko-feritických ocelí legovaných dusíkem na jeho vysoké obsahy, podle vynálezu, je zajištění dostatečného tepelného režimu pro efektivní docílení vysokého stupně nadusičení dmýcháním plynného dusíku do lázně, jakož i dostatečné teplotní rezervy pro další legování feroslitinami a to i relativně velkými přísadami, např. feroniobu nebo ferovanadu, resp. pro celé dohotoveni tavby.

Příklad provedení vynálezu

Podle konkrétního příkladu provedení vynálezu vykazuje tavba na zařízení vakuového oxidačního oduhličení po legování ferovanadem a před zahájením legování plynným dusíkem teplotu 1572 °C a chemické složení 0,04 % hmotnostních uhlíku, 0,35 % hmotnostních manganu, 0,25 % hmotnostních křemíku, 0,020% hmotnostních síry, 15,8 % hmotnostních chrómu, 13,5 % hmotnostních niklu, 0,0102% hmotnostních dusíku, 1,30% hmotnostních molybdenu, stopové množství niobu, 0,80 % hmotnostních vanadu a zbytek železo. Na konci zpracování je požadována teplota v rozmezí 1510 až 1520 °C a chemické složení 0,04 až 0,10 % hmotnostních uhlíku, max. 1,5% hmotnostních manganu, 0,30 až 0,60% hmotnostních křemíku, 15,5 až 17,5% hmotnostních chrómu, 12,5 až 14,5% hmotnostních niklu, 1,1 až 1,5% hmotnostních molybdenu, 0,60 až 0,85% hmotnostních vanadu, od desetinásobku obsahu uhlíku až do 1,2% hmotnostních niobu, 0,060 až 0,140 % hmotnostních dusíku, max. 0,035 % hmotnostních fosforu, max. 0,015 % hmotnostních síry a zbytek železo.

Způsobem podle vynálezu je v tomto konkrétním příkladu provedení po běžné dezoxidaci hliníkem a ferosiliciem prováděno nadusičování oceli plynným dusíkem po dobu 17 minut, přičemž teplota poklesne z 1572 °C na 1550 °C. Vzhledem ktomu, že tato teplota je nízká pro další nadusičování a legování zejména feroniobem, se poté provádí první chemický ohřev přísadou hliníku v množství 1,7 kg/t oceli a dmýcháním kyslíku při objemovém průtoku 30 m³/t/hod po dobu 3 minut, čímž se teplota zvýší na 1569 °C a poté se pokračuje ve druhé fázi nadusičování. Po nadusičení je měřením zjištěna teplota 1532 °C, proto se před legováním feroniobem provádí druhý chemický ohřev přísadou hliníku v množství 2,0 kg/t oceli a dmýcháním kyslíku po dobu 3 minut. Teplota se tím zvýší na 1554 °C, načež se provádí legování relativně velkou přísadou feroniobu v množství 14 kg/t oceli. Poté následuje homogenizace kovové lázně pod rafinační

-2CZ 291706 Β6 struskou, odběr předzkoušky a dolegování již relativně malými přísadami feroslitin, jako je ferosilicium, feromolybden, feromangan, ferochrom a ferovanad. Při změřené konečné teplotě 1510 °C se tavba končí, přičemž je dosaženo vyhovujícího chemického složení 0,046 % hmotnostních uhlíku, 0,41 % hmotnostních manganu, 0,49% hmotnostních křemíku, 1,35% hmotnostních molybdenu, 16,4 % hmotnostních chrómu, 13,43 % hmotnostních niklu, 0,75 % hmotnostních vanadu, 0,1070 % hmotnostních dusíku, zbytek železo.

Průmyslová využitelnost

Vynález lze široce uplatnit v oblasti metalurgie při výrobě nerezavějících ocelí nebo slitin.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby vysoce legovaných austenitických a austeniticko-feritických ocelí legovaných dusíkem na jeho vysoké obsahy tavením výchozí vsázky v elektrické obloukové peci a jejím dalším zpracováním pochodem vakuového oxidačního oduhličení za použití chemického ohřevu jako dodatečného zdroje tepla, vyznačující se tím, že do tavby v průběhu pochodu vakuového oxidačního oduhličení po ukončení oxidační fáze se alespoň jednou provádí dmýchání plynného dusíku za účelem nadusičení, přičemž před a/nebo po tomto nadusičování se alespoň jednou provádí chemický ohřev lázně, při němž se do lázně přidává přísada hliníku a/nebo hliníku společně s feroslitinami křemíku v množství 0,5 až 8 kg na tunu oceli, po níž se do lázně za podtlaku, zajišťujícího odsátí plynných zplodin, provádí dmýchání kyslíku alespoň jednou kyslíkovou tryskou při objemovém průtoku 10 až 70m³/h na tunu celkové hmotnosti tavby, a přičemž se současně obsah hliníku nebo křemíku v lázni udržuje na hodnotě nejméně rovné hodnotě jejich kritické koncentrace, zamezující nadměrnému nárůstu obsahu kyslíku v objemu kovové lázně, načež se před ukončením tavby provádí legování, homogenizace pod rafinační struskou, dolegování a homogenizace oceli.