RU2001123C1 - Способ дефосфорации металла - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в электрометаллургии дл  дефосфорации высоколегированных сталей при обработке плазменной струей Сущность расплав обрабатывают активным азотом, парами углерода или смесью активного азота и паров углерода при массовом соотношении П. .1.

Description

Изобретение относитс  к электрометаллургии и может быть использовано дл  де- фосфорации высоколегированных сталей при обработке плазменной струей.

В современной электрометаллургии вы- плзвл ютс  высоколегированные стали с низким содержанием фосфора.

Известен способ шлаковой дефосфора- ции металла, заключающийс  о том, что фосфор перевод т из металла в шлак путем окислени  его и св зывани  получаемых окислов в прочные комплексы присадками железной руды (РеаОз) и извести (СаО) в процессе выплавки металла. Этот способ не позвол ет снижать содержание фосфора в высоколегированных стал х без окислени  легирующих и их значительных потерь.

Чтобы не происходило окислени  легирующих , окислительный потенциал расплава не должен превышать 10 Па. Столь низкие значени  парциального давлени  кислорода (Р02) возможны при использовании вместо шлаков на основе Ре20з - СаО шлаков на основе ВаО, Г4а20, Li20, т.е. при создании слабоокислительных условий. При этом можно достигнуть степени дефосфора- ции высоколегированных сталей пор дка 60-70%. Еще более низкие значени  Р02 ( Па) достигаютс  при использовании восстановительных шлаков (Са-СаРг, СаС2 и др.). Максимальна  степень дефосфорации в этих услови х составл ет 80%.

Эти способы дефосфорации не нашли широкого промышленного применени  из- за высокой химической активности шлаков по отношению к футеровке печи, из-за необходимости поддержани  активности углерода в металле на определенном уровне и из-за высокой кратности шлака (100 кг/т металла). Кроме того, при этих процессах возможны выделени   довитых газов.

Одним из путей решени  данной проблемы  вл етс  использование вместо шлаков (возможно и вместе со шлаками) восстановительных газов.

Наиболее близким техническим решением  вл етс  способ дефосфорации чугуна , заключающийс  в обработке расплава различными водород- и азотсодержащими

газами, активированными в дуге .

Однако существующий способ обработки водородсодержащими газами имеет р д недостатков:

не позвол ет получать низкие содержани  фосфора в высоколегированных стал х. Это обусловлено тем. что активность фосфора в таких стал х нч пор док ниже, чем в чугуне:

при обработке природным газом наблюдаетс  науглероживание металла1

5

Ю 5

0 5 0

5 0

5

0

5

использование водорода и паров воды в промышленных услови х ограничено с точки зрени  обеспечени  безопасных условий труда. Кроме того, использование паров воды способствует угару легирующих.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что в способе дефосфорации металла, включающем обработку расплава газами, согласно изобретению, обработку расплава провод т активным азотом, парами углерода или смесью активного азота и паров углерода при массовом соотношении N:C 1:1.

В отличие от прототипа, где металл продувают предварительно активировэнной азстоводородной газовой смесью, в которой азот используетс  дл  повышени  активности фосфора в металле, предлагаемый способ дефосфорации металла, согласно изобретению, включает в себ  продувку металла только активным азотом, т.е. предлагаетс  самосто тельное использование азота.

Принципиальное отличие предлагаемого способа газовой дефосфорации металла заключаетс  в том, что удаление Фосфора из расплава происходит за счет химического взаимодействи  растворенного в металле фосфора с активными частицами газовой фазы, такими как атомы углерода, азота и их соединени  (типа С), а не с активным водородом:

Р С СР;

N PN:

С + N CN, Р + CN СР + N, Р + М PN;

.P .

Новые технологические свойства азота и углерода заключаютс  в том, что они не только повышают активность фосфора в расплаве, но и сами  вл ютс  активными частицами-дефосфораторами.

При использовании предлагаемого способа дефосфорации металла не наблюдаетс  существенных потерь легирующих и значительного науглероживани  металла.

Преимуществом предлагаемого способа  вл етс  доступность азота и углерода и их безопасность.

Пример. Проводилась дефосфораци  быстрорежущих сталей марок Р6М5 и Р6М5К5 в лабораторной плазменно-дуговой установке. После герметизации печи камеру откачивали до давлени  10 Па и заполн ли аргоном до атмосферного давлени . Производили дес тиминутную промывку системы, что обеспечивало двухкратное обновление газа в камере печи Затем г пог-ощью осцилл тора ОСЦ-1 возбу/:да и гп.ч м-чшую дугу. Металл, помещенный в ьчдгю лаждаемый медный тигель, попнос.тыо рл. по вл лс  в

течение 10-15 с. Плавку проподили с вольфрамовым катодом при силе тока разр да 250 А напр жении 40 В. расходе аргона 1 м3/ч Расплавленный металл выдерживали под аргоном 30 с Затем подавали обрабатыва- ющий газ - азот с посто нным расходом дл  каждой серии опытов Врем  обработки расплава мен ли от 0,5 до 7 мин Обработка распла л другими газами проводилась по такой же методике с той лишь разницей, что дл  получени  паров углерода использовали графитовый катод вместо вольфрамового . Дл  сравнени  были проведены плавки только в аргоне (без обработки другими газами ) и с обработкой метаном. Полученные результаты сведены в таблице. Фосфор анализировали фотоколориметрическим методом , углерод определ ли на приборе ПН-7529.

Использование предлагаемого способа дефосфорации металла обеспечивает по

сравнению с существующими способами следующие преимущества

снижение содержани  фосфора в металле (высоколегированных стал х) с 0.030 до 0015% и менее без значительных потерь легирующих компонентов, что особенно важно в современной металлургии,

снижение содержани  фосфора п высоколегированных стал х без науглероживани  металла в процессе газовой обработки;

доступность азота и углерода дл  использовани  их в качестве газов-дефосфоратороо, их безопасность; одновременно азот используете как плазмообразующий газ

(56) Поволоцкий Д.Я. и др. Электрометаллурги  стали и ферросплавов. М., Металлурги , 1984

Авторское свидетельство СССР № 1308635, кл. С 21 С 5/52, 1987

Результаты дефосфорации быстрорежущей стали (расход аргона 1 м3/ч)

Изменений в содержани х легирующих незначительны и наход тс  в пределах марочных составов