RU2797319C1 - Способ выплавки коррозионностойкой стали в электродуговой сталеплавильной печи постоянного тока с полым графитовым электродом - Google Patents
Способ выплавки коррозионностойкой стали в электродуговой сталеплавильной печи постоянного тока с полым графитовым электродом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797319C1 RU2797319C1 RU2022126221A RU2022126221A RU2797319C1 RU 2797319 C1 RU2797319 C1 RU 2797319C1 RU 2022126221 A RU2022126221 A RU 2022126221A RU 2022126221 A RU2022126221 A RU 2022126221A RU 2797319 C1 RU2797319 C1 RU 2797319C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- argon
- oxygen
- vol
- smelting
- carbon
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title claims description 7
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 title abstract description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 22
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N [O].[Ar] Chemical compound [O].[Ar] VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 17
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 9
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 14
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 12
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 abstract description 10
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 abstract description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 102200006760 rs730882194 Human genes 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к металлургии, а именно к выплавке коррозионностойких сталей в электродуговых сталеплавильных печах постоянного тока с полым графитовым электродом. Осуществляют окислительный период плавки путем ведения аргон-кислородной продувки через полый графитовый электрод непосредственно в дугу для получения низкотемпературной плазмы. Содержание аргона при продувке составляет 70±5 % об., а остальное - кислород вплоть до достижения в стали концентрации углерода 0,15-0,12 % мас. В концентрационном интервале по углероду 0,09-0,10 % мас. необходимо изменить соотношение аргона к кислороду в дутье до значения 87±2/13±2 % об. На заключительном этапе окислительной продувки - в интервале концентраций углерода от 0,10 % мас. до марочного содержания. Соотношение аргон/кислород должно составлять 95±1/5±1 % об. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс выплавки стали в печах вместимостью от 0,01 до 5 т , уменьшить угар хрома за счет увеличения окислительного потенциала газовой смеси, а также создать термодинамические благоприятные условия для селективного обезуглероживания. 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к технологии выплавки коррозионностойких сталей в дуговых печах постоянного тока вместимостью до 5 тонн с использованием полого графитового электрода и образованием низкотемпературной плазмы за счет введения смеси аргона и кислорода непосредственно в дугу.
При производстве<высокохромистых расплавов большой проблемой является процесс обезуглероживания металла, так как, при проведении окислительной продувки наиболее легко окисляющимися элементами являются углерод и хром. Для создания термодинамически благоприятных условий преимущественного; селективного удаления углерода из расплавов используются дуплекс (реже триплекс) процессы с выплавкой полупродукта в дуговой сталеплавильной печи с последующим проведением окислительной продувки в агрегатах аргон кислородного рафинирования (АКР) или вакуум-кислородного рафинирования (ВКР), а также производных от них.
Анализ модернизации литейных производств крупных отечественных машиностроительных предприятий показал, что капитальные затраты на организацию производства этих марок стали могут быть оправданы только при весьма высоких объемах производства. При ограниченных объемах производства или специальных, эксклюзивных, заказах этого металла производство целесообразно проводить в агрегатах относительно малой емкости. К таким можно отнести и дуговые печи вместимостью 0,01-5 т., используемые на предприятиях спецэлектрометаллургии и в литейных цехах. Также отмечается тенденция к модернизации имеющихся печей с переходом на постоянный ток.
Исследования и опыт производства показали, что традиционные схемы выплавки низкоуглеродистых коррозионностойких марок стали монопроцессом (с проведением расплавления, окислительного и восстановительного периода в одном агрегате) в дуговых печах отличаются существенными недостатками, связанными с потерями основного легирующего компонента - хрома. (Римкевич B.C., Сисев А.А., Муруев С.В., Блохин М.В. Возможности совершенствования традиционной выплавки нержавеющей стали // Черная металлургия, №. 1352, 2012. с. 23-28.) Перспективным способом снижения потерь хрома является реализация процесса селективного обезуглероживания расплава кислородом в зоне высокотемпературного плазменного пятна. При таком подходе наиболее перспективными агрегатами являются дуговые печи постоянного тока, так как в них реализуются элементы плазменной металлургии в комплексе с интенсивным электромагнитным перемешиванием ванны металла. Плазменная печь представляет собой гибкий по объему выплавляемого металла агрегат, а обработка в ней относительно небольших масс металла наиболее эффективна вследствие малой площади взаимодействия в активном пятне дуги, возможность перегрева поверхности металла в активной зоне дуги над температурой ликвидуса и создание благодаря этому условий для предпочтительного взаимодействия на поверхности расплава кислорода с углеродом и серой как поверхностно активных веществ по сравнению с окислением хрома в объеме жидкой ванны. К тому же непрерывный отвод из зоны реакции газообразных продуктов окисления в проточной атмосфере плазменной печи обуславливает их низкое парциальное давление над расплавом.
Известен способ продувки высокохромистых сталей [RU 2150513 C21G 5/30, 5/28, опубл. 10.08.2000} регламентирующий состав, интенсивность подачи и соотношение компонентой в газовой смеси при окислительной продувке в агрегатах аргон-кислородного рафинирования (АКР).
Данная технология также имеет недостатки, заключающиеся в отсутствии периода продувки расплава чистым агроном, что затрудняет получение оптимального химического состава и качества готового металла. Также технология подразумевает изменение содержания газовой смеси при изменении содержания углерода в расплаве равном 0,01%, что может быть затруднительно в реальных условиях производства, так как это основано на статистических данных и не может быть применимо к вновь осваиваемым маркам стали без набора статистики. Кроме того, как было сказано, выше, в условиях малотоннажного производства и ограничения возможностей модернизации капитальные затраты на установку агрегата типа (АКР) могут быть слишком высокими.
Близким аналогом заявляемого изобретения является технология использования полых электродов в электродуговых печах, данная технология позволяет использовать металлургический агрегат как непосредственно электродуговую печь, как агрегат плазменно-дугового переплава с возможностью наведения различных атмосфер (окислительной, нейтральной) и как конвертор [US 4504308 A, US 06/591.696, опубл. 12.03.1985].
Данная технология не обеспечивает удовлетворительного результата по следующим причинам: никак не регламентируется состав газовой смеси для продувки металла, не рациональный подбор плазмообразующего газа и содержание кислорода в нем, может вызвать повышенный угар легирующих элементов, насыщение металла газовыми примесями.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа выплавки коррозионностойких сталей в электродуговой сталеплавильной печи с полым графитовым электродом
увеличение извлечения хрома из шихты, сокращения цикла плавки, и затрат на производство коррозионностойких сталей в электродуговой сталеплавильной печи постоянного тока вместимостью до 5 тонн за счет применения аргон - кислородной продувки через полый графитовый электрод. В основу изобретения лежит усовершенствование технологии выплавки коррозионностойкой стали в дуговых сталеплавильных печах постоянного тока, при которой достигается требуемое содержание углерода в стали при наименьшем угаре хрома за счет увеличения окислительного потенциала газовой смеси и создания термодинамически благоприятных условий для селективного обезуглероживания.
Технический результат достигается тем, выплавка коррозионностойкой стали осуществляется в электродуговой сталеплавильной печи, вместимостью до 5 тонн, с полым графитовым электродом, включающий завалку шихтовых материалов, расплавление, проведение аргон-кислородной продувки через полый электрод непосредственно в дугу, присадку раскислителей и легирующих элементов, проведение восстановительной продувки с подачей аргона непосредственно в дугу, и выпуск металла из печи. При этом ведение аргон-кислородной продувки в интервале концентраций углерода вплоть до 0,15-0,12% масс осуществляется в соотношении: 70 5/30±5% об., затем соотношение изменяется на 87±2/13±2% об. в вплоть до концентраций углерода 0,12-0,10% масс., затем соотношение меняется на 95±1%/5±1% об. в интервале концентраций углерода от 0,10% масс. до марочного содержания углерода, дополнительно проводится продувка чистым аргоном с присадкой раскислителей и легирующих, что при выплавке коррозионностойкой стали в электродуговой сталеплавильной печи с полым графитовым электродом, вместимостью до 5 тонн, состоящий из стадий: завалки шихтовых материалов, расплавления, проведения аргон-кислородной продувки через полый электрод непосредственно в дугу, присадки раскислителей и легирующих элементов, проведения восстановительной продувки, и выпуска металла из печи соотношение аргона и кислорода во время окислительной продувки изменяется следующим образом. В интервале концентраций углерода вплоть до 0,15-0,13% масс осуществляется в соотношении: 70±5/30±5% об. затем соотношение изменяется на 87±2/13±2% об. в вплоть до концентраций углерода 0,11-0,09% масс., затем соотношение меняется на 95±1%/5±1% об. в интервале концентраций углерода от 0,09% масс. до марочного содержания углерода, финальным этапом является продувка чистым аргоном с одновременной присадкой раскислителей и легирующих.
Выбранные технологические аспекты обусловлены тем, что:
1) Образующаяся плазма, обеспечивает локальный перегрев поверхности металла в активной зоне дуги, при этом температура сталеплавильной ванны не превышает 1750-1800°С.
2) Увеличивается окислительный потенциал газовой смеси за счет образования в столбе плазменной дуги до 15% атомарного кислорода. Тем самым увеличивается количество молей окислителя, за счет чего и обеспечивается прирост окислительного потенциала.
3) Непрерывный отвод газообразных продуктов окисления из зоны реакции обуславливает снижение парциального давление СО над расплавом.
4) Электромагнитное перемешивание обеспечивает непрерывное обновление реакционной поверхности.
При этом создаются термодинамически благоприятные условия для селективного окисления углерода при повышенном содержании хрома в расплаве, а именно, реализация процесса селективного обезуглероживания расплава кислородом в зоне высокотемпературного плазменного пятна. При таком подходе наиболее перспективными агрегатами являются дуговые печи постоянного тока, так как в них реализуются элементы плазменной металлургии в комплексе с интенсивным электромагнитным перемешиванием ванны металла. Кроме того, данные условия наиболее ярко выражены в электродуговых сталеплавильных печах малой емкости (0,01-0,5 кг), так как в данных печах соотношение поверхность/объем ванны расплава является достаточно большим, а описанные выше процессы идут, в основном, на поверхности расплава. Такие печи часто используются при ограниченных объемах производства или специальных, эксклюзивных, заказах коррозионностойких сталей на предприятиях спецэлектрометаллургии и в литейных цехах машиностроительных предприятий.
Пример осуществления предполагаемого способа.
После завалки шихтовых материалов в печь расплавление шихты ведется с максимальной интенсивностью, в том числе с использованием газообразного кислорода. Интенсивность продувки в этот период 1,0-1,5 м3*т/мин. Содержание углерода в расплаве перед началом продувки должно составлять 0,5-0,8% масс. Окислительный период плавки ведется при температуре 1650-1700°С. Продувка ведется смесью газов через полый графитовый электрод со стальной коаксиальной вставкой. Расход газовой смеси составляет 2-4 м3*т/мин. При этом содержание аргона составляет 70±5% об., содержание кислорода - 30±5% об. Такой режим продувки соблюдается вплоть до концентрации углерода в расплаве 0,1-0,12% масс. При достижении заданной концентрации углерода (контролируется взятием пробы металла) необходимо снизить содержание кислорода до 13±2% об., соответственно содержание аргона увеличить до 87±2% об. В таком режиме продувка ведется вплоть до достижения концентрации углерода в жидком металле - 0,09-0,10% масс. Дальнейшая продувка металла ведется при содержании кислорода 5±1% об, причем содержание выше 5% об не желательно. Продувка в таком режиме ведется вплоть до получения заданного содержания углерода. На этом окислительный период плавки заканчивается. Температура расплава при этом составляет около 1800°С. Общее время аргон-кислородной продувки составляет 60-65 мин. По окончании окислительного периода в расплав присаживаются раскислители и легирующие и ведется продувка чистым аргоном. Продувку аргоном допускается вести как через полый электрод, так и другими способами. Окончанием процесса является выпуск металла из печи.
Сравнительные показатели выплавки приведены в таблице 1:
Claims (1)
- Способ выплавки коррозионностойкой стали в электродуговой сталеплавильной печи постоянного тока с полым графитовым электродом, включающий завалку шихтовых материалов, расплавление, проведение аргон-кислородной продувки через полый электрод непосредственно в дугу, присадку раскислителей и легирующих элементов, проведение восстановительной продувки с подачей газовой смеси непосредственно в дугу и выпуск металла из печи, отличающийся тем, что ведение аргон-кислородной продувки в интервале концентраций углерода вплоть до 0,15-0,12% масс. осуществляется в соотношении: 70±5/30±5% об., затем соотношение изменяется на 87±2/13±2% об. вплоть до концентраций углерода 0,12-0,10% масс., затем соотношение меняется на 95±1%/5±1% об. в интервале концентраций углерода от 0,10% масс. до марочного содержания углерода, дополнительно проводится продувка чистым аргоном с присадкой раскислителей и легирующих.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2797319C1 true RU2797319C1 (ru) | 2023-06-02 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3773496A (en) * | 1970-02-18 | 1973-11-20 | Maximilianshuette Eisenwerk | Process for producing chrome steels and a converter for carrying out the process |
| SU881126A1 (ru) * | 1980-03-18 | 1981-11-15 | Предприятие П/Я А-7845 | Способ регулировани процесса окислительного рафинировани стали и сплавов |
| US4504308A (en) * | 1983-04-06 | 1985-03-12 | Voest-Alpine Aktiengesellschaft | Method of operating a metallurgical plant |
| RU2150513C1 (ru) * | 1998-11-02 | 2000-06-10 | ОАО Челябинский металлургический комбинат "МЕЧЕЛ" | Способ продувки высокохромистых сталей (процесс "мечел") |
| RU2639080C1 (ru) * | 2016-12-28 | 2017-12-19 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | Способ производства стали |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3773496A (en) * | 1970-02-18 | 1973-11-20 | Maximilianshuette Eisenwerk | Process for producing chrome steels and a converter for carrying out the process |
| SU881126A1 (ru) * | 1980-03-18 | 1981-11-15 | Предприятие П/Я А-7845 | Способ регулировани процесса окислительного рафинировани стали и сплавов |
| US4504308A (en) * | 1983-04-06 | 1985-03-12 | Voest-Alpine Aktiengesellschaft | Method of operating a metallurgical plant |
| RU2150513C1 (ru) * | 1998-11-02 | 2000-06-10 | ОАО Челябинский металлургический комбинат "МЕЧЕЛ" | Способ продувки высокохромистых сталей (процесс "мечел") |
| RU2639080C1 (ru) * | 2016-12-28 | 2017-12-19 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | Способ производства стали |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3336132A (en) | Stainless steel manufacturing process and equipment | |
| RU2254380C1 (ru) | Способ получения рельсовой стали | |
| US3169058A (en) | Decarburization, deoxidation, and alloy addition | |
| FI128347B (en) | Method for continuous conversion of nickel-containing copper sulphide material | |
| RU2797319C1 (ru) | Способ выплавки коррозионностойкой стали в электродуговой сталеплавильной печи постоянного тока с полым графитовым электродом | |
| RU2219249C1 (ru) | Способ внепечной обработки стали в ковше | |
| US5514331A (en) | Method and device for producing stainless steel | |
| US3304169A (en) | Method of deoxidizing metals | |
| CN1085605A (zh) | 底吹感应炉冶炼超低碳高铬合金钢工艺 | |
| KR100226920B1 (ko) | 극저탄소용강의 슬래그 탈산방법 | |
| NO157286B (no) | Innblaasningsanordning for innblaasning av ejektorluft i en utsugningskappe. | |
| JPS61149415A (ja) | 溶鉄からの脱銅・脱錫法 | |
| RU2278169C2 (ru) | Способ производства хромомарганцевой нержавеющей стали | |
| SU823433A1 (ru) | Способ выплавки никельсодержащихСТАлЕй и СплАВОВ | |
| SU652234A1 (ru) | Способ получени ванадиевых сплавов | |
| RU1782240C (ru) | Способ выплавки коррозионностойкой стали в дуговой печи | |
| SU988879A1 (ru) | Способ продувки металла кислородом | |
| JP3099152B2 (ja) | 含クロム溶鋼の原料配合方法および溶製方法 | |
| JPH07173520A (ja) | 含クロム溶銑および溶鋼の脱燐方法 | |
| JP4202967B2 (ja) | 極低酸素鉄および鉄合金の溶製方法 | |
| JPS628488B2 (ru) | ||
| SU840134A1 (ru) | Способ выплавки стали | |
| SU1421777A1 (ru) | Способ производства стали | |
| SU565063A1 (ru) | Способ выплавки низкоуглеродистых высокопрочных сталей мартенситностареющего класса | |
| Wang et al. | Characterization of impurities and inclusions in ferrochrome alloy and their effects on the inclusion characteristics in stainless steels |