SU1002370A1 - Способ рафинировани нержавеющей стали - Google Patents

Description

V54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ

Изобретение относитс  к области черной металлургии, а именно, к способам получени  Хромистых нержавеющих сталей с использованием установок вакуумного окислительного рафинировани , и может быть использовано в электросталеплавильных цехах металлургических заводов.

В насто щее врем  известны способы полуени  хромистых нержавеющих сталей с расплавлением исходной металлической шихты в дуговой электропечи и последующим ее обезуглероживанием на установке вакуумного окислительного рафинировани 

К недостаткам данных способов получени  сталей,.легированных хромом, следует отнести относительно высокий угар легирующих компонентов металлслиихты , что обусловливает повышенную себестоимость, получаегллх сталей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ рафинировани  хромистых сталей,-включающий завалку и расплавление легированных отходов, продувку металл а в окислительный период кислородом, выпуск в ковш с последующей обработкой аргоном и окислителем под вакуумом 23.

в качестве окислител  примен ют кислород, продувку аргоном и кислородом ведут с посто нной интенсивностью .

Недостатками этого способа рафинировани  хромистых сталей  вл ютс  относительно низка производительность установки вакуумного окислительного рафинировани , а также высо10 кий угар хрома и других компонентов расплава, что обусловливает повышенную себестоимость выплавл емой стали.

Первый недостаток известного способа рафинировани  нержавеющих ста15 лей обусловлен удлинением процесса вакуумного обезуглероживани  легированного расплава при начале обработки последнего аргоном спуст  4-7 мин после включени  вакуумных насосов.

20 Это замедл ет скорость обезуглероживани  в начальный период обработки и удлин ет процесс в целом.

Второй недостаток известного способа рафинировани  нержавеющих ста25 лей обусловлен, во-первых, имеющей место при верхней продувке расплава газообразным кислородом значительной переокисленностью .металла в высокотемпературной реакционной зоне; во30 вторых, примен емым режимом пррдувки металла аргоном, при котором по ходу вакуумного рафинировани  в системе не обеспечиваютс  требуемые дл  эффективного протекани  процесса обезуглероживани  при максимальном сохранении в расплаве хрома и других легирующих значени  парциального давлени  окиси углерода,

i Целью изобретени   вл етс  снижение себестоимости выплавл емой стали

Цель достигаетс  тем, что по способу рафинировани  нержавеющих стале включающему завалку и расплавление легированных отходов, продувку металла в окислительный период кислородом , выпуск в. ковш с последующей обработкой аргоном и окислением под вакуумом, интенсивность обработки расплава аргоном в течение времени вакуумировани  и остаточное давление в системе измен ют непрерывно так, что соотношение начальных и конечных расходов аргона и остаточного давлени  составл ет соответственно 0,30 ,5 и 15-80, а в качестве окислител  используют конечный шлак окислительного периода. Соотношение весов шпака окислительного периода и рафинируемого металла, соста-вл ет 0,01-0,04

Осуществл ют способ рафинировани  нержавеющей стали следующим образом.

Исходную металлическую шихту, состо щую на 70-100% из отходов хромистых марок сталей, на 0-30% из отходов углеродистых марок сталей и раличных сортов феррохрома (высокоуглеродистого 15-30 кг/тонну, среднеуглеродистого 0-15 кг/т низкоуглеродистого 0-15,0 кг/т) загружают в дуговую электропечь.

Исходна  шихта, содержит, вес.%: углерод 0,35-1,00; кремний 0,10-0,30 марганец 0,20-0,80j никель 0,15-0,50j хром 26-28i сера 0,015-0,35} фосфор 0,020-0,035.

После расплавлени  металлической шиХты при температуре металла 16001650 С производ т скачивание шЛака (дл  уменьшени  последующего угара хрома).

Далее в расплав присаживают известь (10-20 кг/т) и чушковый алюминий (10-15 кг/т). Возможна также замена алюмини  45%-ным ферросилицием Ц4-20 кг/т) или алюминиевыми отходами из расчёта введени  в металл 10-15 кг/т алюмини .

При достижении температуры металла 1630-1б70с осуществл ют в течение 4-12 мин продувку металлической ванны техническим кислородом с расходом 0,9-1,1 мин.

Температура металла после продувки сосгаал ет 1720-18 .

После продувки металл имеет следующий химический состав, вес.%: углерод 0,25-0,35;марганец 0,15-0,40,

хром 25,0-27;, никель 0,20-0,50;; кремний 0,05-0,10/ сера 0,010-0,025 фосфс 0,020-0,035.

Далее металл с частью шлака (1,04 ,0% от массы металла/ выпускают в рафинировочный ковш, снабженный пористой пробкой дл  обработки металла инертным газом. Температура металла в ковше составл ет 1700-1800с. .

После установки ковша с металлом в вакуумную камеру производ т набор iвакуума в системе от среднего начального остаточного давлени  400ммрт.с ( устанавливаетс  в системе спуст  20-40 с, после включени  вауумных насосов ) до конечного значени  527 мм рт.ст.

По ходу вакуумировани  металл продувают аргоном. Интенсивность подачи аргона измен ют линейно от 0,5-0,75 HMVT4 в начале вакуумировани  до 1,25-1,75 в его конце.

Врем  перемешивани  металла аргоном под вакуумом составл ет 1015 мин.

При непрерывном снижении в вакуумной камере остаточного давлени , а также перемешивании расплава аргоном , с увеличением расхода последнего по ходу вакуумировани  в системе складываютс  термодинамические и кинетические услови , способствующие, повышению относительной скорости окислени  углерода, что приводит к снижению угара хрома и других компонентов металла.

Протекание реакции обезугл.ероживани  обеспечиваетс  как за счет кислорода, растворенного в металле, так и за счет кислорода, содержащегос  в шлаке.

При оставлении-.; в ковше шлака в количестве менее 1% от массы металла не обеспечиваетс  полное протекание реакции обезуглероживани .

Во врем  продувки из рафинировочного ковша наблюдаютс  выбросы шлака , если количество последнего превышает 4% от массы металла. Кроме того при большом-количестве шлака увеличиваетс  окисленность металла после вакуумной обработки и угар корректирующих добавок и раскислителей.

Окислительный шлак имеет следующий химический, состав, вес.%:

СаО SIO. MgD Сг-.0у 10-12 20-25 15-18 12-15 30-35 6-12

остальное до 100

Продувка металла аргоном одновременно с набором вакуума позвол ет существенно увеличить скорость окислени  углерода и повысить производительность вакуумной камеры на 2030% , При проведении окислительного рафинировани  кислородом, содержащимс  в и в шлаке, в системе отсутствует переокисленн а  реакционна  зона, что дополнительно позвол ет снизить угар хрома и других компонентов,расплава. Использование перемешивани  расплава аргоном с сротнопением начальных и конечных расходов последнего менее 0,3, а также разр жени  в вакуумной камере с соотношением началь ного и конечного остаточного давлени  более 80 экономически нецелесооб разно, так как св зано с перерасходом аргона, электроэнергии, воды и ререгретого пара. . При использовании аргоновой продувки с соотношением начальной л кон .ечной интенсивности последней более 0,5 и создани  величины вакуума в системе с соотношением начального и конечного остаточного давлени  ме . нееД5 существенно ухудшаютс  термо дина1 ческие и кинематические услови протекани  реакции обезуглероживани  что приводит к росту угара хрома и других гелирующих компонентов распла ва. Температура металла в конце ваку умировани  составл ет 1650-1700°С. После вакуумировани  металл имее следуЮ1Ций химический состав, вес.%: углерод 0,08-0,12 кремний 0,04-0,0 марганец 0,08-0,25; никель 0,25-0,5 хром.24,5-26,5icepa О,010-0,025j фос фор 0,020-0,035. После проведени  вакуумного окис лительного рафинировани  металл рас кисл ют чушковым алюминием {1,6-1 ,5 кг/т), который ввод т в ковш на штангах.. . . Присадкой на поверхность рафинировочного ковша порошкообразного алюмини  или алюминиевой стружки tl,5-2,0 кг/т7 добиваютс  эффективной раскисленности шлаковой фазы. Далее в рафиниррвочный ковш присажива ют 70%-ный ферротитан .(3,5-12 кг/т; металлический марганец 5-7 кг/т), 45%-ный ферросилиций (6-10 кг/т) и случае необходимости, корректирующи добавки феррохрома и никел . I После присадок в рафинировочный ковш раскислителей и легирующих про извод т вакуума { 6-20 глм рт.с -И перемешивание металла в течение 3-5 мин аргоном с расходом 0.050 ,07 нмУт. Температура металла .после усредн ни  металла сос -авл ет 1620-1650°С. Далее металл из рафинировочного ковша переливают в стопорный ковш . в случае оборудовани-  ковшей шибе.Е ными затворами опергщи  перелива- от сутствует). Температура металла в ковше составл ет 1570-1610С. Готовый металл имеет следующий химический состав, вее.%: углерод 0,08-О,: 2, кремний 0,5-0,7) марганец 0,5-0,7; никель 0,20-0,50; хром 24-27) сера О ,010-0,025J. фосфор 0,020-0,035; титан ,8. Разливку металла осуществл  ют по действующей на заводе технсшогии. Полученный с использованием установки вакуумного окислителькэго рафинировани  металл характеризуетс  повышенным качеством. Так, содержание азота в готовой стали составл ет 0,02-0,03% вместо 0,04-0,06%, характерных дл  металла, полученного по обычной технологии. того, зфомистые включени  имеют благопри тную форму. П р и м:е р . Исходную металлическую шихту, состо щую на 100% из отходов хромистых марок сталей и высокоуглеродистого феррохрома ( 30 кг/т) загружают в дуговую электропечь. Исходна  шихта содержит, вес.%: углерод 0, кремний 0,-20; марга нец 0,4-0/ никель 0,30/ хрс, 27/ сера 0,025j фосфор 0,025. После расплавлени  металлической шихты при температуре металла производ т скачивание шлака. Далее в расплав присаживают известь (15 кг/т) и чушковый алюминий (12 кг/т) или отходы алюмини  из рас Чёта введени  1,0-1,5% алюмини  о.т массы метсшла. При достижении температуры металла 1660°С осуществл ют в течение 4 мин продувку металлической ванныо техническим кислородом с расходом 1,0 нмVT-MHH. Температура мета-дла после продувки составл ет 1750С. I После продувки металл имеет следующий химический состав, вес.%: углерод 0,25 i марганец 0,35; хром 26, :никель 0,35j кремний 0,10/сера 0,020, фосфор 0,025. Далее металл с частью шлака {2% от массы металла) выпускают в рафинировочный ковш. Температура металла в ковше составл ет 1730С. После установки ковша с металлом в вакуумную камеру производ т набор , вакуума в системе от среднего остаточного давлени  400 мм рт.ст. до конечного значени  10 мм рт. ст. По ходу вакуулшрованн  металл продувают аргоном. Интенсивйость подачи аргона измен ют линейно от 0,6 в начале вакуумировани  до 1,5 HMVT4 в его конце.

Врем  перемешивани  металла аргоном под вакуумом составл ет 10 ми

Температура металла в конце вакуумировани  составл ет 1б70С.

После вакуумлровани  металл имеет следующий хиг-ический состав. вес,%: углерод о,09; кремний 0,05/ марганец 0,15/ никель 0,40; хром 26,0; сера 0,020; фосфорО,025.

Далее металл раскисл ют чушковым алюминием t1,О кг/т, а шлак порошкообразным aлю /иниeм (.1,5 кг/тЛ

В рафинировочный ков присаживают 70%-ный ферротитан 7 кг/т;, металлический марганец С5 кг/т), 45%-ный ферросилиций (7 кг/т.

После присадок в рафинировочный ковш раскислителей и легирующих производ т набор вакуума (10 мм рт.. ст/ и перемешивание металла в течение 4 мин аргоном с расходом 0,06

Температура металла после усреднени  составл ет .

Полученный металл имеет-Следующи химический состав, вес.%: углерод 0,085; кремний 0,40, марганец 0,60) никель 0,35; хром 26,5 j сера 0,020 фосфор 0,025 титан 0,50.

Разливку металла осуществл ют по действующей на.заводе технологии.

При использовании предлагаемого способа рафинировани  нержавеющей стали экономи  хрома составл ет 1,5 абс%« или 2,1 абс.% феррохрома.

При средней цене феррохрома 300 руб/т и годовой производительности 50 тыс. тонн экономический эффект составит

2,1x3,0x50000 305 тыс. руб.

Таким образом, предлагаемый способ рафинировани  нержавеющей стали

позвол ет существенно снизить ее себ ёстоимость за счет уменьшени  угара хрома при применении в процессе вакуумного обезуглероживани  эффективного режима обработки металла аргоном и окислительного шлака.

Claims (2)

1.Способ рафинировани  нержавеющей- стали, включающий завалку и расплавление легированных отходов,, продувку металла в окислительный период кислородом, выпуск в ковш с последующей обработкой аргоном и окислителем под вакуумом, отличающийс  тем, что, с целью снижени  себестоимости выплавл емой стали, интенсивность обработки расплава аргоном в течение времени вакуумировани  и остаточное давление

в системе измен ют непрерывно, причем соотнесение начальных и конечных расходов аргона и остаточного давлени  составл ет соответственно 0,3-0,5 и 15-80, а в качестве окислител  используют конечный шлак окн лительного периода.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что соотношение весов шлака окислительного периода и рафинируемого металла составл ет 0,01-0,04.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 532629, кл. С 21 С 7/10,..1974.

2.Морозов А.Н. и др. Внепечное вакуумирование стали. М., Металлурги , 1975, с. 254-259. .