SU1315481A1 - Способ выплавки высокомарганцовистой стали - Google Patents

Abstract

.Изобретение относитс  к способам выплавки стали методом переплава лома легированных сталей в плавильных агрегатах (ПА). Цель изобретени  - снижение угара марганца, расхода электроэнергии, содержани  фосфора и повьппени  механических свойств стали. Производ т загрузку шихты совместно с. ферросплавами и известн ком, а по мере образовани  жидкой ванны присаживают алюминий (АР) в количестве 3-5 кг на тонну шихты. Раскисление ведут 15-20 мин первой смесью из извести, A.t в гранулах, коксика (С) при соотношении компонентов 4:1:1 с расходом 18-24 кг/т и 15-25 мин второй смесью из извести, ферросилици , С при соотношении 5:2:3 с расходом 20-25 кг/т. Сталь выпускают со шлаком . В результате можно снизить угар марганца до 3-6%, сэкономить 40- 50 кВт Ч/т, удалить фосфор на 7-18%, повысить механические свойства стали (-Og 890-960 МПа, & 39-48%, KCV 2,3-2,8), 2 табл. (Л

Description

113

Изобретение относитс  к металлургий черных .металлов, а именно к способам вы1тлавки сталей с содержанием марганца не менее 8 мас.%о

Целью изобретени   вл етс  умень- шение угара марганца и расхода электроэнергии , снижение содержани  фосфора и повышение механических свойств стали.

Эффективность применени  высоко- марганцовистой стали дл  производства деталей, работающих в услови х высоких удельных давлений и ударньга: нагрузок с истир-анием, объ сн етс  высокой степенью ее упрочнени  .при эксплуатации . Однако при деформационном упрочнении нар ду со значительным по- вьшением прочностных характеристик стали снижаетс  ее пластичность. В свою очередь, существенное снижение пластичности наклепанного металла  вл етс  одной из причин возникновени  дефектов контактной усталости на поверхности литых деталей, например, железнодорожных крестовин, вызывающих преждевременный их выход из эксплуатации .. Одним из резервов увеличени  срока службы литых деталей, например , железнодорожных крестовин,  вл етс  повышение качества примен емой дл  их отливки высокомарганцовистой стали.

Граничные значени  предлагаемых количеств присадки известн. ка совместно с шихтой обусловлены тем, что при присадке известн ка менее 24 кг на тонну шихты не обеспечиваетс  допус- ти ма  основность 1,4 наведенного шлака к концу плавлени .

Использование известн ка в завалку более 30 кг приводит к удлинению процесса плавки, перерасходу известн ка , и образующийс  шлак с высокой основностью более 2 превращаетс  в малоподвижную среду с высокой в зкостью , что приводит к снижению массооб- менкых процессов в шлаке и между шлаком и ме галлом на ста,ции восстановлени  марганца из шлака, кроме того, количество шлака перед выпуском требует частичного его удалени  из печи Загрузка известн ка совместно с шихтой менее 24 и более 30 кг на тонну шихты ухудшает показатели способа.

Снижение содержани  фосфора может быть обеспечено при высокой раскис- ленности шлака и металла и.при наличии восстановительной атмосферы в

15

5

0

5

0

35

0

пространстве-печи, кроме того, восстановление эакиси марганца до марганца снижает его угар, а также уменьшает количество вводимого с корректирующим ферромарганцем фосфора. Преимущество предлагаемого способа выплавки стали с содержанием марганца более 8 мас.% достигаетс  эффективным раскислением шлака и металла за счет загрузк.и в печь еще в период плавлени  шихты алюмини  в виде гранул (стружки). Расход гранулированного алюмини  менее 3 кг не обеспечивает необходимой раскисленности стали, а расход алюмини  более 5 кг на тонну шихты нецелесообразен. Необходима  раскисленность металла и создание врсстановительной атмосферы в печи после расплавлени  достигаетс  за счет загрузки в печь первой раскисли- тельной смеси. Расход смеси менее 13 кг на тонну шихты не обеспечивает необходимой степен:и восстановлени  оксидов марганца и железа в шлаке до чистых металлов, следовательно, не достигаетс  необходима  раскисленность жидкой стали. Расход смеси более 24 кг на тонну шихты экономически нецелесообразен,, так .как, хот  и позвол ет снижать концентрацию МпО в шлаке ниже 5%, но увеличивает себестоимость стали.

Изменение предлагаемых соотношений компонентов в смеси не обеспечивает преимуществ. Например, увеличение содержани  алюмини  в составе смеси (соотношение компонентов 3:2:1) приводит к снижению механических свойств стали. Не достигаетс  преимуществ и в сшучае изменени  соотношени  компонентов, во второй смеси, например 4:2;4.

Осуществление восстановительного рафинировани  стали менее 15 мин эко- но 1ически нецелесообразно. Выбранное соотношение компонентов смеси 4:1:1 обеспечивает наиболее эффективное осуществление преимуществ предлагаемого способа.

Интервалы времени выдержки метала между присадками на шлак первой и второй смесей определ ютс  полнотой раскислени  шлака и раскислен- ностью металла, оценка которого проводитс  по содержанию оксида марган- . ца в шлаке (не более 5%). Так, при выдержке 10 мин концентраци  МпО в шлаке достигает 8%, увеличение же

продолжительности вьщержки, например до 30 мин обеспечивает снижение оксида марганца до 5%, но порождает увеличение расхода электроэнергии.

Расход второй раскислительной смеси менее 20 кг на.тонну шихты неэффективен , а более 25 кг на тонну nmx- ты - экономически нецелесообразен. Осуществление диффузионного раскислени  после загрузки в печь второй смеси менее 15 мин неэффективно, а более 25 мин экономически нецелесообразно . Выбранное соотношение компонентов второй смеси 5:2:3 обеспе

чивает существенное преимущество спо соба.

Согласно предпагаемому способу выплавки стали в качестве металло- шихты используютс  отходы производства или возврат деталей высокомарганцовистой стали, углеродистый нелегированный лом, ферросплавы. В качестве углеродного материала можно использовать молотьй электродный бой, молотый кокс..

Выплавку методом переплава стали с содержанием марганца не менее 8 мас,% в дуговых электропечах с основной футеровкой осуществл ют следующим образом.

Пример I. После подготовки футеровки печи на подину загружают слоем известн к при расходе 48 кг на слой известн ка загружают 4,8 т брака литых деталей из высокомарганцовистой стали марки 110Г13Л совместно с известн ком, ферромарганцем ФМп-1,5 и «Шп - 78к в количествах соответственно 70, 50 и 50 кг. По мере образовани  жидкой ванны в печь загружают гранулированньм алюминий в количестве 3 кг иа тонну пшхты. После расплавлени  шихты жидкий металл перемешивают и отбирают пробу металла на определение содержаний углерода, марганца, кремни , фосфора Затем на шлак загружают первую рас- кислительную смесь в количестве 18 к на тонну шихты. После загрузки смеси ванна выдерживаетс  при уплотненной печи при температуре стали 1460- 1480°С в течение 15 мин. После выдержки ванны по результатам анализа пробы металла провод т корректировку и в печь загружают вторую рас- кислительную смесь в количестве 20 к на тонну шихты, затем жидкий металл перемешивают и печь уплотн ют. Вы 5

fO

J5

держка ванны проводитс  в те чение 20 мин при температуре жидкой стали 1480-1510°С. После выдержки 15 мин сталь выпускают в разливочный ковш совместно со шлаком без дачи кускового алюмини .

Пример 2. Вьшлавку осуществл ют аналогично примеру 1, но вместо свежеобожженной извести в смесь ввод т известн к, при этом расход первой и второй смеси составл ет соответственно 24 и 25 кг на тонну шихты . Врем  выдержки ванны после загрузки второй раскислительной смеси увеличивают до 25 мин.

Пример 3. Вьшлавку осуществл ют аналогично примеру I, но на слой загружаемого на подину известн 20 ка, вз того в количестве 47 кг, загружают 3,9 т брака литых деталей собственного производства, 0,8 т лома нелегированной стали. Совместно с металлошихтой загружают известн к,

25 ферромарганец марки ФМн-1,5, ФМп-78к в количестве 100, 50, 150 кг. По мере образовани  жидкой ванны в печь загружают гранулированный алюминий в количестве 5 кг на тонну шихты. После расплавлени  шихты, перемешивани  ванны и отбора пробы на шлак загружают первую раскийлительную смесь из известн ка, гранулированного алюмини  и коксика в количестве 18 кг на тонну шихты, затем ванну выдерживают 20 мин. После выдержки и корректировки состава стали в печь загружают вторую смесь из известн ка , дробленого 75% ферросилици  и коксика в количестве 25 кг на тонну шихты. Выдержку ванны после ее перемешивани  провод т в течение 15 мин. Пример 4. Выплавку осуществл ют аналогично примеру 1, но совместно с шихтой загружают известн к в количестве 147 кг. По мере плавлени  в печь загружают алюминиевую стружку в количестве 4 кг на тонну шихты.

30

35

40

45

I

Пример 5. Выплавку осуществл ют аналогично примеру 1, но на под печи загружают слоем известн к в количестве 19 кг на тонну шихты, а по образовании жидкой ванны в печь в слой шлака присаживают гранулированный алюминий в количестве 2 кг на тонну. Расход смесей - по 30 кг на тонну каждой.

Пример 6, Выплавку осуществл ют аналогично примеру 1, но соотношение компонентов в первой смеси составл ет 3:2:1, а во второй - 4:2:А. Интервал продолжительности выдержки металла между присадками смесей 10 мин.

Пример 7. Выплавку осуществл ют аналогично примеру 1, но после сформировани  жидкой ваннь в шлак присаживают гранулированный алюминий в количестве 6 кг на тонну шихты. Интервал продолжительности вьщержки между присадками первой и второй смесей 30 мин.

Результаты вьшлавки стали представлены таблицами 1 и 2.

Предлагаемый способ позвол ет достичь уменьшение угара- марганца до 3-6% по сравнению с 10-20% известно

го способа; снижение затрат электро- 20 обожженной извести или известн ка, энергии на 40-50 кВт/ч на производ- алюмини  и углеродсодержащего мате- ство 1 т стали при одновременном сни- риала в количестве 18-24 кг на тонну жении трудоемкости; снижение содер- шихты при соотношении указанных ком- жани  фосфора на 7-18% от первоначаль- понентов смеси 4:1:15 затем после ного его содержани  в металлошихте; выдержки 15-20 мин в печь загружают повьш1ение качества выплавл емой ста- смесь свежеобожженной .извести (или ли: :временное сопротивление разрыву повышено до 890-960 МПа, относительное удлинение до 39-48%, ударна  в зкость до 2,3-2,8 МДж/м.30

Кроме того, предлагаемый способ выплавки позвол ет сократить продолизвестн ка ), ферросилици  и углеродсодержащего материала в количестве 20-25 кг на тонну шихты при соотношении компонентов смеси 5:2:3 и после выдержки в печи в течение 15- 25 мин металл выпускают в ковш совместно со шлаком.

тельность плавки на 15-25 мин.

Коли- Расход смеси,

честжг/т

кг/т

4,813,6 . 0,07924

|4,-8 14,20,08124

t

4,7J4,8 0,08530

4,814,50,07530

4,813,70,08119

-4,813,50,07624

4,8,13,80,08224

1-й

18 24

18

24

30 4:1:1

18 3:2:1

18 4:1:

ормула изобретени 

Способ выплавки высокомарганцовистой стали методом переплава в ду- говых печах с основной футеровкой, включающий завалку металлошихты и шлакообразующих, их расплавление, корректировку состава, раскисление, выпуск стали, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  угара марганца и расхода электроэнергии, снижение содержани  фосфора и повышение механических свойств стали, в завалку ввод т известн к в количестве 24-30 кг на тонну шихты, по мере образовани  жидкой ванны загружают металлический алюминий с расходом 3-5 кг на тонну шихты, по расплавлению шихты в печь дают смесь свеже

обожженной извести или известн ка, алюмини  и углеродсодержащего мате- риала в количестве 18-24 кг на тонну шихты при соотношении указанных ком- понентов смеси 4:1:15 затем после выдержки 15-20 мин в печь загружают смесь свежеобожженной .извести (или

известн ка), ферросилици  и углеродсодержащего материала в количестве 20-25 кг на тонну шихты при соотношении компонентов смеси 5:2:3 и после выдержки в печи в течение 15- 25 мин металл выпускают в ковш совместно со шлаком.

т а б л а ц а I

20

25

25 20

30 5:2:3

li 3i . -g 8 , 20 2,1 8,0 12,2 0,072

Ь5 i3.8 j 2,1 4,i 13,1 0,072

Нет

2 4,8 15,1 0,088 40

-;Првнечаиие . Числитель и знаменатель соответственно до и после обработки илака.

. .

.

.

0,52 0,088 0,010 8,0

Составитель К. Григорович Редактор Н.Егорова Техред А.Кравчук Корректор А. Зимокосов

Заказ 2317/26 Тираж 549Подписное

ВНИИПИ Государствениого комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород,ул.Проектна ,4

( 0

40

-;2 ,0 18,0 13,0 0,088 14 Таблица 2

870

36 37

2,1

Claims (2)

Формула изобретения Способ выплавки высокомарганцовистой стали методом переплава в ду5 говых печах с основной футеровкой, включающий завалку металлошихты и шлакообразующих, их расплавление, корректировку состава, раскисление, выпуск стали, отличающийся тем, что, с целью уменьшения угара марганца и расхода электроэнергии, снижение содержания фосфора и повышение механических свойств стали, в завалку вводят известняк в количестве 24-30 кг на тонну шихты, по мере образования жидкой ванны загружают металлический алюминий с расходом 3-5 кг на тонну шихты, по расплавлению шихты в печь дают смесь свежеобожженной извести или известняка, алюминия и углеродсодержащего материала в количестве 18-24 кг на тонну жении трудоемкости; снижение содержания фосфора на 7-18% от первоначального его содержания в металлошихте; повышение качества выплавляемой стали: временное сопротивление разрыву повышено до 890-960 МПа, относительное удлинение до 39-48%, ударная вязкость до 2,3-2,8 МДж/м2. Кроме того, предлагаемый способ выплавки позволяет сократить продол^аительность плавки на 15-25 мин. местно со шлаком. Таблица 1 шихты при соотношении указанных компонентов смеси 4:1:1, затем после выдержки 15-20 мин в печь загружают смесь свежеобожженной .извести (или известняка), ферросилиция и углеродсодержащего материала в количестве 20-25 кг на тонну шихты при соотно50 шении компонентов смеси 5:2:3 и после выдержки в печи в течение 1525 мин металл выпускают в ковш совI Пфи- Кол»- Вес Внесено с ших- Коли- Коли- Расход смеси Время Основ- Содержание ком- Угар Удапе- ]Сокращение мер ί чест- ших- той, J чество чест- кг/т вы- ность понентов в шла- мар- нне 1 расхода во ты, извес- во г---- [деря?- шлака ке и металле, а ганца, фосфо- • электро- плавок г Мп Р тняка алкг- 1-й 2-й ки, ---. pa, Ζ .энергии, в ших- ми ния МИЯ МпО . Мп Р |кВтч/т те, кг/т ! L кг/т

1-й

Расход смеси хг/т

1 2 2 2 4,8 i4,-8‘ 1 13,6 14,2 0,079 0,081 24 24 3 3 18 24 20 25 15-20 15-25 1x2 2,0 1x2 2,0 30 4,1 36.8 4.8 11 Ji Ο_χΟ79 , 13,0 0,068 13 7 52 40 12x2 13,5 2x221 0,075 5 ?· 2. 4,7 14,8 0,085 30 5 18 25 20-15 1,9 42 4,8 0,085 6 9 39 2,1 4,6 13,9 0,077 Λ- 2 4,8 14,5 0,075 30 4 24 20 15-20 1x5 46.,9 11,6 2x222 6 18 46 2,1 3,9 13,6 0,061 15 1 4,8 13,7 0,081 19 2 30 30 15-20 Ы 32_ 11x2 0,081 8 4 10 2,0 6,1 12,6 0,078 4:1:1 5:2:3 6 1 ;4,8 13,5 0,076 24 3 18 20 10 1χ4 31 11x1 2x226 6 8 , 20 3:2:1 4:2:4 2,1 8,0 12,2 0,072 -.7 . j 4.8 13,8 0,082 24 6 18 20 30 1χ5 ί 3_Χ8 1?χ3 2χ°82 5 12 Нет 4:1:1 5:2:3 2,1 4,1 13,1 0,072

Продолжение табл.1

Jlpw-f Количество плавок

Вес

ЕИХ*

Внесено с шихтой, %

Коли- Коли- чество чест- из вес- во таяка апю- в ших- миния те» кг/т кг/т

2-й *ιОснов* ностъ шлака

Содержание компонентов в шпаке и металле, 2 МпО Мп Р

Угар марганца.

Удале ние фосфо* pa, X

Сокращение расхода электроэнергия,. кВтч/т

По извествому ' спо_!L_^Z J^{4,8 151,1} °>^{088 40} - __Н° ⁴⁰ 2,0 j 8,0 13,0 0,088 14

Примечание. Числитель и знамёнатель соответственно до и после обработки шлака.

Таблица 2

Г_________' ___________________ ______________ ______________· .. ·

При- Химический состав стали, % Содержание МпО в шлаке, X Механические характеристики стали Количество плавок мер С Мп Si Р S Д_а, МПа С„, МПа S.X Ψ » 2 кси, _а МЦж/м 1 1,23 13,0 0,66 0,068 0*011 4,1 930 432 48 41 2,6 2. ' 2 Г, 29 13,5 0,59 0,075 0,011 4,8 890 428 42 39 2,3 : 2 . 3 1,17 13,9 0,66 0,077 0,012 4,6 910 430 46 47 2,5 2 4 1,24 13,6 0,71 0,061 0,009 3,9 960 433 49 47 2,8 2 5 1,1.8 V 12,6 0,62 0,078 0,011 6,1 860 429 35 37 2,3 I 6 1,21, 12,2 0,58 0,072 0,012 8,0 848 435 32 33 2,1 1 7 1,1 б' 13,1 0,70 0,072 0,009 4,1 838 431 27,8 29 2,0 I По • известному способу 1,25 13,2 0,52 0,088 0,010 8,0 870 437 36 37 2,1 2

Редактор Н.Егорова Составитель К. Григорович Техред А.Кравчук Корректор А. Зимокосов

Заказ 2317/26 Тираж 549 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород,ул.Проектная,4