SU1399353A1 - Способ получени низкоуглеродистой нержавеющей стали - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к технологии получени  низкоуглеродистых нержавеющих сталей методом вакуумно-кислородного рафинировани . Цешь изобретени  - повьшение качества металла за счет снижени  содержани  азота и неметаллических включений.Способ получени  низкоуглеродистой нержавеющей стали включает расплавление шихты в печи, бесшлаковый вьтуск расплава в ковш, обезуглероживание кислородом под вакуумом при продувке аргоном, введение нитридообразующих элементов и флюса с повышением интенс гвности продувки аргоном в период их введени  и раскисление. Расплав после вьшуска в ковш выдерживают 6-10 мин под вакуумом , ввод т нитридообразующие элементы, флюс в количестве 2-5 кг на 1 т расплава, провод т обезуглероживание и раскисление, а затем в течение 4-8 мин осуществл ют продувку аргоном при расходе 0,2-0,5 нм /ч на 1 т расплава. 1 табл. (Л

Description

I,-..

00

со :о со сд

00

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к технологии получени  никзоуглеродистых нержавекг щих сталей методом вакуумно кислород ного. рафинировани .

Цель изобретени  - повьшение качества металла за счет снижени  содержани  азота и неметаллических включений .

,В результате проведени  обезуглероживани  методом вакуумно° кислород- ного рафинировани  образуетс  значительное (3-4% от веса металла) количество шлака. Присадка на большое количество шлака флюса CaO-CaF значительно снижает его деазотационную способность (т.е, ассимил цию нитридов алюмини  и других включений) из-за эффекта разбавлени  и, как Следствие, существенного изменени  физико-химических свойств флюсующих добавок.

Присадка алюмини , обладающего значительным средством как к кислоро- цу, так и к азоту после окислительного обезуглероживани  приводит к тому , что больша  часть его расходует- -с  на св зывание кислорода и лищь не- Значительна  - на св зывание азота, Зто обусловливает повьшенный расход алюмини  или при посто нном .расходе ртюмини  уменьшает нитридообразование и следовательно,, и деазотацию ме- ргалла о

За счет интенсивной циркул ции 5eтaллa и шлака в результате указанно го режима продув1 :и аргоном на заключительной стадии процесса часть шлаковых частиц запутываетс  в металле, что приводит к его загр знению так называемыми экзогенными неметалличес- ркими включени ми.

Кроме того, при noji/чении низкоуг- перодистой нержавеющей стали с увели- em-ieM содержани  в ней хрома () повышаетс  раствори чость азота .и зна- ительно усложн ютс  услови  его ударени .

При выдержке в течение 6-10 мин Йод вакуумом при непрерывном переме- |Р№вании аргоном металла в ковше про- |исходит его раскисление собственным углеродомв За счет снижени  парциапь

Кого давлени  окиси углерода Р., и

Наличи  растворенного в металле кисла - 1рода получает развитие реакци  окислени  углерода в металле. Поверхность 1расплава покрываетс  равномерно пузы с

10

5 0

5 0 5

0

45

0

5

р ми окиси углерода (углеродное кипение ) ..

Выдержка металла под вакуумом ме- нее 6 мин при непрерывном перемешивании аргоном не приводит к полному раскислению металла, что в конечном счете ухудшает его деазотацию. Увели- чение длительности вьщержки металла . свыше 10 мин при непрерывном перемешивании аргоном неэффективно ввиду значительного усилени  износа футеровки ковша, что резко увеличивает загр зненность металла крупными неметаллическими включени ми экзогенного характера (см. таблицу, опыт 5). Момент окончани  выдержки металла под вакуумом наблюдаетс  и визуально (прекращение углеродного кипени  металла ).

Последующа  после вакуумного раскислени  операци  введени  нитриде- образующих элементов и присадка флюса, содержащего СаО и CaF в количестве 2-5 кг/т, с одновременной интенсификацией продувки аргоном позвол ет св зать имеющийс  в металле азот и оставшийс  кислород и перевести их в шлак.

Введение флюса в количестве менее 2 кг/т не обеспечивает достаточной степени удалени  неметаллических вклю чений, в т.ч. и нитридов. Введение флюса в количестве более 5 кг/т приводит к возрастанию количества пша ка, что ухудшает в дальнейшем услови  окислительного обезуглероживани , а улучшение показателей качества металла при этом не происходит (содержание , азота и количество неметаллических включений не снижаетс ).

Очень важным моментом  вл етс  введение нитридообразующих элемеитов и флюса до обезуглероживани  расплава кислородом. Св зано это с тем, что даже при бесшлаковом вьтуске из печи расплава последующее обезуглероживание его кислородом под вакуумом приводит к образованию на поверхности металла большого количества шлака. Введение нитридообразующих и флюса на шлак снижает эффективность деазота ции расплава из-за эффекта разбавле- ни  и изменени  физико-химических свойств добавок« Поэтому в предлагаемом способе введение нитридообразую- щих и флюса осуществл етс  до образовани  большого количества шлака, т.е.

до обезуглероживани  расплава кислородом .

После операции раскислени  интенсивность подачи аргона снижают до 0,2-0,5 , чтобы минимально возможно ограничить взаимодействие металла со шлаком и, в то же врем , обеспечить удаление продуктов раскис лени .

При интенсивности подачи аргона менее 0,2 ,т процесс удалени  продуктов раскислени  зат гиваетс , при этом увеличиваетс  загр знение металла неметаллическими включени ми экзогенного характера. Если же повысить в этот период расход аргона более 0,5 нм /ч-т, то возрастает соответственно интенсивность перемеши-

родного кипени  в металл ввели нит- ридообразуюнще компоненты: алюмини  1 кг/т и титан - 0,5 кг/т, а на металл - флюс, содержащий СаО и CaF в количестве 4 кг/т.Во врем  введени  этих добавок интенсивность подачи аргона увеличивали до 2,5 т. После чего опустили кислородную фурму и начали продувку металла кислородом с интенсивностью 2500 нм /ч-т. Аргон в этот период подавали с интенсивностью 1,3 нм /ч-т. Достигнув требуемой концентрации углерода (0,015%) продувку кислородом прекратили, ввели раскислители - ферросилиций (6 кг/т) и алюминий (1,5 кг/т) и в течение 5 мин перемешивали расплав аргоном с интенсивностью 1,5 нм /ч.т.

вани  металла со шлаком; частицы шла-20 Затем подачу аргона снизили до

0,35 нм

ка, запутыва сь в металле, также увеличивают загр зненность последнего неметаллическими включени ми и, кроме того, усиливаетс  износ футеровки ковша , что также приводит к загр знению металла неметаллическими включени ми экзогенного характера.

При окислительной продувке расплава аргоном с интенсивностью 0,2- 0,3 нм /ч т менее 4 мин степень загр зненности металла неметаллическими включени ми остаетс  высокой

Увеличение продолжительности продувки аргоном с вьш1еуказанной интенсивностью более 8 мин нецелесообраз- но, так как не приводит к значительному улучшению чистоты металла по включени м, а лишь увеличивает про- долкительность обработки и расход аргона.

Пример. Способ опробован «ри вьтлавке стали П.Х 18Н11 в 100- тонной печи с последующим вакуумным . обезуглероживанием на установке ков- шезого вакуумировани  . После установки ковша с расплавом а вакуумную камеру включали насосы и одновременно начинали продувку металла аргоном через пробку, установленную в днище ковша. Разр жение в вакуу -1ной камере составл ло по ходу процесса 20-80 мм рт.ст. (повышалось давление при продувке кислородом)5 интенсивность подачи аргона 1,,5 ни /ч«т. При выдержке в течение 8 мин под вакуумом металл интенсивно кипел,- проходило вакуумное раскисление его углеродом, В момент окончани  угле

Затем подачу аргона снизили до

0,35 нм

ходом еще 6 мин.

,и продували с таким рас

В результате проведени  плавки по указанной технологии Лолучали сталь с содержанием азота 0,010% при исходном содержании азота 0,031%, углерода 0,015%, неметаллических включе- НИИ 1,5 включени  5 балла на площади 10 см.

Результаты других опытов, проведенных по предлагаемому способу и способу-прототипу, представлены в таблице.

Как видно,из таблицы, предлагаемьй способ позвол ет получить по сравнению с прототипом сталь более высокого качества, с содержанием азота ме-. нее 0,01% и меньшим количеством нееталлических включений, потребность в которой испытьгаают химическа  и азотна  промышленность, атомна  энергетика .

Фор м У ла изобретени 

Способ получени  низкоуглеродистой нержавеющей стали, включающий расплавление шихты в печи, бесшлаковый вы-, пуск расплава в ковш, обезуглероживание кислородом под вакуумом при про дувке аргоном, введение нитридообра зуюших элементов и флюса с повышением интенсивности продувки аргоном в пе риод их введени  и раскисление, о т личающийс  тем, что, с целью повьш1ени  качества металла за счет снижени  содержани  азота и неметаллических включений, расплав вьтуска в ковш вьщерживают 6- |0 мин под вакуумом, ввод т нитридо- о1бразующие элементы, флюс в количест- в|е 2-5 кг на 1 т расплава, провод т

399333 6

обезуглероживание и раскисление,а затем в течение 4-8 мин осуществл ют продувку аргоном при расходе 0,2- 0,5 им /ч на 1 т расплава.

ДГШТАПЬ

пост мг- держка под куумом, им 

Ксиг-вО ввол мсг- го ф хг- са

Продувке аргоном после раскислени 

Дгштель- ность продувки , ми 

РАСХОД аргона,

нм /ч.т

Количество получаемой стали

Содержанке , X

Число включений на шлифов в 10 см

балла

Поллов

бал

| « Т

$

5

б В 10

11 в

8

в

в

8 t 9 8 8 8 8 8

4 4 4 4 2 4 5 б

4

4 4 4

4 4 4 4 4 4

б б б

б «

fi

А

б б б б

3 4 б 8 9 6 б

б б 6

3

0,35

0,33

0,35

П,35

0,3

0,350 ,35

0,35

0,35

0,35

0,35 0,35 0,35 0,J5 0,35 0,15

0,20 0,50 0,60

0,016

0,016 0,009 0, 0,007

О,то

0,017 0,009 0,007 0,006 0,007

0,012 0,.008 0,007 0,007 0,009 0,015 0,007 0,009 0,005 0,010

Пркмечвюи

Число включений на площади шлифов в 10 см

Поллов

6 баллов

7

бйллов

3,1

3,0 1.6

1,4

1,51 ,6

3,0 1.5 1,

1,6 1.7

2,9

1,5

1,4

1,5

1,8

3,0 1,4

1,7 1,4 3,1

2,1 1,9 1.5

1,6 1,7 2,2 1,6 1.5 1,5 1,9

1,8,

1,6

1,5

1,4

1,5

2,0

1,5

1.6

1,3

1,9

2,0 1.9 0,8 0,7 0,9 1,9 1,9 0,6 0,7 0,5 0,8

2,0 0,8 0.7 0,4 0,9 1,9 0,7 0,8 0,6 2,0

Заметно возросло количество ttnaica Продоп  телыюсть окислительной про- дувкн увепштлась на tOZ

Claims (1)

1. Фор му ла изобретения

   Способ получения низкоуглеродистой нержавеющей стали, включающий расплавление шихты в печи, бесшлаковый вы-.

   ! пуск расплава в ковш, обезуглероживание кислородом под вакуумом при продувке аргоном, введение нитридообразующих элементов и флюса с повышением •интенсивности продувки аргоном в пе— .· риод их введения и раскисление, отличающийся тем, что, с целью повышения качества металла счет снижения содержания азота и металлических включений, расплав за ненос6 ле выпуска в ковш выдерживают 610 мин под вакуумом, вводят нитридо образующие элементы, флюс в количест· ве 2-5 кг на 1 т расплава, проводят обезуглероживание и раскисление,~а затем в течение 4—8 мин осуществляют продувку аргоном при расходе 0,2— ₅ 0,5 нм /ч на 1 т расплава.

   0 пмт Длитвль- Кол-во ность aw вводимо— держи го флю— * под ваг са хуумом* МИЯ

   Я Продувка аргоном после раскисления Длительность продувки, МИИ Расход аргона, н№/ч-т

   Количество получаемой стали Содержание азота,’ X Число включений на площади шлифов в 10 см 4 балла 5 баллов 6 баллов 7 баллов

   Примечание к»

   II

   191 tl л

   *« 5 6 3 0,016 2,4 з,| 2,1 2,0 5 4 6 0,35 0,016 2,3 3,0 1,9 1.9 6 4 6 0,35 0,009 1,6 1,6 1.5 0,8 8 4 6 0,35 0,0(57 1.5 1,4 1.5 0,7 10 4 6 0,35 0,007 1.5 1.5' 1,6 0,9 1! 4 V 0,35 0,010 1,6 1,6 1,7 1.9 8 Т 6 0,35- 0,017 2,4 3,0 2,2 1.9 8 2 6 0,35 0,009 1,7 1,5 1,6 0,6 8 4 б 0,35 0,007 .1.5 1,4 1.5 0,7 • 5 6 0,35 0,006 1.3 1,6 1,5 0,5 8 6 6 0,35 0,007 1.7 1,7 1,9 0,8 « 4 3 0.35 0,012 2,5 2,9 1,8. 2.0 8 4 4 0,35 0,008 1,7 1,5 1,6 0,8 8 4 6 0,35 0,007 1,5 м 1,5 0.7 8 4 8 . 0,35 0,007 1,4 1.5 1,4 0,4 8 4 ' 9 0,35 0,009 1,6 1.8 1,5 0,9 8 4 6 0,15 0,015 2,5 ' 3,0 2,0 1.9 8 4 « 0Д5 0,007 1,5 м 1,5 0,7 8 4 < ί 0,20 0,009 1,8 1,7 1,6 0,8 8 4 · 6 0,50 0,005 1,4 1,4 1,3 0,6 8 4 6 0,60 0,010 2.4 3,1 1.9 2,0

   X

   Заметно возросло количество мех** Продоляительность окислительной продувки увеличилась на 101