SU749906A1 - Способ рафинировани высокохромистых сталей - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ ВЫСОКОХГОМИСТЫХ

СТАЛЕЙ

Изобретение относитс  к металлургии сталй может быть использовано при производстве высокохромистых нержавеющих и жаропрочны сталей и сплавов. Известен способ вакуумного обезутлерожив ни  высокохромистой стали, который предусматривает продувку металла кислородом при давлении ниже 50 мм рт.ст. до получени  требуемого низкого (0,02-0,10%) содержани  углерода 1 . На первом этапе окислительной продувки скорость обезуглероживани  определ етс  скоростью подвода кислорода. На втором этапе после достижени  содержа1ш  углерода 0,08-0,012% скорость обезуглероживани  определ етс  скоростью подвода углерода к зоне реакции, т.е. реакци  обезуглероживани  переходит из кинетического режима в диффузионный , вследствие чего скорость обезуглероживани  снижаетс , увеличиваетс  угар хрома , что сопровождаетс  увели1)ением температуры в реакционной зоне и резким возрастанием интенсивности испарени  металла. Известен способ вакуумногЬ обезуглероживани  высокохромистого расплава, при котором дл  продувки металла в вакууме используют одновременно различные компоненты, например кислород, аргон, пар и жидкое топливо , подаваемые в зону реакции концентрически расположенными трубами раздельно от кислорода 2. Подача компонентов позвол ет снизить температуру реакционной зоны, но догорание горюдах компонентов над металлом приводит к перегреву оборудовани . Кроме этого, раздельна  подача компонентов требует применени  фурмы сложной конструкции. Известен процесс рафинировани  высокохромистой стали, включающий выпуск полупродукта с содержанием хрома 8-20% и углерода 1-6% в ковш при температуре 1300 С, помещение ковша с металлом в вакуум-камеру и продувку металла кислородом через фурму при давлении ниже 1/2 атм, в котором при достижении заданного содержани  углерода и температуры металла 1600-1800°С расход кислорода снижают и одновременно начинают подавать через фурму инертный газ (гелий), уменьша  количество подводимого- к реакЦИОННОЙ зоне кислорода, и снижа  тем самым потери металла при продувке 3. К концу процесса продувку металла при давлении в камере 5-10 мм рт.ст. ведут чистым инертным газом через фурму сверху до удалени  кислорода из металла и продуктов реакции из камеры. Преимущество данного способа состоит в том, что отс)пгствует догорание горючих компонентов над металлом, природ гщее к перегреву оборудовани , не требуетс  применени : фурмы сложной конструкци Недостатки известного способа заключаютс  в том, что дл  смешени  с кислородом и по .следующей продувки используетс  дорогосто .щий инертный газ (гелий). Расход инертного газа на завершающем этапе процесса дл  сохранени  высокой скорости истечени  из сопл должен бь1ть сопоставим с расходом кислорода и составл ть не менее 0,2-0,3 мин, / т.е. при продолжительности завершающего этапа процесса - 5 мин составл ет 1,0-1,5м что при высокой стоимости инертного газа приводит к повышенным материальным затратам на обработку стали. Кроме того, инертный газ (гелий)  вл етс  ,не самым эффективньтм компонентом в смеси с кислородом дл  Понижени  температуры реакцисжной зоны и металла в целом. Окончательное рафинирование стали произ . водитс  продувкой инертным газом сверху, что св зано с большим расходом последнего, Цель изобретени  - уменьшение потерь металла и удешевление процесса. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе, включающем вакуумную обработку металла, продувку металла кисло; родом и газокислородной смесью, после снижени  содержани  углерода до 6,07-0,12% продувку металла ведут парокислородной смесью с содержанием пара 20-40% до содержани  углерода 0,03-0,05%, затем парокислородной смесью с содержанием пара 60-b8(W в течение 2-10 мИн. Другое существенное отличие предлагаемого способа от известного заключаетс  в том, что окончательное рафинирование стали производитс  не продувкой инертным газом свер , т.е. давлением доли инертного газа в газокйсл6р6дной смёсй до 100%, что св зано с большим расходом последнего, а п родолжением вакуумировани  с принудительным элек тромагнитным или аргОМь1й перШШШаййём в течение 2-6 мин. Момент начала парокислородной продувки определ етс  содержанием углерода в металле 0,07-0,12%, когда скорость обезуглероживани  определ етс  скоростью подвода углерода к реакшюнной зоне и реакци  обеуугперожив;ани  переходит из кинетического режима в. диффузионный, вследствие чего скорость обезуглероживани  снижаетс , увеличиваетс  угар хрома и увеличиваетс  температура реакционной зоны. С этого момента начинаетс  парокислородна  продувка с содержанием пара в смеси 20-40%, поскольку при продувке :С долей пара менее 20% охлаждающий эффект пара незначительный, что приводит к увеличению потерь хрома, а цри продувке с долей пара более 40% уменьшаетс  скорость обезуглероживани  вследствие недостатка кислорода. Продувка с долей пара в смеси 20-40% производитс  до содержани  углерода 0,03-0,05%, так как при окислении углерода до меньших значений приводит к увеличению угара хрома. ПрЬдолжительнрсть продувки металла парокислородной смесью 2-10 мин и дол  пара в смеси 60-80% определ ютс  в зависимости от температуры металла и заданного содержани  углерода в стали. Доведение же доли пара в смеси, более 80% не позвол ет подводить необходимого дл  глубокого обезуглероживани  количества кислорода. Продолжительность вакуумировани  в течение 2-6 мин с принудительным перемепшванием. обеспечивает дополнительное рафинирование стали за счет растиоренного в металле кислорода. На чертеже показано вли ние добавок вод ного пара на теоретическую температуру реакционной зоны. Расчеты показывают, что температура зоны продувки достигает . При содержании пара в дутье 50% (0,56 моль/моль 02) температура рйакционной зоны понижаетс  до 2610°С, а при 80% пара до , т.е. на 260°С. Этим достигаетс  значительное уменьщение испарени  металла . Измерени  на промышлетных агрегатах показывают еще более низкие значени  т«мпературы реакционной зоны (2300-2400° С). Исследовалось вли ние добавок перегретого пара к кислородному дутью на образование бурого дыма в реакционной зоне. На плавках в мартеновских печах, Продувавщихс  фурмами внутрисоштового смешени , определ ют содержание плавильной пыли в отход щих газах . Исследовани  показывают, что количество выдел ющегос  в ходе продувки бурого дыма уменьшаетс  с 2,5 г/м при продувке кислородом (3000 ) до 0,8 г/м при добавлении перегретого пара к кислородному дутью (400 кг/ч). С целью снижени  потерь хрома по ходу вакуумного рафинировани  и интенсификации обезуглероживани , в интервале содерзканий углерода 0,12-0,03% в ковш ввод т содержащие добавки, например хромистую рулу в количестве 3,5-5 кг/т, что обеспечивает дополнительное поступление окислител  в металл. Как видно из таблиць потери хрома при продувке кислородом составл ют 0,99%, тогда как в плавках с посто нным увеличением доли пара в кислороде по ходу плавки от 20 до 80% составл ет 0,61% (в среднем по 4-м плавкам). Температура расплава после парокислородной продувки увеличиваетс  лишь на 25 С (с 1600°С до 1625°С), Тогда как при продувке кислородом увеличиваетс  на 105° С (с 1600 С до 1695 С)., Использование данного способа при производстве нержавеющих сталей с низким соде жанием углерода позвол ет значительно снизи затраты на производство за счет уменьшени  расхода феррохрома, ферроникел  и других ферросплавов .вследствие уменьшени  потерь металла и увеличени : выхода годной стали. Проведенные исследовани  пoкaзывaюt, что применение парокислородной продувки дл  окислительного вакуумировани  позвол ет снизить потери хрсма до 0,4%. При снижении потерь хрома на 0,3-0,4%, что составл ет дл  ШО т плавки 300-400 кг хрома, позвол ет сэкономить феррохрома марки ФХ010 стоимостью 295 руб./т, примен емой дл  доводки стали после окислительного вакуумированк . 5 749906 достаточного дл  дополнительного окислени раторной ва суумной индукционной печи. Про0 ,02-0,03% углерода.дувку хромистого расплава с исходным содержаПосле продувки смесью с 60-80% пара дл нием 0,20°С и 18% Сг провод т кислородом восстановлени  окислов хрсма шлак раскил -(плавки 1 и 2, таблица) и кислородом и паро ,ют кремнийсодержащими добавками, напри-5 кислородной смесью (плавки 3, 4, 5 и 6), комар силикокальцием.личество пара по ходу плавки мен етс  от Пример конкретного исполнени ., 20 до 80% с сохранением посто нного Обезуглероживание хромистого расплавасуммарного расхода дуть  0,2 л/кг гарокислородной смесью опробовали в лабо- ,мин. Фор.мула изобретени  1. Способ paфи шpoвaни  высокохромйстых сталей, включающий обработку металла в вакууме с продувкой кислородом и газокислородной смесью и электромагнитным или аргонным перемешиванием, отличающийс   тем, что, с целью уменьшени  потерь металла и удешевлени  процесса, после снижени  содержани  углерода до 0,07-0,12% продувку металла ведут парокислородной смесью с родержанием пара 20-40% до содержани  углерода 0,03-0,05%, затем парокислородной смесью с содержанием пара 60-80% в течение 2-10 мин,после чего не снима  вакуума металл , перемешивают- в течение 2-6 мин. 2.Способ по п. 1, отличаю щи йс  ем, что в процессе вакуумировани  при содерании углерода 0,12-0,03% в ковш ввод т , содержащие добавки в количестве 3,5кг/т . .. 3.Способ по пп. I, 2, о т л и ч а ю ш и й  тем, что после продувки смесью с 60-80% ара шлак раскисл ют кремнийсодержашими обавками.

.77499Q6 .-8

Источники информации; -Д. 2. Патент ГД № 99605, кл. 18 В 5/34, прин тые во внимание при экспертизе1973. 1 . Шмидт М. и др. - Черные металлы,3. Патент США № 3850617, кл. С 21 С 7/10,

1968, № 4, с. 3-10.1974.

ф (V 0,5 Д5 OJB О 0 0,9 Ко ичктбо ввбабок ntipa., twab/rvjon 0

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Способ рафинирования высокохромйстых сталей, включающий обработку металла в вакууме с продувкой кислородом и газокислородной смесью и электромагнитным или аргонным перемешиванием, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения потерь металла и удешевления процесса, после снижения содержания углерода до 0,07—0,12% продувку металла ведут парокислородной смесью с содержанием пара 20-40% до содержания углерода 0,03-0,05%, затем парокислородной смесью' с содержанием пара 60-80% в течение
2. 2—10 мин,после чего не снимая вакуума металл, перемешивают· в течение 2—6 мин. ,

   2. Способ по π. 1, отличающийся тем, что в процессе вакуумирования при содержании углерода 0,12—0,03% в ковш вводят Сг₂О₃, содержащие добавки в количестве 3,55 кг/т.
3. 3. Способ по пп. 1, 2, о т л и ч а ю щ и й-s с я тем, что после продувки смесью с 60-80%£ пара шлак раскисляют кремнийсодержащими~ добавками.

   .7 7499Q6 .8