Способ проведения восстановительного периода в электропечи
СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ПЕРИОДА В ЭЛЕКТРОПЕЧИ, включающий раскисление металла кусковыми раскислителями: ферросилицием , марганцем, алюминием, наведение рафинировочного шлака известью и плавиковым шпатом, порционную присадку на шлак порошкообразного алюминия, введение титана в количестве 0,05-0,10%, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения служебных свойств выплавленной стали, металл после скачивания окислительного шлака обрабатывают смесью ферросилиция, марганца, кускового алюминия и плавикового шпата в соотношении 1:
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11)
g 1) С 21 С 5/52
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .-; (...
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3464778/22-02 (22) 07.07.82 (46) 07.04.84. Бюл. - 13 (72) Н.А. Тулин, А.Ф. Каблуковский, В.М. Бреус, M.Ä. Шувалов, А.Г. Шалимов, А.А. Дедюкин, E.ß. Чернышов,, Б.Г. Вайнштейн, Л.И. Сенюшкин, А.И.Захаров, В.П. Беляков, Г.А. Степанов, Л.К. Лоханкина и В.Н. Любимов (7 1) Челябинский ордена Октябрьской
Революции и Ьрдена Трудового Красного Знамени металлургический завод и Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт черной метат(лургии им. И.П. Бардина (53) 669.187.2 (088.8) (56) 1. Строганов А.И., Рысс М.А.
Производство стали и ферросплавов.
N., "Металлургия", 1979, с. 504, 2. "Черная металлургия", Бюллетень НТИ, 1976, 9 1, с. 40-41. (54)(57) СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ПЕРИОДА В ЭЛЕКТРОПЕЧИ, включающий раскисление металла кусковыми раскислителями; ферросилицием, марганцем, алюминием, наве( дение рафинировочного шлака известью и плавиковым шпатом, порцион. ную присадку на шлак порошкообразного алюминия, введение титана в количестве 0,05-0,107, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения служебных свойств выплавленной стали, металл после скачивания окислительного шлака обрабаты\ вают смесью ферросилиция, марганца, кускового алюминия и плавикового шпата в соотношении 1:(1,7-5):
:(3,3-10):(5,8-17,5) соответственно в суммарном количестве 1,4-2,0Х от массы металла, при этом титан вводят через 10-30 мин после присадки на шлак 0,5-0,6% порошкообразного алюминия, а после введения титана на шлак дополнительно вводят порошкообразный алюминий в количестве
0,8-1,2 от введенного титана.
1084307
Наиболее близким по.технической сущности к предлагаемому является способ проведения восстановительного периода в электропечи, включающий 55 раскисление металла кусковыми раскислителями; ферросилицием, марганцем, алюминием, наведение рафинироИзобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке сталей и сплавов в дуговых электропечах.
При производстве высококачествен- 5 ных сталей и сплавов специального назначения в крупных дуговых электропечах решающее значение для качества стали и сплавов имеет практика проведения восстановительного периода. Прецизионные сплавы выплавляют в дуговых электропечах небольшого тоннажа — не более 10 т, где влияние внешних факторов сказывается в меньшей степени, чем в 15 крупных печах. Попытки производства прецизионных сплавов в большегрузных печах с проведением восстановительного периода по режимам, применяющимся при выплавке высоколегированной стали, оканчивались неудачами либо из-за неудовлетворительных эксплуатационных свойств получаемых сплавов, либо из-за их низкой технологичности при прокатном переделе 25 и низкого выхода годного проката.
Известен способ выплавки конструкционной стали после скачивания окислительного шлака. Металл раскисляют ферросилицием и ферромарганцем, вводят смесь извести (2025 кг/т), плавикового шпата (35 кг/т), шамотного боя (3-5 кг/т) и иногда кварцита (3,5 кг/т). Затем в ванну вводят легирующие и шлак
35 раскисляют смесью коксика (0,6 t,2 кг/т) и порошкообразного ферросилиция (1,8-2 кг/т), а затем порошком ферросилиция в количестве
3,5-5 кг/т. Перед выпуском плавки металл раскисляют кусковым алюминием на штангах в количестве 0,4-1 кг/т.
Ферротитан до О, t% вводят в ковш во время выпуска плавки (11 .
Недостаток способа состоит в том, 1 что при выплавке сплавов специального назначения в металле формируется повышенное количество силикатных включений, снижающих пластичность.его при прокатке и вакуумную плотность. вочного шлака известью и плавиковшм шпатом, порционную присадку на шлак порошкообразного алюминия, введение титана в количестве 0,050,10% t.ë").
Недостаток способа состоит в том, что он не обеспечивает эффективного снижения в металле неметаллических включений и не улучшает свойства сталей и сплавов ни при горячей прокатке, ни при изготовлении изделий методом сварки. Вследствие повышенного содержания неметаллических включений листовой металл в тол-! цинах 4-5 мм не имеет удовлетворительной вакуумной плотности.
Цель изобретения — повышение служебных свойств выплавленной стали.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу проведения восстановительного периода в электропечи, включающему раскисление металла кусковыми раскислителями: ферросилицием, марганцем, алюминием, наведение рафинированного шлака известью и плавиковым шпатом, порционную присадку на шлак порошкообразного алюминия, введение титана в количестве 0,05-0,10%, металл после скачивания окислительного шлака обрабатывают смесью ферросилиция, марганца, кускового алюминия и плавикового шпата в соотношении 1:(1,7-5):(3,3-10):(5,8-17,5) соответственно в суммарном количестве 1,4-2,0% от массы металла, при этом титан вводят через 10-30 мин после присадки на шлак 0,5-0,6% порошкообразного алюминия, а после введения титана на шлак дополнительно вводят порошкообразный алюминий в количестве 0,8-1 2 от введенного титана.
Способ осуществляют следующим образом.
После скачивания окисленного шла» ка на оголенное зеркало металла вводят смесь ферросилиция, марганца, алюминия и плавикового шпата в количестве 1„4-2%. При раскислении металла смесью ферросилиция, марганца, кускового алюминия и плавикового шпата, взятых в соотношении
1:(1,7-5):(3,3-10) (5,8-17,5),формируются комплексные неметаллические включения, легко удаляющиеся из металла при последующей обработке его основным рафинировочным пластичности металла при горячей прокатке и сварке, а большее количество титана отрицательно сказывается на условиях разливки металла и в конечном итоге уменьшает выход годного проката.
После введения титана на шлак дополнительно вводят порошкообразный алюминий, количество которого
10 непосредственно связано с количеством вводимого титана и составляет 0,8-1,2 от его количества. Роль этой присадки алюминия состоит в предохранении введенного в сталь
15 титана от взаимодействия с атмосферным воздухом. При уменьшении количества введенного алюминиевого порошка менее 0,8 от количества введенного титана снижаются плас20 тичность металла при прокатке и свариваемость вследствие окисления титана, а увеличение количества алюминиевого порошка более, чем в 1,2 раза по отношению к введенному
25 титану, приводи- к формированию хрупких при прокатке включений, увеличивающих количество дефектов проката, и снижающих выход годного.
Присадкой последней порции алюмиЗ0 ниевого порошка и последующей выдержкой в течение 5-10 мин восста- . новительный период плавки заканчивается, и металл выпускают из печи.
Пример ы 1-4. В 40-тонной дуговой электропечи выплавляют
° инварный сплав для трубопроводов криогенной техники.
После проведения окислительного периода окачивают окисленный шлак и на оголенную поверхность металла вводят смесь кусковых раскислителей — ферросилиция, марганца, алюминия с плавиковым шпатом, взятых
45 в соотношениях: 1:(1,7-5):(3,3-10):
:(5,8-17,5) в суммарном количестве
1,4-27. от массы металла. Конкретные расходы и соотношения компо;нентов смесей приведены в табл.
Затем в ванну присаживают 1,6-2Х извести и после ее расплавления и формирования шлака приступают к обработке ванны порошкообразным алю55 минием, который вводят 3-4 порциями по 0,04-0,257 в каждой. С перйой порцией вводят, как правило, 0,16-0,25Х алюминия.
3 1084307 шлаком, который наводят присадками извести. Соотношение между компонентами смеси найдено экспериментальным путем и его отклонение от указанных пределов отрицательно ска зывается на загрязненности металла неметаллическими включениями, пластичности при прокатке, свариваемости и вакуумной плотности выплавляемого металла.
После расплавления извести рафинировочный шлак обрабатывают присадками порошкообразного алюминия,: который вводят порциями по 0,040,25Х в 3-5 приемов. Причем с первой порцией вводят 0,16-0,257 алюминия. Экспериментально установлено, что наилучшие результаты достигаются при введении в этот период порошкообразного алюминия в суммарном количестве 0,5-0,67. от массы плавки. При введении порошка алюминия менее 0,57 неметаллические вклю.чения вытягиваются в тонкие нити, которые снижают вакуумную плотность металла, а при введении порошка алюминия более 0,67 в металле увеличивается количество хрупкоразрушен ных скоплений неметаллических включений.
После введения порошкообразного алюминия в количестве 0,5-0,67 от массы металла ванну выдерживают в течение 10-30 мин и вводят титан.
В этот момент целесообразно включать агрегат индукционного перемешивания или перемешивать ванну вручную
Длительность выдержки выбирают в зависимости от интенсивности перемешивания, но не менее 10 мин. Более короткая выдержка не обеспечивает эффективного снижения содержания не-. ,металлических включений, обогащенных окислами алюминия, отрицательно .влияющих на пластичность металла при горячей прокатке.
Продолжительность. выдержки более
30 мин приводит к формированию включений, содержащих избыточное количество окислов титана, ухудшающих свариваемость стали. Количество вводимого титана, достаточное для улучшения комплекса свойств выплавляемого металла при проведении восстановительного периода по предлагаемому способу составляет 0,04-0,0?Х от массы металла. Меньшее количество1 титана недостаточно для улучшения
1084307
После введения 0,5-0,6% алюминия и выдержки в течение 10-30 мин в ванну вводят титан в количестве
0,05-0,06%, а затем снова порошкообразный алюминий в количестве 0,81,2 от введенного титана. Через
5-10 мин плавку выпускают в ковш, а затем разливают на слитки 6,2 т.
Из слитков прокатывают блумы, а затем лист толщиной 5 мм, который
10 подвергают испытаниям на загрязненность неметаллическими включениями, свариваемость и вакуумную плотность. Пластичность при прокатке оценивают по наличию дефектов на поверхности проката и выходу готового проката. Результаты представлены в табл.2.
На плавках 5, и 6 восстановительный период проводят по режимам, отклоняющимся от предлагаемых. Так, на плавке 5 расход смеси составляет
1,3, а соотношение в смеси ферросилиция, марганца, алюминия и плавикового шпата 1:5,2-11:18, расход
25 порошкообразного алюминия при порционном его введении 0,64%, про должительность выдержки от момента
t введения последней порции алюминия до введения титана 5 мин., после . введения титана алюминий не давали.
На плавке 6 расход смеси составляет 2,1%, соотношение в смеси ферросилиция, марганца, алюминия и плавикового шпата 1: 1,6:3,2:5,6, 35 расход порошкообразного алюминия при порционном его введении 0,44%, длительность выдержки до присадки титана 35 мин, расход порошкообразного алюминия после присадки титана сос- 40 тавляет 0,7 от введенного титана.
На плавке 7 при выплавке сплава в
40-тонной печи восстановительный период проводят по способу-прототипу.
После скачивания окислительного шлака металл раскисляют кусковыми раскислителями, последовательно ферросилицием, марганцем и алюминием в количествах 60, 100 и 200 кг соответственно, затем вводят известь {1,8%) и плавиковый шпат (0,9%), а после их расплавления и формирования шлака на его поверхность порционно присаживают порошкообразный алюминий в количестве 0,3%. Через 5 мин после присадки алюминиевого порошка вводят титан в количестве 0,06%, и плавку выпускают из печи.
На плавках 5-7 разливку металла и прокатку осуществляют по таким же режимам; как и на плавках 1-4.Испытания проводят. по одинаковой методике. Результаты испытаний приведены в табл.2.
Как видно из представленных в табл. 1 и 2 данных, металл плавок
1-4, при выплавке которых восстановительный период проводят согласно предлагаемого способа, существенно отличается от металла, полученного с использованием способа-прототипа, по всем качественным характеристикам. Он содержит меньше оксидных неметаллических включений, имеет лучшую пластичность при горячей прокатке и, соответственно, более высокий выход годного, лучшую свариваемость и удовлетворяет требованиям по обеспечению вакуумной плотности.
Зкономический эффект за счет увеличения выхода годного на 4% превышает 30 руб/т, при изготовлении иэделий за счет увеличения вакуумной плотности и уменьшения расхода металла — 5000 руб/т, при годовом производстве сплава более
20 т — 100 тыс.руб.
1084307
1 х.х. 1 и х 1
1=(х
t6 х я а g
О! .с о
О Со х- Ф са х х Ф Ф
Ф tf g
Ф. V
m o х х
Й о х
Ы
И
Я о
tf о
Х
<Ч л ь л л о о
Д gj
v ce х а х
I Гг сох ххх
Ц 6) g (U аО,а и
on g o О ь л о л о л о
t( о х и
С4 и о о л л о о
Щ о л ь О о л ь
<х х х
Ф. с х Ф,!" 11 х" х!
Е+ cd! ф ххg
Фхх х
Ели о х
ы а оох
v о х
1 х о о м сч ь а о с:( о а
1
1
1 Е а о
М о
I x
1 Р
I &
I сO
I ! о сч сО о л о О о л л о о сО ь л о
00 о л ь л,о л
Ф х ф о х
I х
Х
gj
1: и х а
М о х х х х о о х
qj а о о ! с
Н о а о
СО ь л о О О л л о о м
1
Г о л о
О О м л ° \ о о сЧ л о О сЧ л л о о О О л л о о
СО ь л ь о ь о
АГ сЧ л о О О л л о с О О л л о о б О О л л о о б л
C) сЧ О а л. л. о о
Н л о м л о! o л
N v ф Оо с:( о И со л л сч 1 I I 11 I I t 1 о х О1 А л C) Ф (ч cd х ю о л о Ф х v о сч л о t(о Ю Р lXI х о g ю л СО л МЪ м сЧ л л О сЛ л о о х х Й о х о о о v с4 Си. I х о Ц v Ъ сЧ л сч а ° 1 Ф л л ° сЧ Я а0 х 1 1 1 Х я х х Ф! Е1 1 и! а х 1 Д aj Ф 1 I о а1 1 k3 И 3 Ф 1 и 1 С;(Ф л И окх аэа Id v v o X X I. л Л О о о о л л л о о о О а а о о о л л л о о о Ц Ф я х К Е х о о н 5 а 1 И о л Q Е о и Е о и а х а о х и fA о о х « о ЪБ л а й,х )Я х х l1I А 1 OХФ I а - х и о о х О И Х ИО iq ж х 1084307 Таблица 2 а Услов- Загрязненность металла оксидными вклюный но- чениями, колебаниями, а Увеличение выхода годного при прокатке, 7. мер Строчеч" Пластичные ные Максимальный балл оксидов 4,4 1,0 1,5 0,5 1,0 1,0 1,0 3 3,9 1,0 1,0 1,5 4,1 0,5 1,5 2,5 f,3 2,5 2,0 2,5 1,5 0 (Прототип) 3,0 3,0 2,0 Продолжение табл . 2 Услов" ный ноХарактеристика вакуумной плотности мер 5000 В околошовной зоне Уд. 5000 Уд ° 5000 Уд. 5000 Уд По шву По шву По шву П р и м е ч а н и е: На плавках 6 и 5 восстановительный период проведен по по режимам, отклоняющимся от предлагаемых; на плавке 7 восстановительный период пр6веден по способу-прототипу. Яцуба Заказ 1927/19 Тираж 540 Попписн е Фвпвап ППП "Патевтт, t.Óçãoðîä. ул.Проеатааа, Е Характер разрушения при испытании сварных образцов на растяжение Неуд. Неуд. Неуд. Снижение затрат при производстве изделий, руб/т Не опред. Не опред. 0 (Прототип) 
