Способ выплавки нержавеющих марок сталей одношлаковым процессом

 

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НЕРЖАВЕЮЩИХ МАРОК СТАЛЕЙ ОДНОШЛАКОВЫМ ПРОЦЕССОМ, включающий расплавление шихты, присадку извести , продувку расплава газами , легирование металла и раскисление шлака, отличающийся тем, что, с целью снижения себестоимости стали, повышения производительности дуговой печи и качества стали, после присадки извести в печь Перед , кислородной продувкой металла и после нее присаживают на поверхность шлака в суммарном количестве 3060 кг/т стали биметаллические пластины из алюминия и нержавеющей стали при соотношении алюминия и стали

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) g g С 21 С 5 /52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3635309/22-02 (22) 16.08.83 (46) 30.10.84. Бюл. 11 40 (72) В.К.Комельков, А.В.Попов, А.П.Есин, О.Е.Молчанов, В.И.Трахимович, А.Н.Глазов, Б.Я.Балдаев, Ю.B.Ãàâðèëåíêo и Л.А.Кудряшов (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П,Бардина (53) 669. 187.24 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 655726, кл. С 21 С 5/52, 1976.

2. Кацман Ц.Л. и др. Оптимизация шлакового режима при выплавке нержавеющих сталей, Бюллетень ЦНИИЧМ, 1981, У 8 (892), с. 36. (54)(57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НЕРЖАВЕЮЩИХ

МАРОК СТАЛЕЙ ОДНОШЛАКОВЫМ ПРОЦЕССОМ,. включающий расплавление шихты, присадку извести, продувку расплава газами, легирование металла и раскисление шла,ка, отличающийся тем, что, с целью снижения себестоимости стали, повышения производительности дуговой печи и качества стали, после присадки извести в печь перед, кислородной продувкой металла и после нее присаживают на поверхность шлака в суммарном количестве 3060 кг/т стали биметаллические пласти" ны из алюминия и нержавеющей стали при соотношении алюминия и стали (3-17):(17-3), при этом пластины располагают алюминием вверх, покрывая

0,3-0,8 поверхности ванны, а после кислородной продувки присаживают оставшуюся часть пластин и расплав перемешивают пульсирующей подачей аргона в течение 2-8 мин с интенсивностью 0,01-0,08 м /т.мин в зависимости от температуры расплава от 1900 о

3а до 1650 С.

Ф 11213

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к металлургии высококачественных нержавеющих марок сталей.

Известен способ рафинирования нержавеющих сталей, заключающийся в том, что с целью снижения содержания вредных примесей в металле и удешевления выплавки нержавеющей стали, в шихту вводят желобной шлак электротермичес- 10 кого силикоалюминия и известь 7,8011,70 и 14,80-24,80 кг/т шихты соответственно (1) .

Недостатками известного способа рафинирования стали являются излиш- 15 няя затрата тепла на расплавление желобного шлака в.печи и наводка шлака восстановительного периода, также требующая дополнительные затраты тепла. 20

Кроме того, выплавка нержавеющих марок стали двухшлаковым процессом, т.е. скачивание шлака окислительного периода и наведение шлака восстановительного периода влечет за собой 2 потери времени плавки и тем самым снижает производительность печи; а так как в этом случае скачивают окислительный шлак, "оголяют" зеркало ванны, то тем самым насьпцают сталь азотом, что в конечном счете отражается на качество готовой стали и отрицательно влияет на экономику производства нержавеющей стали.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки нержавеющей стали, включающий расплавление шихты, присадку .извести, продувку расплава газами, легирование„ металла и раскисление шлака P) .

В известном способе выплавку нержавеющей стали осуществляют со скачиванием окислительного,шлака и наводкой восстановительного шлака, используют отходы алюминиевого производства, содержащие алюминий - основа, 1-3Х кремния, 1-2Х меди, 5-10Х железа, вместо присадок ферросилиция после расплавления шихты и после кислородной продувки. Заменяют часть кремния ферросилиция в обеих присадках на алюминиевые отходы, т.е. на алюминий.

Недостатками известного способа

f являются невозможность осуществления 55 выплавки нержавеющей стали одношлаковым процессом и получения стали с низким содержанием азота; высокий угар титана прн раскислении и легиро-, вании стали в ковше за счет шлаков, содержащих до 17Ж окислов кремния; невысокая производительность дуговой печи, а также низкая десульфурация стали шлаком в ковше вследствие недостаточно высокой основности печных шлаков.

Целью изобретения является снижение себестоимости стали, повышение производительности дуговой печи и качества стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки нержавеюпплх марок сталей одношлаковым процессом, включающему расплавление шихты, присадку извести, продувку расплава газами, легирование металла и раскисление шлака, после присадки извести в печь перед кислородной продувкой металла и после нее присаживают на поверхность шлака в суммарном количестве 30-60 кг/т стали биметаллические пластины иэ алюминия н нержавеющей стали при соотношении алюминия и стали (3-17):(17-3), при этом пластины располагают алюминием вверх, покрывая 0,3-0,8 поверхности ванны, а после кислородной продувки присаживают оставшуюся часть пластин и расплав перемешивают пульсирующей подачей аргона в течение 2-8 мин с интенсивностью 0,01-0,08 м /т.мнн в зависимости от температуры расплава от 1900 до 1650 С.

Использование сварных пластин, состоящих из разной толщины слоев алюминия и стали, близкой по химическому составу к выплавляемой, целесообразно вследствие возможности эффективно раскислять шлак алюминия, не внося заметного количества его в выплавляемую сталь, применять отходы листовой нержавеющей стали разных марок, имеющих на предприятиях не только черной металлургии, но и на предприятиях-потребителях нержавеющей стали. Кроме того, в присутствии алюминия, который при окислении в шлаке илн в жидком металле дает эффект экзотермической реакции, нержавеющая сталь в виде тонкого слоя в пластинах (3-10 мм} быстрее усваивается металлической ванной печи.

Присадку сварных пластин после присадки извести осуществляют с целью ускорения растворения извести и обра1121300 4 зования известково-глиноземистого шлака в процессе кислородной продув-, ки. Цель наведения известково-глиноземистого шлака заключается в том, что с одной стороны под этим шлаком меньше окисляются хром при продувке стали кислородом и титан при легировании в печи и в ковше на выпуске.

Кроме того, известково-гяиноземистый шлак хорошо растворяет азот, который 1п ,может образовать соединения с алюминием (нитриды), а последние усваива-! ются жидким шлаком, тем самым снижа1 ют содержание азота в готовой стали.

В процессе кислородной продувки происходит неизбежный сход шлака через порог рабочего окна в шлаковую чашу; вместе.со шлаком удаляется часть азота. Однако после кислородной продувки необходимо добавить или восполнить в шлаке содержание окислов кальция и алюминия. Поэтому после кислородной продувки вновь присаживают известь и сварные пластины алюминия с нержавеющей сталью. 25

Присадка сварных пластин менее

30 кг/т не достаточна для образова-. ния в шлаке содержания глинозема (a82O>} на необходимом уровне, рав ном 20 sec.X. А присадка пластин более 60 кг/т стали не рациональна по экономическим и технологическим причинам. В этом случае окисляется много алюминия, и (по закону распределения) в металл, как правило, переходит более О, 15 вес. Ж алюминия, 35 .что нежелательно для дальнейшего .; ;передела (низкое качество поверхности слябов на разливке, не регламен тированное содержание альфа-фазы).

Присадку сварных пластин произво- 4О дят либо через рабочее окно мульдой, либо через свод коробкой. В первом случае в мульду на 2/3 ее высоты закладывают пластины. слоем алюминия вниз, а верхние пластины — слоем алю-45 миния вверх. На печи сектор разворота хобота завалочной машины с мульдой иэ-за ограниченных размеров рабо0 чего окна составляет всего около 10 и "рассыпать" пластины на большую 50 площадь ванны затруднительно.

При наклоне мульды пластины сходят в шлак, не переворачиваются, а при опрокидывании мульды остальные пластины падают в расплав слоем алю- 55 миния вверх.

Во втором случае загрузку пластин производят 3-бортовой металлической коробкой. При отвороте свода коробку с пластинами опускают так, чтобы сторона без борта бьла ниже при подходе к поверхности шлака. При этом пластины "сползают" одна за другой и не переворачиваются. В этом случае все пластины в коробке укладывают слоем алюминия вверх.

Как показал опыт, чем на большую площадь ванны распределены пластины, тем быстрее ход плавки . Поэтому покрытие-меньше чем 0,3 площади поверхности ванны печи ведет к затягиванию процесса шлакообразования..

Однако наиболее предпочтительно осуществлять присадку пластин через свод, когда можно "рассыпать" пластины на большую площадь поверхности шлака, т.е. повысить упомянутое покрытие до 0,8, этим самым ускорить наведение известково-глиноземистого шлака, улучшить усвоение легирующих элементов из присаживаемой массы сварных пластин.

Практически покрытие сварными пластинами более 0,8 площади поверхности ванны печи получить не удается.

Использование сварных пластин с долей алюминия менее 3 технрлогически не целесообразно, потому что в этом случае удельный вес пластины составляет более 7,3 г/см, и она опускается на подину, пройдя слой шлака, а количество алюминия в металле возрастает до уровня выше требований стандартов. Применение пластин с долей алюминия более 17 также не целесообразно по экономическим причинам, так как пластина в этом случае не тонет, а "плавает" некоторое время в слое шлака. При этом окисляется неоправданно большое количество алюминия. При средней плотности электропечного шлака в пределах 2,8-3,0 г/см удельный вес пластин составляет 2,4 г/смз.

Использование нержавеющей стали в соотношениях пластин ограничивается только целесообразностью применяемых долей алюминия, и поэтому доля нержавеющей стали в пластинах также может быть обоснована изменением плотности пластин.

Для интенсификации массопереноса в расплаве ванны высокомощной печи, как показал опыт, эффективно использование продувки жидкой стали

1121300 аргоном, что в пульсирующем режиме при одинаковом времени продув1, ки s 1,5 раза эффективнее равномерной продувки. Для сохранения темпа ведения плавки в высокомощной дуго- 5 вой печи в скоростном режиме продувку с пульсирующей подачей aproHa осуществляют в зависимости от температуры расплава в печи.

При температуре расплава 1900 С

О подают пульсацию от минимальных значений интенсивности (0,01 м /т.мин) до максимальных (0,08 м /т мин) в те-. чение 5 мин не более, так как при больших значениях параметров продув- 15 ки начинает "разъедать" футеровку и "подрывать" подину печи.

Продувка аргоном в течение менее

2 мин,не эффективна, не дает по окончании продувки гомогенного жидкоцод- 20 о вижного шлака. При меньшей чем 1650 С температуре расплава продувка его не желательна, так как в этом случае при неизбежных потерях тепла после присадок корректирующих добавок воз- 25 никает опасность получения гетерогенного вязкого шпака.

Интенсивность подачи аргона менее

0,01 м /термин не эффективна, при этом возникает опасность заметал- M ливаиия фурмы или трубки.

Использование данного способа позволяет сократить время плавки

sa счет проведения процесса выплавки под Одйим шлаком снизить сОдержание азота в готовом металле, а также себестоимость стали за счет использования отходов и лома биметаллов, улучшить организацию труда в цехе (ликвидация операции скачива- 40 ния шлака) и экологические условия благодаря использованию отходов машиностроительных заводов.

Пример 1. После расплавления металлической части шихты присажива45 ли известь в количестве 10-20 кг/т стали. Затем после усвоения шлаковым расплавом извести и достижения температуры металлической ванны 15601580 С присаживали сварные пластины о алюминия с нержавеющей сталью в количестве 40 кг/т. Присаживали сварные пластины мульдой.на хоботе завалочной машины через рабочее окно. Укладывали по высоте мульды до уровня 2/3 ее высоты пластины слоем. алюминия

Вниз так, чтобы все пластины находились в шлаковом расплаве слоем вверх.

Ф

При этом получали покрытие пластинами площади поверхности ванны печи равным 0,5. Соотношение алюминия к нержавеющей стали ограничивали пределами как 3:17 ° Продували металл кислородом. После окончания продувки для охлаждения металла присаживали корректирующие присадки - отходы группы Б-26 в количестве 20 кг/т, а затем в коробке через свод печи присаживали сварные пластины в количестве 20 кг/т, при этом достигали покрытия пластинами поверхности ванны печи равным 0,8, а соотношение алюминия к нержавеющей стали в.них ограничивали как 17.:3. При температуре расплава 1900 С его интенсивно продуо вали в течение 8 мин в пульсирующем режиме, повышали и снижали интенсивность подачи аргона от 0,05 до

0 08 м /т ° мин. Получали гомогенный раскисленный шлак и металл, присаживали большую долю. кремния и титана в печь и выпускали плавку в ковш.

При окончательном анализе готовой стали получали содержание азота

0,009, серы 0,015 . Сокращение времени плавки составило 15,8 мин.

П р и и е р 2. После расплавления металлической части шихты присаживали известь в количестве 10 кг/т стали.

После усвоения шлаковым расплавом извести и достижения температуры металлической.ванны 1560-1580 С присаживали сварные пластины алюминия с нержавеющей сталью в количестве

20 кг/т стали. Присаживали пластины ,мульдой на хоботе эавалочной машины через рабочее окно. Укладывали по высоте мульды до уровня 2/3 ее высоты пластины слоем алюминия вниз, а остальные пластины укладывали слоем алюминия вверх так, чтобы все пластины ОказаЛись в шлаковом расплаве слоем вверх.. При этом получили покрытие площади поверхности ванны печи равным 0,3. Соотношение алюминия к нержавеющей стали ограничивали как

5:15. Продували металл кислородом.

После окончания продувки для охлаждения металла присаживали отходы группы Е-26 в количестве 10 кг/т, а затем в коробе через свод печи присаживали сварные пластины в количестве

10 кг/т, при этом достигали покрытие площади поверхности ванны печи равным

0,5, а отношение алюминия к нержавеющей стали в пластинах ограничивали

1121300

Составитель А.Прусс

Редактор Н.Швыдкая Техред М.Гергель Корректор И.Эрдейи

Заказ 7893/19 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 до уровня, равного 15:5. При температуре в ванне 1650 С его (металл) продували в течение 2 мин в пульсиJ рующем режиме, повышали и снижали интенсивность подачи аргона от 0,01 до 0,04 м /т мин. Получили гомогенный раскисленный шлак, присаживали корректирующие добавки в печь и выпускали плавку в ковш с предварительно загруженным титаном. После окончательного анализа плавки получили следующие данные: снижение времени плавки на 20 мин, содержание азота и серы из пробы, взятой после. разливки, соответственно 0,010 и 0 016 вес.X.

Пример 3. После расплавления металлической части шихты, присаживали известь в количестве 30 кг/т стали. После усвоения шлаковым расплавом извести и достижения температуры металлической ванны 1560-1580 С о присаживали сварные пластины алюминия с. нержавеющей сталью в количестве

30 кг/т. Присаживали пластины через свод коробкой слоем алюминия вверх.

При этом обеспечивали покрытие пластинами площади поверхности ванны равным 0,6. Соотношение алюминия к нержавеющей.стали ограничивали пределами как 4:16. Продували металл кислородом. А после окончания кислородной продувки для охлаждения металла присаживали отходы группы Б-26 в количестве 15 кг/т, а затем в коробке через свод печи присаживали сварные пластины в количестве 10 кг/т стали, при этом достигали покрытия пластинами площади поверхности ванны печи равным 0,6, а отношение алюминия

5 к нержавеющей стали в сварных пластинах ограничивали соответственно до уровня, равного 4:16. При температуре расплава в ванне 1780 С его продували в течение 5 мин в пульсирующем режиме, повышали и снижали интенсивность подачи аргона от 0,02 до 0,06 м /т мин. Получили гомогенный раскисленный шлак, присаживали корректирующие присадки в печь и выпускали плавку в ковш с предварительно загруженным титаном. После окончательного анализа плавки получены следующие данные: снижение времени плавки составило 16 мин, содер20 жанне азота и- серы из пробы, взятой из кристаллизатора на УНРС, соответвенно 0,009 и 0,013 вес. X.

Осуществление одношлакового про25 цесса выплавки нержавеющих марок стали под известково-глиноземистым шпаком позволяет добиться высокой экономической эффективности процесса за счет снижения времени плавки в средЗО нем на 5Х. снижения брака пб поверх-. ности на прокате на 0,17 вследствие снижения содержания азота и неметаллических включений; а также добиться экономии титана в виде ферротитана

35 в количестве 10 к| /т при легировании плавки в печи и в ковше.