Способ азотирования жидкой стали

 

СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ ЖИДКОЙ СТАЛИ, включающий продувку расплава струей газообразного азота, несущей порошкообразный силикокальций, отличающийся тем, что, с целью повышения степени усвоения азота, в струю газообразного азота вводят порошкообразную смесь из силикокальция и соединений циркония при соотношении азота, кальция и циркония по массе 1:(О,6-5,0) : : (О,15-0,85, а интенсивность продувки расплава по кальцию и цирконию вместе взятым поддерживают в пределах 12-60 г/т.мин. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО11ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) С 21 С 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3655182/22-02 (22) 25.10,83 (46) 30.05.85. Бюл. Ф 20 (72) В.Г. Куклев, А.П. Объедков, И.Е. Мельникова, В.С. Брежнева, А.Г. Шалимов, А.М. Поживанов, П.С. Клнмашин, Г.П. Трухман, А.П. Шаповалов и А.Я. Бунеев (71) Центральный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследова" тельский институт черной металлур" гии им. И.П. Бардина (53) 621.746,58 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 647342, кл. С 21 С 7/00, 1979.

2. Заявка Франции.)1 2415076, кл. С 22 В 9/12, С 21 С 7/00, 1979. (54)(57) СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ ЖИДКОЙ

СТАЛИ, включающий продувку расплава струей газообразного азота, несущей порошкообразный силикокальций, отличающийся тем, что, с целью повышения степени усвоения азота, в струю газообразного азота вводят порошкообразную смесь из силикокальция и соединений циркония при соотношении азота, кальция и циркония по массе 1:(0,6-5,0 ) (0,15-0,85), а интенсивность продувки расплава по кальцию и цирконию вместе взятым поддерживают в пределах 12-60 г/т.мин.

1158597

1

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее, к легированию азотом жидкой стали в ковше.

Известен способ "азотирования ста- 5 ли, согласно которому в ковш с металлом вдувается смесь цианамида кальция и алюминия в струе инертного rasa (1).

Недостатком данного способа азотирования стали является то, что он не может использоваться для ниэкоуглеродистых марок стали с содержанием углерода менее 0,123 изsa высокого содержания углерода 15 (до 203 )в циаиамиде кальция. Кроме того, применение циаиимида кальция ухудшает условия труда обуслуживающего персонала.

Наиболее близким по технической 20 сущности и достиг аемому.эффекту является способ азотирования жидкой стали, включающий продувку расплава струей газообразного азота, несущей порошкообразншй сипикокаль- 25

Недостатком известного способа . аэотирования жидкой стали. является то, что степень усвоения азота, не удовлетворяет требованиям тех- 30 нологии н требует длительной продувки металла, что не позволяет уложиться в цикл работы конвертер — ИНЛЗ.

Цель изобретения — повышение

35 степени усвоения азота.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу аэотирования жидкой стали, включающему продувку расплава струей газообpasHoro азота, несущей порошкообразный силикокальций, в струю газообразного азота вводят порошко,образную смесь иэ силикокальция и соединений циркония при соотноше« 45 нии азота, кальция и циркония по массе 1:(0,6-5,0 ): (0,15-0,85, а интенсивность продувки расплава по кальцию и цирконию вместе взятым поддерживают в пределах 12- 50

60 г/т мин.

Степень усвоения азота повышается,с одной стороны,.вследствие образования соединений азота с цирконием и их растворения в метал- 55 ле, с другой — цирконий взаимодействует с поверхностно-активным кислородом, освобождая больше кальция для взаимодействия с серой. Комплексное взаимодействие кальция и циркония с поверхностно»активными элементами серой и кислородом увеличивает контактную поверхность азот — металл,. указанные пределы приняты исходя из следующих условий. При продувке металла в ковше смесью с соотношением азота, кальция и циркония по массе меньше, чем 1 : 0,6 : 0,15 степень усвоения азота весьма низка и равна 10-152, что соизмеримо с величиной степени усвоения азота при продувке одним газообразным азотом. При продувке металла в ковme смесью с соотношением азота, кальция и циркония больше,чем

5,0 : 0,85 степень усвоения азота остается величиной постоянной, хотя количество кальция и циркония при этом увеличивается.

Продувка металла в ковше смесью силикокальция и силикоциркония в потоке азота с интенсивностью по кальцию и цирконию менее 12 кг/т. приводит к снижению степени усвоения азота до 10-15Х и по величине равна степени усвоения, характерной для продувки одним азотом. При интенсивности продувки металла в ковше по кальцию и цирконию 1260 г/т мин степень усвоения азота достигается 60-SOX что удовлетворяет требованиям технологии. Продувка металла с интенсивностью по кальцию и цирконию более 60 г/т мин приводит к получению стали с содержанием кремния вьппе верхнего предела, ограниченного требованиями техничес- ких условий. При продувке металла в ковше смесью с,соотношением азота, кальция и циркония в пределах I:

:(0,6-5,0):(0,15-0,85 I степень усвоения азота составляет 60-807. что позволяет получать сталь с заданным содержанием азота при продолжительности продувки 8-12 мин., Количество кальция и циркония в заданных пределах дается в зависимости от содержания кислорода и серы в металле. Tak при продув-" ке глубокораскисленного металла с высоким содержанием серы цирконий берется ближе к нижнему пределу, а кальций - к верхнему. При продув" ке менее раскисленного металла, но с низким содержанием серы, нао3 ll борот, цирконий берется ближе к верхнему пределу, а кальций — бли" же к нижнему. Продувка металла в ковше смесью, состоящей из силикокальция и соединений циркония, позволяет повысить степень усвоения азота до 80% и тем самым ограничить продолжительность продувкй металла до 12 мин и уложиться в цикл работы конвертер — ИНЛЗ.

Реализация предлагаемого способа аэотирования стали наиболее эффективна при производстве стали с нитридным упрочнением для металлических конструкций, работающих в условиях Севера.

Si S Р А1 7 Ы

0 15 0,006 0,014 0,032 0 08 0,009

С Мп

0,12 1,52

Содержание азота увеличилось в жидком металле на 0,007 ., а степень усвоения азата составила 70Х.

Сталь по химическому составу и механическим свойствам удовлетворяет требованиям технических условий.

Пример 2. Полупродукт для стали 09Г2АФ выплавляют в 350-тон30 ном,конвертере, замеряют температуру и выпускают в ковш, Раскисление и легирование металла производят теми же ферросплавами, что и в примере l, Затем отбирают пробу металла на химический анализ.

35

Химический состав стали перед продувкой следующий, мас.X:

Р А1 V Н

0,012 0,06 0,09 0,008 усвоения азота - до 70 . Сталь по химическому составу и мехачическим .свойствам, как показали испытания, удовлетворяет требованиям техничес-.

45 ких условий, Пример 3, Полупродукт для стали 16Г2АФ выплавляют в 100-тонном конвертере, замеряют температуру и выпускают в ковш, раскисляют а.и легируют теми же ферросплавами, что и в примере l. Перед продувкой металла в ковше порошками отбирают пробу на химический анализ.

Химический состав металла следующий, мас.X:

С Mn Si S

0,15 1,48 0,45 i0,025

Продувку металла осуществпяют смесью силикокальция СК-30 и силикоциркония СЦр-50 в потоке азота при помощи ьневмонасоса аэрационного типа через фурму, погруженную на глубину 2,7 м. Для этого расход азота, устанавливают 70 нмз час, используют смесь следующего состава: 36 кг 30 -ного силнкокальция

1 и 31 Kr 50X-ного силикоциркония, и продувают в течение 12 мин.

Соотношение азота, кальция и циркония равно при этом 1:0,6:0,85, интенсивность продувки составляет

12 г/т.мин. После продувки замеря- ют температуру и отбирают пробу металла на химический анализ.

С Мп Si S

0,08 1,40 0,28 0,018

Иеталл продувают смесью силикокальция СК-30 и силикоциркония

СЦр-50 в потоке азота, состоящей из 200 кг 30 -ного силикокальция и 21 кг:50 -ного силикоциркония с расходом азота 80 нм /ч и продувают металл в течение 12 мин.

Соотношение азота, кальция и-циркония равно при этом 1:3:0,5, а интенсивность продувки по кальцию и цирконию составляет 17 г/т.мин.

После окончания продувки отбирают пробу на химический анализ.

Содержание азота увеличилось в жидком металле на 0,004, а степень

58597 ф

Пример l. Полупродукт для стали 14Г2АФу выплавляют в 180-тоннам конвертере, замеряют температуру и выпускают в ковш, в который перед выпуском слили 8 т синтетического шлака.-При сливе из конвертера металл раскисляют и легируют

350.кг алюминия, 2750 кг ферромарганца, 330 кг феррованадия, силн"

1а камарганцем и ферросилицием и од- новременно рафинируют синтетическим известково-глинаэемистым шлаком, отбирают. пробу металла на химический анализ.

Химический состав металла перед продувкой следующцй,.мас.X:

Р А1 V И

0,017 0,07 0,10 0,009

1158597

Составитель К. Сорокин

Редактор К. Волощук .ТехредЛ.Мартяшона Корректор М.Максимишинец

Заказ 3525/28 Тираж 553 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

Металл продувают смесью силикокальция СК-30 и силикоциркония СЦР50 в потоке азота, состоящей из

162 кг 30Х-ного силикокальция и

3 кг силикоциркония с расходом азо, та 80 нм /ч и продувают металл в течение 8,5 мин.

Соотнощение азота, кальция и циркония равно 1:5,0:0,15, а интенсивность продувки по кальцию и цирконию составляет 60 г/т,мин. После окончания продувки отбирают пробу на химический анализ.

Содержание азота увеличилось в металле в результате продувки на

0,010Х а степень усвоения азота достигает 70Х. Сталь, аэотированная

3 по предлагаемому способу, удовлетворяет по химическому составу и механическим свойствам требованиям технических условий.

Технический эффект от использования предложенного способа азотирования жидкой стали состоит в получении стали с заданным содержанием азота и повышении качества готовой металлопродукции.