Способ рафинирования подшипниковой стали

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки и рафинирования подшипниковой стали. Цель изобретения - повышение качества стали. Способ включает дифференцированную продувку стали в ковше нейтральным газом с максимумом, приходящимся на окончание слива металла из печи в ковш: в начале слива металла из печи интенсивность продувки поддерживают 0,01 м<SP POS="POST">3</SP>/т<SP POS="POST">.</SP>мин, через каждые 20-30 с увеличивают интенсивность на 5-15 % и после достижения максимального значения в момент окончания слива металла уменьшают интенсивность продувки до минимальных значений с одновременным сливом печного шлака в ковш, после чего металл раскисляют алюминием и продолжают продувать металл, на поверхности которого находится основной шлак с массовой долей FEO от 1,0 до 3,0%, с первоначальной минимальной интенсивностью в течение (150-350)<SP POS="POST">.</SP>Р, где Р - количество вводимого алюминия в кг на 1 т стали. Способ позволяет оптимально сочетать процессы перемешивания при продувке аргоном с разной интенсивностью с процессами образования и удаления включений. В результате снижается количество включений, массовая доля титана - с 0,0067 до 0,0034%. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4346696/23-02 (22) 21 12.87 (46) 07.11.89. Бюл. М 41 (7t ) Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов и Челябинский металлургический комбинат (72) В.П. Денисенко, Р.Ф. Максутов, Е.Я. Чернышов, А. В. Черный, А.В. Иванов, Н.А. Волощук, В. Г. Ефремов и Ю.Я. Мельников (53) 669.187.25(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 385667„ кл. В 22 D 1/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР

М 580228, кл. С 21 С 5/52, 1976. (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ ПОДШИПНИКО"

ВОЙ СТАЛИ (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки и рафинирования подшипниковой стали. Цель изобретения - повышение качества стали. Способ включает дифференцированную продувку стали в ковше нейтральным газом с максиИзобретение относится к черной металлургии, а именно к выплавке подшипниковой стали с внепечной обработкой.

Целью изобретения является повышение качества стали.

Интенсивность продувки расплава нейтральным газом имеет экстремальный характер с максимумом, приходящимся на окончание слива металла из печи в ковш, в начале слива металла (51)4 С 21 С 5/52 В 22 D 1/рр

2 мумом, приходящимся на окончание сли-, ва металла из печи в ковш: в начале слива металла из печи интенсивность продувки поддерживают 0,01 м /т мин, через каждые 20-30с увеличивают интенсивность на 5-154 и после достижения максимального значения в момент -окончания слива металла уменьшают интенсивность продувки до минимальных значений с одновременным сливом печного шлака в ковш, после чего металл рас кисляют алюми ни ем и продолжают продувать металл, на поверхности которого находится основной шлак с массовой долей FeO от 1,0 до 3,03, с первоначальной минимальной интенсивностью в течение (150-350). Р, где P - количество вводимого алюминия (кг/т стали). Способ позволяет оптимально сочетать процессы перемешивания при продувке аргоном с разной интенсивностью с процессами образования и удаления включений. В результате снижается. количество включений, массовая доля титана — с 0,0067 до

0,00344. 1 табл. из печи интенсивность продувки поддерживают 0,01 м /т мин, через каждые 20 -30c увеличи ва ют и нт енси внос т ь продувки на 154 и после достижения максимального значения в момент окончания слива металла из печи начинают уменьшать интенсивность продувки до минимальных значений с одновременным сливом печного шлака в ковш, после чего металл раскисляют алюминием и продолжают продувать металл

1520109 на поверхности которого находится основной шлак с массовой долей Fe0 от 1,0 до 3,04, с первоначальной минимальной интенсивностью (1505

350) Р с, где P - количество вводимого алюминия, кг/т металла.

Предлагаемый режим продувки расплава нейтральным газом учитывает сложные процессы внутреннего простра нст венно-временного обра зова ния неметаллических включений. Это позволяет в большей степени очищать металл от неметаллических включений с меньшим расходом нейтрального газа. 15

В начальный момент слива металла из печи в ковши на находящийся в нем жидкий синтетический шлак или твердые шлакообразующие кинематическая энергия падающей струи металла име- 0 ет максимальное значение. Этому способствует резкий наклон печи для исключения попадания печного шлака в ковши и максимальная высота от начала падения металла до места встречи

его со шлаком. Эта максимальная кинетическая энергия используется на перемешивание металла и шлака.

Продувка аргоном позволяет дополнительно интенсифицировать процесс взаимодействия металла и шлака. В начале слива металла из печи интенсивность продувки должна быть сравнительно небольшой величиной, поскольку в этот момент времени перемешивание металла и шлака достигает высоких значений. Продувка расплава нейтральным газом с интенсивностью

0,01 м /т мин удовлетворяет этому условию. Продувка с более низкой интенсивностью, особенно в случае использования твердых шлакообразующих, уменьшает скорости обменных реакций между металлом и шлаком, что приводит к уменьшению скорости образования и

45 удаления неметаллических включений.

Продувка с интенсивностью более

0,01 мз/т мин не приводит к улучшению качества металла, хотя расход аргона при этом увеличивается.

Время, необходимое для завершения в основном обменных процессов и образования на этой основе крупных неметаллических включений и их удаление, составляет ч-6 мин, что совпадает с продолжительностью слива металла из печи. После слива первых порций металла в ковши кинетическая энергия струи металла уменьшается в результате уменьшения напора металла и снижения высоты падения металла в ковш, Для поддержания первоначальной высокой степени перемешивания металла и шлака необходимо увеличить интенсивность продувки. В связи с тем, что падение степени перемешивания за счет снижения кинетической энергии падающей струи происходит с течением времени относительно медленно, то предпочтительнее периодическое, чем непрерывное повышение интенсивности продувки.

При повышении интенсивности продувки более, чем на 15Ф от первоначального значения, через каждый промежуток времени менее 20с и менее, чем на 53 через каждый промежуток времени более 30с нецелесообразен.

B первом случа е и з-за перерасхода аргона и некоторого ухудшения качества металла вследствие активизации побочного явления - заметного разрушения футеровки ковша и загрязнения металла, а во втором из-за ухудшения качества металла, связанного с недостаточным перемешиванием расплава.

После интенсивной обработки металла основным восстановительным шлаком в ковше металлический расплав в значительной степени очищается от сульфидных включений (серы), а также окисленных и нитридных включений.

Вместе с тем металлический расплав по-прежнему содержит определенное количество растворенного кислорода, значительно меньшее первоначального, но достаточное для образования крупных окислых включений при последующем охлаждении расплава и снижении растворимости кислорода. Эти вклю" чения в основном представлены алюминатами кальция различного состава, в том числе глобулярной формы, Это происходит в результате взаимодействия растворенных в металле кальция, алюминия и кислорода. При обработке металла основным восстановительным шлаком металл в результате обменных реакций содержит определенное количество кальция, являющегося глобуляризатором включений, которые наиболее опасны для стойкости подшипников.

Часть этого кальция удаляется с. окисными неметаллическими включениями, а часть остается в. растворенном виде в жидком металле.

9 6 ность продувки расплава с минимальной интенсивностью (150-350)p.ñ (Рколичество вводимого алюминия кг/т металла) ограничено с одной стороны недостатком времени для вымешивания (удаления) образующихся на основе кальция и титана неметаллических включений, с другой - возможным нежелательным повышением массовой доли кислорода в металле, что отрицательно сказывается на качестве металла.

Пример. Выплавляют в 100-тонных дуговых печах подшипниковую сталь марки ШХ15 и ШХ15СТ. После предварительной или окончательной доводки металла по химическому составу (без раскисления шлака в печи) и достижения нужной температуры металл обрабатывают в ковше основным восстановительным шлаком посредством слива металла из печи в ковш с одновременной продувкой расплава аргоном. Используют жидкий синтетически " известково-глиноземистый шлак или шлак, образованный за счет расплавления в ковше т вердых шла кообра зующих. В качестве твердых шлакообразующих используют известь, плавиковый шпат, кусковой алюминий и др.

В начале слива металла из печи интенсивность продувки устанавливают равной 0,01 мз/т мин, через каждые

25с слива металла из печи интенсивность продувки увеличивают на 104 от первоначального минимального значения.

Длительность выпуска металла из печи составляет 300-400 с, а максимальная интенсивность продувки в момент окончания слива металла из печи колеблется от 0,022 до 0,026 м /т мин

Сразу после этого интенсивность продувки снижают до 0,01 м /т мин и после этого сливают печной шлак в ковш..

В ковше образуется основной шлак - с массовой долей ГеО около 2i. Металл раскисляют алюминием в количестве

0,5 кг/т и продолжают продувать аргоном распла в с интенсивностью

0,01 мз/т мин в течение 125 с.

Качество подшипниковой стали оценивают в круге менее 40 мм по известной методике.

Влияние предлагаемых параметров на повышение качества стали представлено в таблице (на всех плавках металл раскисляют алюминием в количестве 0,05 кг/т).

5 152010

Для дальнейшего уменьшения содержаний в жидком металле кальция, титана (определяет количество нитридных включений) и кислорода после окончания слива металла из печи сливают печной шлак соответствующей окисленности и массы в ковш на отработанный ковшевой шлак так, что в ковше образуется основной шлак с массовой долей FeO от 1,0 до 3,0Ф. Одновременно с этим интенсивность продувки нейтральным газом уменьшают до минимальной первоначальной величины, равной

0,01 м"/т мин, после чего металл рас-15 кисляют алюминием и продолжают продувку с минимальной интенсивностью в течение определенного времени.

Алюминий до раскисления металла частично взаимодействует со шлаком, 20 в результате чего металлический распла в дополнит ел ьно обогащается кал ьцием.

В момент времени после раскисления алюминием металлический расплав 25 содержит избыточное содержание таких элементов, как кальций и титан. При дефиците кислорода в металле процесс образования включения с участием кальция и кислорода протекает медленно.

Воздействие на металлический расплав жидким основным шлаком с массовой долей РеО от 1 0 до 3,0 4 повышает массовую долю кислорода на границе раздела металл-шлак, тем, самым увеличивает скорость окисления кальция и перехода его в шлак, Продувка расплава инертным газом интенсифицирует взаимодействие. При содержании FeO

1 0 о поток кислорода к металлу не значителен, а при FeO 3,04 возможно переокисление металла по отношению к кальцию; и в том, и в другом случае эффект не достигается. К таким же результатам может привести продувка расплава нейтральным газом с интенсивностью более или менее 0,01 м /т мин, 3

Вр емя, необходи мое для обра бот ки металла данным шлаком посредством продувки расплава нейтральным газом, определяется коли ч ест вом кал ьция и

50 титана, вносимых в распла в при взаимодействии с основным шлаком, количеством кальция, вносимого алюминием при его взаимодействии с образуемым шгтаком, массой шлака и массовой долей

Fe0 в нем. Часть кальция, вносимого алюминием, определяется в первую очередь количеством алюминия. Длитель1520109

Формула изобретения

Расход аргона, ь отн. 4

Количество образцов с баллом более

2,0 по окисчын включениям, а

Длительность продувки после слива алака, с

Интенсивность продувки ° момент и после слива алака, мат нин

Нассовая доля FeO в юлеке °

Увеличение и нт е нси аности продувки, дранеяуток времени, с

Интенсивност ° продувки в начале слива, м /т.мин

Технология выплавки (количество проконтролированных образцов) Известная

100

10, 10 (36) дредлагаеная (от 30 до 60) 65

120

125

10 2

0,01

0,005

0,010

0,015

120

100

125

0,01

10 2

0,010

5

0,01

125

0,010 25

0,2

1,0

2,0

3,0

4,0

125

0,01

0,010 25

8,10

12,40

5,58

",79

6,30

12,40

9,60

4 ° 79

6,30

7,10

0,005

0,010

0,015

0,10

10

2,0!

l0

300

0,010 25

10 2,0 0,010

Составитель Н. Ахундов

Редактор И. Дербак Техред N.x()äàíè÷ Корректор Л. Бескид й

За ка з 6 723/29 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101

Изобретение позволяет повысить качество металла: суммарное количество образцов с баллом более 2,0 вопытном металле уменьшается с 13,87 до

7„694, причем по сульфидным включениям - с 3,77 до 2,906, по окисным включениям - с 10,0 до 4,799,, а мас" совая доля титана уменьшается с

0,0067 до 0,0034у.

Способ рафинирования подшипниковой стали, включающий выпуск металла из печи в ковш, обработку металла в ковше рафинировочным шлаком, продувку расплава нейтральным газом в ковше в процессе выпуска и выдержки ме- 20 талла, раскисление алюминием, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества стали,снижения расхода аргона, в начале выпуска из печи металл продувают инертным газом с интенсивностью 0,01 мз/т-мин, при этом через каждые 20-30 с увеличивают ее на 5-156, а печной шлак подают в ковш в момент окончания выпуска металла из печи и одновременно снижают интенсивность продувки инертным газом до 0,01 м /т мин, наводят

Э основной шлак с массовой долей FeO

1-33, а продувку инертным газом продолжают в течение (150-350)P с, где

P " "количество вводимого алюминия (кг/т металла), а раскисление металла алюминием ведут сразу после наводки ос новного шла кд °

l1,75

4,79

4,79

10,90

7,10

4,79

6,60

11,40

10, 75

8,10

4,79

6,30

12,40

11 ° 75

6,30

4,79