Способ десульфурации и вакуумирования подшипниковой стали

 

Сущность изобретения: при обработке металла основным восстановительным шлаком (из твердых шлакообразующих), в состав последних вводят известняк в количестве (4-180/хДЗ кг/т стали, где AS - необходимое количество удаляемой серы в массовых долях, а количество циклов вакуумирования вычисляют по формуле N /30+4/п/, где п - количество введенного известняка в кг/т выплавляемой стали. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 21 С 7/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О (л)

СО

1 ) (21) 4752516/02 (22) 24.10.89 (46) 23,10.92. Бюл. М 39 (71) Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов (72) В.П.Денисенко, Р,Ф.Максутов, Е.Я.Чернышов, А, В.Иванов, Г.А, Братко и А.Н. Макаревич (56) 1.Журнал "Сталь", 1988, N 5, с.34 — 35.

2.Воинов С,Г„Шалимов А,Г„Косой А.Ф, Рафинирование металла синтетическими шлаками,— М„Металлургия, 1975, с.288.

З.Коваль Ю.А.. Лысенко И.Д.. Неровный

Ю.M. Влияние технологических параметров на качество подшипниковой стали", Сталь, 1988. N5,,с.36 — 38.

Изобретение относится к области черной металлургии. Конкретно — к внепечной обработке стали, преимущественно подшипниковой, с использованием вакуумирования.

Целью изобретения является повышение качества металла по глобулярным, нитридным неметаллическим включениям и увеличение стойкости огнеупорной футеровки вакууматора.

Пример конкретного выполнения способа.

Подшипниковую сталь выплавляли в

100-т дуговой печи.

После доводки металла в печи по химическому составу и температуре производили обработку металла в ковше основным восстановительным шлаком. состоящим из твердых шлакообразующих: извести, плавикового шпата и кускового алюминия. Одновременно расплав продували аргоном.

» Ы2 1770382 A1 (54) СПОСОБ ДЕСУЛЬФУРАЦИИ И ВАКУУМИРОВАНИЯ ПОДШИПНИКОВОй CTAJ1VI (57) Сущность изобретения; при обработке металла основным восстановительным шлаком (из твердых шлакообразующих), в состав последних вводят известняк в количестве (4 — 180/х AS кг/т стали, где AS— необходимое количество удаляемой серы в массовых долях, а количество циклов вакуумирования вычисляют по формуле N =

=/30+4/n/, где п — количество введенного известняка в кг/т выплавляемой стали. 1 табл.

Легирование металла кремнием производили в печи, и в ковше, и на вакууматоре, В зависимости от необходимой степени десульфурации в состав твердых шлакообразующих вводили (как правило, вместо извести) известняк в различном количестве, Массовая доля серы в исходном металле изменялась от 0,015% до 0,045%. Для того. чтобы-в металле не образовывались крупные сульфидные включения, необходимо иметь в подшипниковой стали содержание серы менее 0,005%. Таким образом за период шлаковой обработки должно удалиться серы от 0,010 до 0,040%. Чем больше необходимо удалить серы, тем интенсивнее организуется шлаковая обработка металла: больше присаживается раскислителей. увеличивается расход аргона и продолжительность продувки.

1770382

20

50

В этом случае присаживали в расплав и большее количество известняка, В общем количестве известняка, присаженного на плавку, колебалось от 0,4 кг/т до 7,2 кг/т выплавляемой стали.

После завершения процессов десульфурации стали в ковше металл подвергали порционному вакуумированию. Количество необходимых циклов вакуумирования рассчитывали по заявляемой формуле N = 30+

+ 4п, Исходя из количества введенного известняка в кг/т, количество циклов вакуумирования подшипниковой стали изменяли от

32 до 59.

Подробное влияние заявляемых признаков на цель изобретения представлено в табл. 1. Следует также отметить, что в опытном металле массовая доля титана в 2-3 раза ниже, по сравнению с металлом базовой технологии, что привело к резкому уменьшению количества нитридов.

Внепечная обработка подшипниковой стали известняком имеет следующие преимущества.

При разложении известняка образуется СаО, и СО2, СО2 — "мягкий" окислитель взаимодействует с кальцием, растворенным в металле, окисляет его и в виде неметаллических включений последний переходит в шлак. Этим самым уменьшается образование в металле крупных глобулярных неметаллических включений даже при обработке металла шлаком при ярко выра>кенных восстановительных условиях.

Образование крупных глобулярных включений в металле будет практически исключено, если количество введенного в расплав известняка будет связано с количество кальция, поступающего из шлака в металл во время обработки, и эффективностью восстановительной шлаковой обработки (поверхностью контакта фаз, интенсивностью массообмена), которая, в свою очередь, диктуется необходимой степенью десульфурации стали.

В противном случае, если количество присаживаемого известняка будет более

180 х Ь S или менее 40 х Л S (Л S — необходимое количество удаляемой серы в массовых долях), то это приведет к ухудшению качества металла. В первом случае, из-за переокисления металла, связанного с черезмерной обработкой расплава окислительным газом COz, во втором — из-за избытка кальция в металле, которое приводит в дальнейшем к образованию крупных глобулярных включений.

Причем. если массовая доля серы s металле по расплавлении оказывается высокой, т.е. требуется значительное удаление серы, коэффициент перед h,S необходимо поддерживать на верхнем уровне, ближе к

180 . В другом крайнем случае, когда требуется незначительное удаление серы, коэффициент поддерживают На уровне, ближе к

40.

"Промывка" металла с помощью СО2, помимо положительного действия — удаления кальция приводит к некоторому повышению кислорода в системе, то отрицательным образом может сказаться на удалении серы из металла. Однако благодаря увеличению степени перемешивания расплава (за счет выделения СО2) заметного улучшения удаления серы не происходит.

Повышенная окисленность металла перед его вакуумированием позволяет организовать наиболее эффективный вид раскисления подшипниковой стали (без образования включений) — углеродное раскисление в вакууме.

Вместе с тем, для того, чтобы массовая доля кислорода в готовом металле (отвакуумированная) была минимальной, причем с наименьшими затратами, необходимо, чтобы длительность вакуумной обработки (количество циклов вакуумирования) было согласовано с уровнем кислорода в исходном металле, т.е. с количеством веденного известняка при десульфурации металла.

Чем больше введено известняка в расплав. тем больше массовая доля кислорода в исходном металле, тем большему количеству циклов вакуумирования должны подвергнуться подшипниковая сталь. В этом случае металл будет содержать минимальное количество кислорода, а значит и общая загрязненность стали кислородсодержащими неметаллическими включениями будет незначительной.

Потери тепла от разложения известняка компенсируются приходом тепла от реакций окисления алюминия, кремния. входящих в состав твердых шлакообразующих.

Количество циклов вакуумирования более, чем N=30 + 4n (где n — количество введенного известняка в кг/т выплавленной стали) приводит к ненужным тепловым потерям, износу оборудования, менее,чем М =

=30 + 4n — к повышению массовой доли кислорода в готовом металле и далее к увеличению загрязненности стали кислородсодержащими неметаллическими вкл ючениями.

Формула изобретения

Способ десульфурации и вакуумирования подшипниковой стали, включающий обработку металла в ковше твердым шлакообразующими и нейтральным газом

:. 7 г)38:? (40 — 180) х ЛЯ кг/т стали, где ЛЯ вЂ” необходимое количество удаляемой серы в массовых долях, а количество циклов вакуумирования определяют по формуле

5 N= (ЗΠ— 4п), где п — количество введенного известняка в кг/т выплавляемой стали, порционное вакуумирование расплава, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества металла по глобулярным, нитридным неметаллическим включениям и увеличения стойкости огнеупорной футеровки вакууматора, в состав твердых шлакообразующих вводят известняк в количестве

1кол-во цик-. лов вакуумирования, шт. (по Формуле) Технология (кол-во оцененных шли9ов) Кол-во

Средний балл кислородсодержащих нем.вкл>ач. в профиле

О 100-120 удаляемой серы,4 оксиды глобули сульфиды

Прототип (90) 50

2„15

2,16

2,35

2,35

40 х0,0

0,40

80 х0,0

1,20

2,14

15= 35

2,35

1 10 х0,025 = 41

= 2,75

2,10

1,35

2,30

2,15

150 х 0,030 = 48

= 4,50

1,35

2,35

180 х0,040 = 5,)

= 7,20

2,24

1, 38

2,38

Зая вляемая (по 60) О, 025

2, 12

2, 10

2, 10

2,24 1,48

2,00 1>35

2,00 1,35

0>025

41

2,75

Иэ опытных данных также следует, что повышение качества подшипниковой стали достигается при меньшем количестве циклов порционного вакуумирования ч>.>

50

Составитель А .Шербаков

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор З.Лончакова

Редактор T.Шагова

Заказ 3714 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб.. 4/5

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

0,022

0>010

0>015

0>025

0,030

0,040

Кол-во присаженного известн. кг/т (по >1>ормуле) 0,5

1,0

2,75

4,50

5,0

2,10

2,05

2, 10

2,15

2,40

l,95

1,35

1,38

2,15

1,70

1,35

1,30

1,30

2,35

2,30

2,30

2,35

2,48