Способ выплавки ниобийсодержащей стали

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам получения низкоуглеродистых сталей с использованием установок вакуумно-окислительного рафинирования. Способ выплавки ниобийсодержащей стали включает завалку шихты, содержащей углерод и марганец, расплавление, нагрев металла в сталеплавильном агрегате,его последующее окислительное рафинирование с продувкой кислородом сверху и вакуумирование. Ниобийсодержащий ферросплав вводят в металл после вакуумирования в виде ниобийсодержащей порошковой проволоки из соотношения: Qпп_Nb=100· Q_ст· (0,288-0,018· [Mn]-10,178· [С] + 8,989· [Nb]_треб/[Nb] _пп, где Qпп_Nb - расход порошковой проволоки с наполнителем из феррониобия (по наполнителю), кг; Q_ст - масса жидкой стали, т; [Mn],[С] - содержание марганца и углерода в пробе металла перед вводом порошковой проволоки с феррониобием, %; [Nb]_треб - требуемое содержание ниобия в стали, %; [Nb]_пп - содержание ниобия в порошковой проволоке, %. Технический результат - получение требуемого содержания ниобия при наименьших затратах, повышение выхода годного, увеличение стойкости сталеразливочных ковшей, объема производства и прибыли от реализации продукции.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам получения низкоуглеродистых сталей с использованием установок вакуумного окислительного рафинирования, и может быть использовано в сталеплавильных цехах металлургических заводов.

Известен способ выплавки нержавеющей стали, включающий завалку шихты, содержащей углерод и кремний, расплавление, нагрев металла в печи и его последующее окислительное рафинирование под вакуумом с продувкой кислородом сверху и аргоном снизу (Cremisio R.S. Hornaker R.W. Vakuum duplexing-frech lauk at existing melting techniques. J. Vac. Sci and Technol, 1972, 9, №6, р.1306-1314).

К недостаткам известного способа следует отнести применение отходов ниобия в шихте. Ниобий обладает высоким сродством к кислороду, и поэтому во время продувки кислородом ниобий будет окисляться, что приведет к неполучению требуемого содержания ниобия, перерасходу его, увеличению себестоимости стали, снижению выхода годного.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ выплавки ниобийсодержащей нержавеющей стали, включающий завалку шихты, содержащей углерод и марганец, расплавление, нагрев металла в печи и его последующее окислительное рафинирование под вакуумом с продувкой кислородом сверху и аргоном снизу, в состав металлической шихты вводят легированные ниобием отходы, при соотношении содержаний углерода, ниобия и кремния в металлической шихте (1-3):(17-19):(7-11), а нагрев металла в печи осуществляют до 1750-1820° С, а вакуумное окислительное рафинирование проводят при соотношении расходов кислорода и аргона 13-40 (см. описание а.с. СССР №945184, С 21 С 5/52, опубл. 23.07.82 бюллетень №27).

Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: завалка шихты, содержащей углерод и марганец, расплавление, нагрев металла в сталеплавильном агрегате и его последующее окислительное рафинирование с продувкой кислородом сверху, вакуумирование.

Известный способ не обеспечивает получение требуемого технического результата по следующим причинам.

Найденный в известном способе технологический прием снижения угара ниобия за счет введения в завалку 45% ферросилиция приведет к удорожанию процесса выплавки стали.

Кроме того, окисление кремния вызовет увеличение количества шлака с низкой основностью, снижению стойкости сталеплавильного агрегата, необходимости присадки извести для нейтрализации окислов кремния в шлаке.

В то же время, вакуумирование при остаточном давлении в камере 10 мм рт.ст. не позволяет в полной мере провести дегазацию металла, что ведет к увеличению угара ниобия.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа выплавки стали, в котором за счет выбора оптимальной окисленности металла, достигаемой путем глубокой вакуумной обработки, получать требуемое содержание ниобия, при наименьших затратах, повысить выход годного.

Поставленная задача решается тем, что в способе выплавки ниобийсодержащей стали, включающем завалку шихты, содержащей углерод и марганец, расплавление, нагрев металла в сталеплавильном агрегате и его последующее окислительное рафинирование с продувкой кислородом сверху, вакуумирование, ниобийсодержащий ферросплав вводят в металл после вакуумирования в виде ниобийсодержащей порошковой проволоки из соотношения Qпп_Nb=100· Q_ст · (0,288-0,018· [Mn]-10,178· [С]+8,989· [Nb]_треб)/[Nb]_пп

где - Qпп_Nb -расход порошковой проволоки с наполнителем из феррониобия (по наполнителю), кг;

Q_ст - масса жидкой стали, т;

[Mn], [С] -содержание марганца и углерода в пробе металла перед вводом порошковой проволоки с феррониобием, %;

[Nb] _треб - требуемое содержание ниобия в стали, %;

[Nb]_пп - содержание ниобия в порошковой проволоке, %;

100; 0,288; 0,018; 10,178; 8,989 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.

Сущность заявляемого технического решения заключается в вводе ниобийсодержащих ферросплавов в металл в виде ниобийсодержащей порошковой проволоки после раскисления металла в ковше марганцем и вакуумирования.

Выбор остаточного давления и времени обработки позволяет провести необходимую дегазацию, получить требуемую окисленность металла и содержание ниобия в готовой стали.

Данный способ иллюстрируется следующим примером.

Выплавлялась сталь марки 08пс по ГОСТ 9045-93. В кислородный конвертер залили 317,5 т жидкого чугуна, содержащего 4,2% углерода, 0,47% кремния, 0,20% марганца, 0,013% серы, 0,046% фосфора, завалили 20т твердого чушкового чугуна и 62 т металлического лома, состоящего из обрези тонколистового проката.

Плавка продувалась в 370-т кислородном конвертере. Во время выпуска плавки в ковш присадили 513 кг ферромарганца ФМн70. Металл после выпуска из конвертера содержал 0,04% углерода, 0,10% марганца, 0,009% серы, 0,005% фосфора, 0,01% хрома, 0,02% никеля и 0,02% меди.

Далее металл подвергался вакуумированию в циркуляционном режиме. Металл подвергался вакуумному обезуглероживанию в течение 35 мин. Остаточное разряжение в конце вакуумирования составило 0,12 мм рт.ст.

После усреднительной продувки в металл ввели 470 кг алюминиевой катанки.

После этого металл содержал 0,006% углерода, 0,11% марганца, 0,008% серы, 0,006% фосфора, 0,01% хрома, 0,02% никеля, 0,02% меди и 0,009% алюминия. Затем в металл ввели 280 кг алюминия и порошковую проволоку с наполнителем из феррониобия, содержащую 65,4% ниобия, для получения 0,07% ниобия в стали. Расход порошковой проволоки определяли из выражения Qпп_Nb=100· 359,6· (0,288-0,018· 0,11-10,178· 0,006+8,989· 0,07)/65,4=470 кг.

Готовая сталь содержала 0,006% углерода, 0,12% марганца, 0,007% серы, 0,009% фосфора, 0,01% хрома, 0,02% никеля, 0,02% меди, 0,04% алюминия, и 0,07% ниобия.

При данном способе производства ниобийсодержащих сталей получается требуемое содержание ниобия при наименьших затратах, повышается выход годного, увеличивается стойкость сталеразливочных ковшей, объем производства и прибыль от реализации продукции.

Формула изобретения

Способ выплавки ниобийсодержащей стали, включающий завалку шихты, содержащей углерод и марганец, расплавление, нагрев металла в сталеплавильном агрегате и его последующее окислительное рафинирование с продувкой кислородом сверху, вакуумирование, введение ниобийсодержащего ферросплава, отличающийся тем, что ниобийсодержащий ферросплав вводят в металл после вакуумирования в виде ниобийсодержащей порошковой проволоки из соотношения

Qпп_Nb=100· Q_ст· (0,288-0,018· [Mn]-10,178· [С]+8,989· [Nb]_треб/[Nb]_пп,

где Qпп_Nb - расход порошковой проволоки с наполнителем из феррониобия (по наполнителю), кг;

Q_ст - масса жидкой стали, т;

[Mn], [С] - содержание марганца и углерода в пробе металла перед вводом порошковой проволоки с феррониобием, %;

[Nb]_треб - требуемое содержание ниобия в стали, %;

[Nb]_пп - содержание ниобия в порошковой проволоке, %;

100; 0,288; 0,018; 10,178; 8,989 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.