Способ выплавки легированных азотсодержащих сталей



 


Владельцы патента RU 2416652:

Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") (RU)

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке легированных азотсодержащих сталей. Способ включает раскисление жидкого металла, его легирование элементами, повышающими растворимость азота, продувку расплава азотсодержащими газами, с интенсивностью , л/т·мин, со скоростью насыщения vN=8×(|Cr|+|Mn|), ppm/мин. При этом время насыщения составляет τ=[ΔN]/8×(|Cr|+|Mn|), мин, где: |Cr|, |Mn| - абсолютные значения содержания хрома и марганца в расплаве, мас.%, [ΔN] - количество азота, вводимое в расплав, ppm. В качестве азотсодержащего газа используют газообразный азот, или азото-кислородную смесь, или азото-аргонную смесь. Использование изобретения обеспечивает снижение времени азотирования, уменьшение износа футеровки, уменьшение расхода ферросплавов за счет снижения угара легирующих. 3 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке легированных азотсодержащих сталей.

Известно, что ряд свойств нержавеющих и высококачественных конструкционных сталей определяется содержанием азота в строго заданных пределах. Его вводят в качестве заменителя никеля, а также упрочняющей добавки в нержавеющие стали и как один из элементов, образующих ингибиторную фазу, в конструкционные стали.

При производстве нержавеющих сталей, легированных азотом, для ввода азота используют, как правило, азотированные марганец, феррохром, феррованадий. Известен способ выплавки азотсодержащих сталей, при котором для ввода в расплав азота применяют азотированный феррохром (авторское свидетельство СССР №353969, МПК C21C 5/52, опубл. 09.10.1972).

Однако азотсодержащие сплавы на основе марганца, хрома, ванадия имеют высокую цену, что отражается также на повышении стоимости азотсодержащих сталей, при выплавке которых используют азотсодержащие сплавы.

Известен способ азотирования стали газообразным азотом при внепечной обработке стали в ковше. Подачу газообразного азота в этом случае осуществляют через газонепроницаемую пробку, установленную в днище ковша-печи. Интенсивность продувки расплава газообразным азотом составляет 2,6-4,2 л/т·мин. При этом скорость азотирования зависит от интенсивности продувки азотом и составляет 16-33 ppm/мин

(B.C.Римкевич, Е.В.Буцкий, В.И.Курасов, И.В.Сажин, С.Г.Савченко О возможности легирования металла азотом из газовой фазы. Электрометаллургия. 2000, №2, с.14-16. - прототип).

Недостатком известного способа является отсутствие приемов, позволяющих устанавливать параметры продувки стали азотом (интенсивность продувки, время продувки) в зависимости от химического состава расплава, в то время, как известно, что такие компоненты как хром, марганец увеличивают растворимость азота в расплаве и улучшают кинетические показатели насыщения расплава азотом.

Задача, на решение которой направлено изобретение - установить оптимальные технологические параметры азотирования легированного расплава газообразным азотом.

Технический результат изобретения заключается в определении оптимальных величин интенсивности продувки газообразным азотом, скорости насыщения азотом в зависимости от содержания хрома и марганца в расплаве, а также времени продувки в зависимости от количества вводимого азота, что обеспечивает сокращение расхода газа, снижение времени азотирования, уменьшение износа футеровки, уменьшение расхода ферросплавов за счет снижения угара легирующих.

Заявленный технический результат достигается тем, в способе выплавки азотсодержащих сталей, включающем раскисление жидкого металла, его легирование элементами, повышающими растворимость азота, продувку расплава азотсодержащими газами, согласно изобретению, расплав продувают с интенсивностью , а скорость насыщения при этом составляет vN=8×(|Cr|+|Mn|) и время насыщения τ=[ΔN]/8×(|Cr|+|Mn|), где

- л/т·мин,

vN - ppm/мин,

|Cr|,|Mn| - абсолютные значения содержания хрома и марганца в расплаве, определяемые в мас.%,

[ΔN] - количество азота, вводимое в расплав, ppm,

τ - мин.

В качестве азотсодержащего газа используют газообразный азот или азото-кислородную смесь или азото-аргонную смесь.

Было установлено, что продувка расплава азотом с интенсивностью менее 30 л/т·мин×(|Cr|+|Mn|) приводит к увеличению периода насыщения расплава азотом, дополнительному износу футеровки и повышению угара легирующих за счет увеличения длительности продувки расплава газами.

Продувка азотом с интенсивностью более 30 л/т·мин×(|Cr|+|Mn|) не приводит к увеличению скорости насыщения расплава азотом, но при этом увеличивается расход газообразного азота и износ футеровки металлургического агрегата, в котором осуществляют продувку, за счет более интенсивного перемешивания расплава.

Предлагаемая интенсивность продувки обеспечивает наиболее высокий коэффициент усвоения и при этом позволяет получить наилучшую скорость насыщения расплава азотом.

Оптимальные значения интенсивности продувки и скорости насыщения предопределяют требуемое время продувки, за которое вводится в расплав необходимое количество азота.

Способ осуществляется следующим образом. В сталеплавильном агрегате получают полупродукт и выпускают его в ковш. На агрегате ковш-печь расплав раскисляют, вводят легирующие элементы, хром, марганец, кремний, наводят активный шлак и проводят десульфурацию. После получения заданного химического состава стали расплав продувают газообразным азотом через донные пористые фурмы или через погружную фурму. Интенсивность продувки при этом составляет

а скорость насыщения азотом при этом будет равна

Если при этом требуется ввести в расплав [ΔN], ppm, то необходимое время продувки составляет

Пример 1. В электродуговой печи выплавляется полупродукт для стали марки AJSJ304L, выпускают расплав в ковш и отправляют на агрегат ковш-печь для корректировки химического состава. На агрегате ковш-печь расплав раскисляют, вводят легирующие элементы и получают заданный химический состав стали: 0,07% С; 1,0% Si; 2,0% Mn; 19% Cr; 9% Ni.

После получения заданного химического состава стали расплав продувают через донные пористые фурмы газообразным азотом с интенсивностью

Скорость насыщения азотом при этом составит

Для увеличения содержания азота на 500 ppm (0,05% N) продувку расплава азотом необходимо осуществлять в течение:

Пример 2. В дуговой сталеплавильной печи выплавляют полупродукт, содержащий хром, никель. На агрегате печь-ковш расплав доводят до заданного химического состава (0,08% С; 17,3% Cr; 9,75% Ni) и продувают расплав через погружную фурму воздухом (79% N2; 21% O2) с интенсивностью

Скорость насыщения при этом составляет vN=8×17,3=138,4 ppm/мин. Для получения увеличения содержания азота на 700 ppm (0,07% N) расплав продувают в течение

Пример 3. В электродуговой печи выплавляют углеродистый хромомарганцевый расплав, затем расплав переливают в агрегат аргоно-кислородного рафинирования (АКР). В агрегате АКР расплав обезуглероживают, корректируют химический состав расплава до заданного (11,5% Cr; 11,2% Mn), а затем азотируют продувкой азото-аргонной смесью (80% N2; 20% Ar) с интенсивностью

со скоростью насыщения азотом

Для увеличения содержания азота на 1000 ppm (0,1% N) расплав продувают в течение

Таким образом, заявленный способ выплавки легированных азотсодержащих сталей позволяет производить насыщение расплава азотом и получать его содержание в строго заданных пределах за определенное время продувки.

1. Способ выплавки азотсодержащих сталей, включающий получение жидкого металла в сталеплавильном агрегате, выпуск его в ковш, раскисление жидкого расплава, его легирование элементами, повышающими растворимость азота, и продувку расплава азотсодержащими газами, отличающийся тем, что расплав продувают с интенсивностью л/т·мин, со скоростью насыщения vN=8·(|Cr|+|Mn|), ррm/мин, при этом время насыщения составляет τ=[ΔN]/8·(|Cr|+|Mn|), мин, где
|Cr|, |Mn| - абсолютные значения содержания хрома и марганца в расплаве, мас.%;
[ΔN] - количество азота, вводимое в расплав, ррm.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего газа используют газообразный азот.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего газа используют азотокислородную смесь.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего газа используют азотоаргонную смесь.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам и способу, связанным с введением добавок в расплавленный металл. .
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства рельсовой стали в дуговых электропечах с применением вакуумирования. .

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу модифицирования и раскисления электростали. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к внепечной обработке стали в сталеразливочном ковше. .

Изобретение относится к производству длинномерных цилиндрических изделий, в частности к производству калиброванной стали и проволоки. .

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при разливке конструкционных марок стали, в том числе предназначенных для изготовления деталей энергетических установок нового поколения.

Изобретение относится к составу и способу получения кондиционирующей добавки для шлака при получении стали, в частности нержавеющей, в электрической печи. .
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки рельсовой стали в электропечах. .

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при легировании расплава, предпочтительно расплава титана, путем добавления формованных изделий, например, в виде гранул, содержащих лигатуру.

Изобретение относится к металлургии. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству плит и конструкционных деталей, применяемых в автомобильной промышленности

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении нержавеющей стали во время расплавления твердого материала в электродуговой печи
Изобретение относится к области металлургии, в частности к литейному производству при внепечной обработке жидкой стали для получения высококачественных отливок
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при создании реагента в виде проволоки, содержащей кальций, алюминий и активные компоненты для обработки металлургических расплавов, обладающей комплексом свойств, позволяющих использовать проволоку в качестве средства для рафинирования или легирования, химического разогрева или модифицирования неметаллических включений, модифицирования структуры твердых сплавов или предотвращения зарастания разливочных стаканов при разливке металлургических расплавов
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу внепечной обработки рельсовой стали на агрегате печь-ковш и вакууматоре

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при выплавке и внепечной обработке стали

Изобретение относится к области металлургии, в частности к корректировке состава или обработке ванны расплавленного металла путем введения добавки при помощи порошковой проволоки

Изобретение относится к области металлургии, а именно к внепечной обработке жидкого металла

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при внепечном рафинировании стали

Изобретение относится к подъемному механизму для подъема заполненного жидкой сталью ковша со сталевоза к погружным трубам сосуда для вакуумной обработки на установке RH
Наверх