Способ производства стали

Авторы патента:


Владельцы патента RU 2639080:

Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству углеродсодержащих высококачественных сталей, таких как корпусные, роторные, высокопрочные, броневые, подшипниковые, инструментальные, специальные. Способ включает выплавку металла с содержанием углерода более 0,03 мас. %, выпуск расплава в ковш с отсечкой шлака, присадку шлакообразующих и легирующих материалов, вакуумную обработку расплава в ковше, раскисление, присадку легирующих материалов и разливку. При выплавке металла в процессе вакуумной обработки и перед разливкой определяют содержание водорода, серы, активность кислорода в расплаве и степень окисленности шлака по оксиду железа, а выпуск расплава в ковш ведут после достижения содержания водорода ≤5 ppm, серы ≤0,005 мас. %, активности кислорода 200-500 ppm в расплаве и степени окисленности шлака по оксиду железа 3-20%, раскисление ведут после достижения содержания водорода ≤1,5 ррm, серы ≤0,005 мас. %, активности кислорода ≤100 ррm в расплаве и степени окисленности шлака по оксиду железа ≤0,2-0,8% и разливку ведут после достижения содержания водорода ≤1,2 ррm, серы ≤0,005 мас. %, активности кислорода ≤5 ррm в расплаве и степени окисленности шлака по оксиду железа ≤0,2%. Изобретение позволяет повысить чистоту металла по неметаллическим включениям, а также снизить склонность стали к флокенообразованию.

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству углеродсодержащих высококачественных сталей (корпусных, роторных, высокопрочных, броневых, подшипниковых, инструментальных, специальных).

Известен способ внепечной обработки стали, включающий выплавку металла, отсечку печного шлака при выпуске расплава в ковш с одновременной подачей шлакообразующей смеси и раскислением алюминием, определение содержания активности кислорода в расплаве, подачу расплава на внепечную обработку, дополнительное введение шлакообразующих материалов, присадку шлакообразующих материалов, окончательное раскисление, доводку по химическому составу, усреднительную продувку с вакуумированием, определение активности кислорода и содержания серы, модифицирование кальцийсодержащим материалом, разливку металла.

(RU 2427650, С21С 7/00, опубликовано 27.04.2011)

Недостатком известного способа является значительное содержание в стали неметаллических включений, в основном представленных корундом, силикатами, алюминатами и алюмосиликатами. Данные включения, имеющие значительный размер и неблагоприятную морфологию, могут снижать уровень вязкопластических свойств сталей и вызывать значительную анизотропию свойств. Кроме того, ряд образующихся неметаллических включений может снижать коррозионную стойкость сталей.

Наиболее близким по технической сущности является способ производства стали, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате с содержанием углерода более 0,03 мас. %, выпуск расплава в ковш с отсечкой шлака, вакуумную обработку в ковше, присадку шлакообразующих материалов, определение содержания кислорода в металле, раскисление кальцийсодержащими и алюминийсодержащими материалами, присадку легирующих материалов, продувку расплава инертным газом при вакуумировании и внепечной обработке, разливку металла. Известный способ повышает степень чистоты металла по неметаллическим включениям, исключает образования сотовых пузырей при кристаллизации стали, что позволяет вести разливку на машинах непрерывного литья.

(RU2353667, С21С 7/10, опубликовано 27.04.2009)

Недостатком известного способа является недостаточная в отдельных случаях глубина раскисления и потенциально высокое содержание азота и водорода, так как достаточная интенсивность вакуум-углеродного раскисления может не обеспечиваться, а остаточное содержание водорода и азота не контролируется. Кроме того, способ не обеспечивает достаточную чистоту металла по неметаллическим включениям, вследствие чего образующиеся при реализации известного способа неметаллические включения в виде алюминатов кальция снижают служебные характеристики стали.

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение чистоты металла по неметаллическим включениям, а также снижение склонности стали к флокенообразованию.

Технический результат обеспечивают тем, что способ производства стали включает выплавку металла с содержанием углерода более 0,03 мас. %, выпуск расплава в ковш с отсечкой шлака, присадку шлакообразующих и легирующих материалов, вакуумную обработку расплава в ковше, раскисление, присадку легирующих материалов и разливку, причем при выплавке металла, а также в процессе вакуумной обработки и перед разливкой определяют содержание водорода, серы, активность кислорода в расплаве и степень окисленности шлака по оксиду железа, а выпуск расплава в ковш ведут после достижения содержания водорода ≤5 ppm, серы ≤0,005 мас. %, активности кислорода 200-500 ррm в расплаве и степени окисленности шлака по оксиду железа 3-20%, раскисление ведут после достижения содержания водорода ≤1,5 ppm, серы ≤0,005 мас. %, активности кислорода ≤100 ppm в расплаве и степени окисленности шлака по оксиду железа ≤0,2-0,8% и разливку ведут после достижения содержания водорода ≤1,2 ppm, серы ≤0,005 мас. %, активности кислорода ≤5 ppm в расплаве и степени окисленности шлака по оксиду железа ≤0,2%.

Изобретение может быть проиллюстрировано следующим примером.

Сталь типа 15Х2НМФА выплавляют в сталеплавильном агрегате. При выплавке в расплав вводят основные легирующие компоненты стали (хром, никель, молибден, углерод) за исключением легкоокисляющихся компонентов: кремний, марганец, ванадий. Содержание углерода в конце плавки должно быть выше заданного на 0,03-0,12 мас. %.

Перед выпуском в ковш для внепечной обработки производят определение в расплаве содержания водорода, серы, активности кислорода, а также окисленности шлака по оксиду железа FeO.

Содержание водорода в расплаве перед его выпуском в ковш должно быть ≤5 ppm, содержание серы ≤0,005 мас. %, активность кислорода а0 200-500 ppm, а окисленность шлака по оксиду железа в пределах 3-20%.

В случае если указанные показатели не выполняются, то их достигают, используя стандартные методы рафинирования, причем раскисление на данном этапе проводят преимущественно раскислением шлака. После чего проводят выпуск расплава в ковш с отсечкой шлака.

В ковше наводят новый шлак и проводят вакуумирование расплава. В процессе вакуумной обработки расплава происходит вакуум-углеродное раскисления (ВУР) расплава с удалением газообразных продуктов раскисления. При этом в расплаве снижается активность кислорода, уменьшается содержание водорода и азота, а также уменьшается степень окисленности шлака по оксиду железа, что повышает чистоту металла по неметаллическим включениям, а также снижает склонность стали к флокенообразованию.

Критерием окончанием вакуумно-углеродного раскисления является достижение следующих показателей расплава и шлака: в расплаве содержание водорода должно быть ≤1,5 ppm, содержание серы ≤0,005 мас. %, активность кислорода а0≤100 ppm, а окисленность шлака по оксиду железа должна составлять 0,2-0,8%. Для достижения указанных показателей в шлак или в расплав могут дополнительно вводится углеродсодержащие материалы, может проводится повторное вакуумирование, в том числе и в сочетании с продувкой расплава аргоном, кислородом или аргон-кислородной смесью.

После вакуумно-углеродного раскисления в расплав вводят раскислители, причем в качестве раскислителей используют алюминий, и/или цирконий, и/или редкоземельные металлы (иттрий, неодим, празеодим).

Оптимальным является следующее соотношение массы раскислителей М при их совместном использовании:

MA1/MZr/2MY+Nd+Pr=(1±0,25)/(1±0,25)/2±0,5.

Окончанием раскисления является достижение следующих показателей расплава и шлака: в расплаве содержание водорода должно быть ≤1,2 ppm, содержание серы ≤0,005 мас. %, активность кислорода а0≤5 ppm, а окисленность шлака по оксиду железа ≤0,2%.

После достижения указанных показателей в расплав вводят легкоокисляющиеся компоненты: кремний, марганец, ванадий; производят модифицирование и микролегирование ниобием, цирконием, бором, редкоземельными металлами и производят разливку.

Введение в расплав раскислителей после достижения требуемых параметров расплава по водороду, сере, кислороду и шлака по степени его окисленности в сочетании с введением легкоокисляющихся компонентов стали обеспечивает дополнительное снижение содержания чистоты металла по неметаллическим включениям, в частности по силикатам.

Для корпусной стали типа 15Х2НМФА-А было достигнуто снижение загрязненности неметаллическими включениями до балла 0 (типично 2-3,5 для промышленных плавок). Единичные остаточные НВ представлены комплексными оксисульфидами благоприятной морфологии. Выплавленная с использованием способа по изобретению сталь обладает более высокими вязкопластическими свойствами, например получена критическая температура хрупкости для стали лабораторной выплавки не выше минус 90°С.

Способ производства стали, включающий выплавку металла с содержанием углерода более 0,03 мас. %, выпуск расплава в ковш с отсечкой шлака, присадку шлакообразующих и легирующих материалов, вакуумную обработку расплава в ковше, раскисление, присадку легирующих материалов и разливку, отличающийся тем, что при выплавке металла в процессе вакуумной обработки и перед разливкой определяют содержание водорода, серы, активность кислорода в расплаве и степень окисленности шлака по оксиду железа, при этом выпуск расплава в ковш ведут после достижения содержания водорода ≤5 ppm, серы ≤0,005 мас. %, активности кислорода 200-500 ppm в расплаве и степени окисленности шлака по оксиду железа 3-20%, раскисление ведут после достижения содержания водорода ≤1,5 ppm, серы ≤0,005 мас. %, активности кислорода ≤100 ppm в расплаве и степени окисленности шлака по оксиду железа ≤0,2-0,8%, а разливку ведут после достижения содержания водорода ≤1,2 ppm, серы ≤0,005 мас. %, активности кислорода ≤5 ppm в расплаве и степени окисленности шлака по оксиду железа ≤0,2%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству низкоуглеродистых демпфирующих сталей с внепечной обработкой и разливкой на установках непрерывной разливки стали.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при металлургической обработке металла в ковше вакуумного плавильного агрегата. С помощью по меньшей мере одного датчика корпусного шума, опосредствованно или непосредственно акустически связанного с ковшом, в котором помещается стальной расплав, принимают создаваемые в ковше акустические сигналы и используют в устройстве управления и аналитической обработки, имеющем реализованный в нем алгоритм для определения высоты или толщины и/или дифференциального отношения к времени высоты или, соответственно, толщины вспененного шлака, находящегося в ковше над ванной стального расплава.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали с применением методов ее внепечной обработки. В способе осуществляют отсечку печного шлака, выпуск металла в ковш, подогрев металла в печи-ковше и наведение высокоосновного шлака, десульфурацию металла, наведение низкоосновного шлака, вакуумирование, непрерывную разливку металла и непрерывное перемешивание металла аргоном.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для вакуумной обработки металлических расплавов с помощью продувочной фурмы. Продувочная фурма имеет наружную боковую поверхность, которая расположена вдоль продольной оси продувочной фурмы и внутри которой проходит кислородный канал, имеющий на конце выпуск для выхода кислорода.
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для получения низкоуглеродистых сталей с использованием установок вакуумирования стали в сталеплавильных цехах металлургических заводов.

Изобретение относится к области черной металлургии, в части производства особонизкоуглеродистых сталей с внепечной обработкой и разливкой на установках непрерывной разливки стали.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве нержавеющей мартенситной стали. Перед этапом электрошлакового переплава слиток подвергают дегазации в вакууме в состоянии жидкого металла в течение времени, достаточного для получения содержания водорода в упомянутом слитке после упомянутого этапа электрошлакового переплава менее чем 3 ppm.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при внепечном производстве металлов и сплавов в оксидных металлотермических процессах, протекающих за счет выделения тепла в химических реакциях восстановления металлов из оксидов или концентратов.

Изобретение относится к металлургическому оборудованию и может быть использовано на металлургических предприятиях при внепечном вакуумировании стали. Патрубок погружной состоит из металлической конструкции, футерованной огнеупорными кольцами и облицованной огнеупорным бетоном.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к облицовке стенки металлургической печи, выполненной в виде системы. Система содержит первую холодильную плиту и соседнюю вторую холодильную плиту.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству низкоуглеродистых демпфирующих сталей с внепечной обработкой и разливкой на установках непрерывной разливки стали.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения модифицированной лигатуры неодим-железо для постоянных магнитов неодим-железо-бор.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов, используемых для легирования стали. Сплав содержит, мас.%: ванадий 30,0-35,0; углерод 0,5-1,0; хром 8,0-10,0; ниобий 8,0-12,0; селен 0,5-1,0; железо - остальное.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для внепечной обработки металлургических расплавов с помощью порошковой проволоки. Порошковая проволока состоит из металлической оболочки и наполнителя из механической смеси порошков магния и пассивирующей добавки.

Изобретение относится к области металлургии, а конкретно к внепечной обработке жидкой стали в сталеразливочном ковше. Устройство для внепечной обработки жидкой стали в сталеразливочном ковше содержит верхний и по крайней мере один нижний электрод, токоподвод и трубопровод подвода инертного газа.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при внепечной обработке стали до получения стали с содержанием углерода менее 0,05 мас.%. Способ включает стадии образования шлака на расплавленной стали, доведения вакуума над комбинацией шлака и расплавленной стали до величины менее 5 мм рт.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали в дуговых электросталеплавильных печах. В способе осуществляют выплавку стали в печи, выпуск стали в сталь-ковш при температуре стали 1620-1690°С в течение 3-6 мин, во время выпуска присаживают карбид кальция в количестве 0,1-3,0 кг на тонну стали в стальных емкостях, содержащих карбид кальция в количестве 5-30 кг фракционным составом не более 30 мм, присаживают кремний и марганецсодержащие ферросплавы в количестве до 50 кг на тонну стали, известь в количестве до 12 кг на тонну стали, после чего сталь отдают на последующую внепечную обработку.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства высоколегированной стали в комплексе для производства стали с множеством производственных участков, включающих одну электрическую дуговую печь, ковшовую металлургическую печь и участок вакуумной дегазации.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве низкоуглеродистых сортов феррохрома. В способе используют шихту в виде гомогенезированной смеси измельченных материалов при соотношении (%): хромового концентрата, извести и ферросилиция 75% (45-44):(40-44):(15-12) соответственно, производят выпуск феррохрома из электропечи при содержании углерода 0,08-0,20% и его вакуум-кислородное обезуглероживание в ковше до содержания углерода 0,03-0,01%.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства нетекстурированной электротехнической листовой стали. Способ включает процесс вакуумного рафинирования (RH), причем процесс RH включает последовательное проведение стадии обезуглероживания, стадии раскисления алюминием и стадии добавления кальциевого сплава, при этом отношение промежутка времени между моментом времени для добавления алюминия на указанной стадии раскисления алюминием и моментом времени для добавления кальциевого сплава на указанной стадии добавления кальциевого сплава к промежутку времени между моментом времени для добавления алюминия на указанной стадии раскисления алюминием и конечным моментом времени процесса рафинирования RH составляет 0,2-0,8.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к легированию металлических расплавов, и предназначено для создания изделий из металла с заранее созданными свойствами. В способе осуществляют ввод легирующих металлов путем установки над металлическим расплавом высоковольтного электрода-стержня, выполненного из легирующих металлов и обращенного к расплаву острым концом, и формирования электроискровых разрядов между расплавом и упомянутым стержнем с равномерным распределением легирующих металлов на поверхности расплава в виде спиральных вихревых структур, образованных ионизированными микрокаплями от электроискровых разрядов. Изобретение позволяет равномерно распределять легирующие элементы на поверхности металлического расплава. 1 ил.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству углеродсодержащих высококачественных сталей, таких как корпусные, роторные, высокопрочные, броневые, подшипниковые, инструментальные, специальные. Способ включает выплавку металла с содержанием углерода более 0,03 мас. , выпуск расплава в ковш с отсечкой шлака, присадку шлакообразующих и легирующих материалов, вакуумную обработку расплава в ковше, раскисление, присадку легирующих материалов и разливку. При выплавке металла в процессе вакуумной обработки и перед разливкой определяют содержание водорода, серы, активность кислорода в расплаве и степень окисленности шлака по оксиду железа, а выпуск расплава в ковш ведут после достижения содержания водорода ≤5 ppm, серы ≤0,005 мас. , активности кислорода 200-500 ppm в расплаве и степени окисленности шлака по оксиду железа 3-20, раскисление ведут после достижения содержания водорода ≤1,5 ррm, серы ≤0,005 мас. , активности кислорода ≤100 ррm в расплаве и степени окисленности шлака по оксиду железа ≤0,2-0,8 и разливку ведут после достижения содержания водорода ≤1,2 ррm, серы ≤0,005 мас. , активности кислорода ≤5 ррm в расплаве и степени окисленности шлака по оксиду железа ≤0,2. Изобретение позволяет повысить чистоту металла по неметаллическим включениям, а также снизить склонность стали к флокенообразованию.

Наверх