Способ выплавки нержавеющих сталей

 

О П

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11 529629

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (51) M. Кл. (22) Заявлено 17.06.7 5 (21)2144311/22-0

С 21 С 5/52 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.01.7 8.Бюллетень № 3

Гасударственный камитет

Саватв Миннатраа СССР на делам нэааретений н аткрытнй (53) УДК 669.187,25 (088,8) (45) Дата опубликования описания 16.01.78 (72) Авторы изобретения

А. Ф, Старцев, Н. Т. Заоэерный; Ю. Г. Волович, Т. M. Бабков, С. С, Попов и P. И. Ринас

Днепропетровский металлургический институт и Запорожский эпектрометаплургический завод Йнепроспецсталь им. А, Н, Кузьмина. (71) Заявители (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НЕРЖАВЕЮШИХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к электрометаллургии стапи и может использоваться при выплавке легированных сталей в основных дуговых печах.

Способы выплавки нержавеющих сталей б в основных дуговых печах переппавом отходов с применением газообразного кислорода предусматривают проведение периодов плавления хромсодержашей шихты и продувки расплава газообразным кислоподом под 10 известково-силикатным шлаком lj.

Известен способ выплавки нержавеющих сталей, заключающихся в том, что дпя снижения угара хрома шлак периода плавления полностью скачивают с поверхности ме- 15 таила и начинают продувку ванны техническим кислородом. Образующийся во время продувки шлак непрерывно скачивают до снижения содержания углерода в пределах

0,15-0,30% $2(.

Скачивание шлака до начала и во время продувки расплава кислородом облегчает условия обезугпероживания,,однако при этом допускаются существенные потери хрома и марганца, суммарное содержание окислов, 2> которых в скачиваемом шлаке достигает

20-35 вес. % а количество шлака составляет 2,5-3% от веса расплава.

Кроме того, полное удаление шлака перед продувкой расплава кислородом и непрерывное скачивание его во время продувки способствует насыщению металла водородом, в результате чего возникает отбраковка стали по свищам, пятнистой пиквации, волосовинам" и другим дефектам.

Бель изобретения — увеличение извпечения хрома из шихтовых материапов при выплавке нержавеющих сталей.

Это достигается тем, что шпак периода плавления шихты раскисляют смесью металлокарбидного дросса силумина и известны в количестве 22,6-36,5 кг/т шихты, взятых в вессовых соотношениях 1:(1,9-2,1) и окачивают на 60-70% (отн.) перед продувкой расплава кислородом, в отличие от известного способа, согласно которому шлак периода плавления хромсодержашей шихты не раскисляют, полностью скачивают до начала продувки расплава кислородом и непрерывно скачивают во время продувки

529629

3, до снижения содержания в металле углерода в пределах 0,15-0;30%.

В период плавления хромсодержащей шихты хром окисляется окислами железа и кислородом газовой фазы в первую очередь до закиси хрома (Сс0), а затем - до окиси (С 0 ).

8 ись хрома в шлаковом расплаве образует нерастворимые тугоплавкие кристаллы хромшпинелидов, состав которых приближает-ро ся к монохромиту типа (Ca МЯ)С(О закись хрома в, жидкой силикатной части гетерогенного шлака образует ряд стабильных, трудновосстановимых силикатов хрома типа хсзр Ogler О .

В силу своих физико-химических свойств только глинозем (А f pe может одновременно замещать окись хрома в шпинельных группировках и закись хрома в силикатах хрома, Иля ограничения возникновения хро -pO содержаших комплексов и облегчения их разложения необходимо увеличить содержание глинозема в хромсодержащих, шлаках, а для восстановления хрома применять раскислите« ия, продукты реакций которых уменьшают 25 активную концентрацию кремнезема.

При вводе в магнеэиально-силикатный хромсодержаший шлак расчетно-необходимого количества глинозема (Ag>O>) и окиси кальция (СаО) образуется ряд легкоплавких 30 химически устойчивых соединений типа

СаО, NgO 5i Î, АfyO v создаются благоприятные термодинамические и кинетические условия для восстановления хрома и марган» ца из шлака при совместном раскислении его алюминием и кремнием.. Увеличение содержания глинозема до 18-20 вес.% в шлаковой системе СаО Mg0-8iO<, содержащей, вес.%:

СаО 36-40 40

&i 0< 28-33

М 30

5-12

Прочие окислы Остальное способствует эффективному разжижению шла; ка без добавки флюсов, так как в шлаке такого.соства при соотношениях, вес.%:

Сао АМ203 4 08

1,8- 2, О и

А2>О .Ь О существенно ограничено шпинелеобразование.) о

Карбиды кремния и алюминия улучшают кинетические условия восстановления хрома, марганца и желаза за счет интенсивного перемешивания толщи шлака газообразными продуктами расположения карбидов и снижеМ ния окислительного потенциала газовой фазы.

Металлокарбидный дросс является продуктом производства электротермического силумина и содержит ингредиенты в соот60 ношениях, вэс. % .

Алюминий 19-23

Кремний 1 0-18

Карбид кремния 9-12

Карбид алюминия 6-8

Глинозем 43-47

Кремнезем 1,5-3,5

Присадка в печь смеси извести и карбид ного дросса силумина обеспечивает сниже ние активности кремнезема и повышение раскислительной способности кремния и алюми ния, в резугьтате чего уменьшается содержание окислов хроМа в шлаке с 1 7-25 вес.% до

23 вес.%. При этом за счет уменьшения содержания окислов хрома, марганца и железа в шлаке количество его не превышает

2,5-3,8%,от веса металла.

Скачивание раскисленного известково глиноземистого шлака на 60-70% (ото перед продувкой расплава кислородом улучшает условия обеэуглерожицания, снижает угар хрома в период продувки, а оставшаяся достаточной толщины пленка известково глиноземисто о шлака, обладающего малой газопроницае мостью, обеспечивает надежное предбхранение металла от насыщения его водородом из газовой фазы во время продувки расплава кислородом.

Расход карбидного дросса силумина зависит от фактического содержания легкруюших элементов в шихтовых материалах и состава шлака периода плавления шихты.

После расплавления шихты, содержащей ингредиенты в следующих соотношениях, вес. %:

XPo M 8-15

Марганец 0,4-2

Кремний 0,4-0,7

Титан О, 03-0,4

Железо, никель и примеси .По 100 образовавшийся на металле шлак содержит, кг/т: с,о> 7,2-1 0,5

СгО 3,9-6,8

МпО 2,3-5,5

FeO 2,7-3,3 .ф4 О 7,9-9,7

Mg0 3,2-4, 1

< Òå 0х О, 05-0,47

AAf 0 0,32-0,38

В металлокарбидном дроссе силумина весовое соотношение кремния и алюминия равно 0,8.

По стехиометрическому расчету суммарный расход 0,8 кг кремния и 1,0 кг алюминия обеспечивает полное восстановление крома иэ 5,64 кг. Gf Î èëè из 7,56 кг

СгО, или марганца иэ 7,90 кг МпО, или железа из 8,00 кг Ф еО..

I1pHr êîýôôèöèåíòå использования алюми,ния и кремния, равном 0,7, для полного

529629

UHHHHH. Заказ 286/3 Тираж 716 Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 восстановления хрома, марганца и железа из соответствующих окислов шлака расход дросса сипумина составляет 7,80-11,7 О кг /т шихты, При содержании хрома в шихте от 8 до

15 вес.% и марганца до 2% суммарный расход карбидного дросса и извести должен составлять 22,6+6,5 кг/т, причем дпя более полного восстаноЬления хрома и по10 пучения высокоосновного легкоплавкого шлака, в котором соотношения (в sec.%)

Са0/А 20 и АХ20 /&(О равны соответственно 1,8-2,0 и 0,8, карбидный дросс силумина и известь tloJDKHbl браться," в весовых соотношениях 1: (1,9; 2, 1) .

В основных электропечах емкостью 3040 т при выплавке нержавеюших сталей типа 0,8 -12Х18Н10Т и 08Х13 проведены испытания предлагаемого способа выплавки нержавеющих сталей.

Выплавку производили следующим образом.

На подину печи, перед завапкой шихты девали 10-12 кг/т извести.

В конце плавлении до начала продувки расплава кислородом на шлак вводили 7,811, кг/т карбидного дросса в кусках раз» мером 0,5-250 мм и оставшуюся часть извести (5-10 кг/т).

Под действием тепла электротермических реакций окисления карбидного дросса и тепла электрических дуг раскиспитепьная смесь через 3-4 мин расплавлялась и шлак приобретал высокую жидкоподвижность. Ш ак и р металл перемешивали гребками и электромагнитным перемешиванием, после чего его скачивали на 60-70% непосредственно перед началом продувки расплава кислородом. Содержание окислов хрома в шлаке снижалось с 17-25 aec> % до 2-3 вес % через 1215 мин после ввода в печь раскиспительной смеси из извести и метацпокарбидного дросса силумина. Содержание хрома в первой нробе металла, отобранной в момент интен- 5 сивного загорания углерода, а также в пробе, отобранной в конце продувки,1 повышалось на 1,0-1,3 абс. % по сравнению с ппавкими, выплавленными по сушествуюшей технологии с вводом в расплав перед началом про 50 дувки 10-12 кг/т сипикохрома и скачиванием шпака до начала и во время продувки, Содержание окислов марганца в шлаке снижалось с 3-10 вес. % до О,d-2 вес. %.

Продувка расплава кислородом под известково-глинистым шпаком проводилась по установленному в цехе режиму и сокращалась на 4-6 мин. Шлак сохранял высокую жидкоподвижность до конца продувки расплава кислородом, а шлаковый пояс хромомагнезитовой футеровки печи практически не разрушался, что объясняется уменьшением образования хромошпинепидов в шлаке и ,.иижением агрессивного воздействия кремяекислоты шпака на хромомагнеэитовую футеровку печи.

Использование данного способа выплавки нержавеющих сталей в основных дуговых печах по сравнению с сушествуюшим способом повышает извлечение хрома из шахты с 85-88% до 94-95 (от, марганца с

50-55 % до 70-75 (от ф, снижает угар шихты с 10-12% до 7,5-8,0 %, сокрашает длительность периода продувки расплава киев лородом на 4--6 мин и уменьшает разрушение футеровки лечи; позволяет упучшить технико-экономические показатели выплавки и получить экономический эффект более

4 руб. на тонну стали; утилизация металпокарбидного дросса эпектротермического силумина позволяет уменьшить потери алюминия и кремния в количестве 1000-1200 тонн в год в виде шлаковых отходов.

Формула изобретения

Способ выплавки нержавеюших сталей переплавом отходов с применением газообразного кислорода в основных дуговых печах, вкпючаюший расплавление шихты, скачивание шлака, продувку расплава кислородом, о т и и ч а ю ш и и с я тем, что, с цепью увеличения извлечения хрома из шихты, шлак периода плавления раскиспяют смесью матаппокарбидного дросса силумина и извести в количестве 22,6-36,5 кг/т шихты, взятых в весовых соотношениях 1:(1,9ф

2,1), и скачивают 60 70 % перед продувкой расплава кислородом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Еднерап Ф. П, Электрометаплургия стали и ферросплавов М., Металпургиздат, 1963, с. 215.

2. Авторское свидетельство СССР

N 349028, М.. кп. С 21 с 5-/52, 27. 03.7 О,