Одношлаковый процесс выплавки нержавеющих стелей

 

ОП ИОАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (11) 602560 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 2 6.05.7 6 (21) 2 364997/2 2-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.

С 21 С 5/52

Государственный комитет

Совета Иинистроа СССР па делан изобретений н открытий (43) Опубликовано15.04.78.Бюллетень № 14 (53) УДК 669.187.25 (088.8) (45) Дата опубликования описания 1т, Ы. <8. (72) Авторы изобретения

A. Ф. Старцев, Н. Т. Заозерный, С. С. Попов, Т. N . Бабков, А. Т. Перевяеко, Г. Д. Данченко и А. B. Губенко

Запорожский индустриальный институт (71) Заявитель (54) ОДНОШЛАКОВЫЙ ПРОЦЕСС ВЫПЛАВК11

НЕРЖАВЕЮШИХ СТАЛЕ11

Изобретение относится к электрометаллургии стали и может быть использовано при выплавке легированных сталей в основных дуговых печах.

Способы выплавки нержавеющих сталей в основных дуговых печах переплавом отходов с применением газообразного кислорода одношлаковым процессом предусматривают восстановление окислительного шлака в печи и проведение доводки металла под восстановленным известково-силикатным шлаком с последующим 10 раскислением стали в печи или в ковше.

Известен способ выплавки нержавеющих сталей в основных дуговых печах переплавом отходов с применением кислорода одношлаковым процессом, заключающийся в том, что. с целью повышения извлечения хрома и сокраще- ния длительности плавки, после продувки расплава кислородом в печь присаживают до ввода феррохрома известь (25 — 35 кг на 1 т расплава), кусковой 45% — ный ферросилиций в количестве 28 — 50 кг/т; во время плавления феррохрома и в дальнейшем шлак раскисляют порошком 65%-ного ферросилиция (8 кг/т); после расплавления феррохрома металл раскпсляют в печи кусковым алюминием (1 кг/т); конечное раскисление металла производят алюминием (1 кг/т), присаживаемым на струю прп 25 выпуске плавки или в ковш вместе с ферротитаном перед выпуском плавки.

Повышение расхода извести до 35 кг/т и раскислптелей до 50 кг/т позволяет получить перед выпуском плавки достаточно раскисленный шлак, в котором суммарное содержание окислов железа, марганца и хро»a составляет

7 — 12 /о, а сквозное извлечение хрома при выплавке нержавеющих сталей без скачивания окислитсльного шлака повышается на 6—

12 отн. o.

Однако прп таком способе выплавки нер>кавеющих сталей увеличение расхода извести до 35 кг/т для повышения основного шлака спосооствует значительному насыщению металла водородом (особенно в летнее время года) н увеличению отбраковки металла по поверхностным дефектам, в результате чего допускаются существенные потери дорогостоящего металла в стружку при переобдирке проката; снижается производительность печи на 10 — 20 мин за счет удлинения периода шлакообразования.

Большой расход кремнийсодержаших раскислителей (28 — 50 кг т) увеличивает содержание кремния в металле до 0,70 — 0,80%, который сушественно понижает плас- .ческие свойства нержавеющих сталей и увеличивает отбраковку металла на первом переделе по «рванинам», о02560 а при производстве тонкостенных труб -- по внутренним «пленгм>;.

Большой расход дефицитного 65%-ного ферросилиция (8 кг/т). необходимость применения дефицитного и дорогостоящего порошкообразного алюминия.

Большая кратность шлака (олее 7 /о от веса металла) с содержанием 7 — 12% тяжелых окислов снижает усвоение титана с 50 — 60 /о до 30 — 45% и не позволяет обеспечить стабильное получение химсостава нержавеющих сталей с узким пределом содержания хрома и титана особенно при использовании для легирования стали отходов производства металлического титана.

1делью изобретения является улучшение качества стали и снижение расхода дорогостоягцих ферросплавов и раскислителей.

Поставленная цель достигается тем, что шлак окислительного периода раскисляют шлаком электротермического силумина в количестве 8,00 — 10,20 кг на 1 т расплава при соотношении извести, ферросиликохрома и шлака с силумина 1,00:0,67 — 0,71:0,66- — 0,76, шлак дополнительно раскисляют порошком 65%-ного ферросилиция в количестве 2,0 кг/т, и плавку сливают при одновременном легировании в ковше стали титаном и раскислении металла кусковым алюминием (1 кг/т) в отличие от известного способа выплавки нержавеющих сталей одношлаковым процессом, согласно которому после продувки расплава кислородом в печь присаживают известь (25 — 35 кг/т), 45 /о-ный ферросилиций (28 — 50 кг/т), во время плавления феррохрома и в дальнейшем шлак раскисляют порошком 65%-ного ферросилиция (8 кг/т), после расплавления феррохрома металл раскисляют в печи кусковым алюминием (1 кг/т), конечное раскисление металла, не легированного титаном, производят кусковым алюминием (! кг/т), присаживаемым на струю при выпуске плавки, а стали, легированные титаном, присадкой норошкообразного алюминия (1 кг/т) в ковш вместе с ферротитаном перед выпуском плавки.

В период продувки хромсодержащего расплава кислородом окись хрома (Сг.ОЗ) образует в шлаке нерастворимые тугоплавкие кристаллы хромшпинелидов состава (СаО, Mg0, FeO) Сг,О з, черезмерно загущающие шлаки, а закись хрома (CrO) в силикатной части гетерогенного шлака ооразует ряд трудновосстановимых силикатов хрома состава типа хСГО, gSiO . Повышение основности шлака путем увеличения расхода извести до 25 — 35 кг/т приводит к образованию в реальных условиях электроплавки хромитов кальция типы хСаО, уСг20З, снижающих реакционную способность шлака. B силу физико-химических свойств глинозем (A!рО ) может Одновременно замещать окись хрома в шпинельных группировках, в хромитах кальция и закись хрома в силикытах хрома. Учитывая это, для ограничения возникновения хромсодержащих комплексов и облегчения их разложения необходимо увеличить содержание глинозема в хромистых шлаках при соответствующем уменьшении содержания Окиси кальция, а для 00лее ПОлного и ускоренного восстановления из шлака хрома, марганца и железа применять алюминии, продукт которого (А1,0 ) существенно уменьшает

5 активную концентрацию кремнезема (SiO ) и повышает раскислительную способность кремния. Введение в состав магнезиально-силикатного хромсодержащего шлака, алюминия, глинозема и криолита в виде шлака электротермического.силумина, необходимого количества кре10 миня и окиси кальция позволяет значительно ускорить шлакообразование и создать благоприятные термодинамические и кинематические условия для быстрого и полного восстановления хрома, марганца и железа при совместном раскислении шлака алюмиHèåì и кремнием.

Увеличение содержания глинозема (А! О ) до

28 — 33 вес.% в шлаке, содержащем. вес.%: .

СаО 28 — 33, SiO, 28 — 33, NgO 10 — 15, способствует эффективному разжижению хромсодержащего шлака. Шлак такого состава при щ весовых соотношениях SiO : А!;О . СаО= 1,00:

: 0,85 — 1,00: 1,00 — 0,85 имеет температуру плавления 1450 — 1480 С. Легкоплавкие известковые алюмосиликатные шлаки обладают высокой реакционной способностью инициируют переход серы из металла в шлаковую фазу, обладают меньшей газопроницаемостью, чем известковосиликатные, способствуют повышению и стабилизации усвоения титана.

Снижение расхода извести в период рафинировки с 25 — 35 кг/т до 10,5 — 15,5 кг/т за

30 счет соответствующего увеличения содержания глинозема (А1,0 ) в шлаке уменьшает насыщение металла водородом.

Шлак электротермического силумина содержит ингредиенты в соотношениях, вес. /о. алюо/ . миний 25; кремний 8; глинозем 55, криолит 5;

35 остальное железо, марганец и титан до 100.

Введение на шлак окислительного периода шлака силумина и ферросиликохрома с добавкой извести ускоряет шлакообразование, обеспечивает снижение активности кремнезема и повышает раскислительную способность кремния, в результате чего содержание окислов хрома в шлаке через 10 — 12 мин после ввода раскислителей сйижается с 28 — 35 вес.% до

3 — 4 вес.%

Дополнительная обработка шлака порош45 ком 65%-ного ферросилиция позволяет довосстановить из шлака хром, марганец, железо и поддерживает достаточную его жидкоподвижность до выпуска плавки. При этом содержание кремния в металле устойчиво сохраняется в п редел а х 0,25 — 0,35%.

Расходы шлака силумина, ферросиликохрома и порошка 65О/р-ного ферросилиция зависят от фактического содержания в шихте лекоокисляющихся элементов, состава футеровки печи и окисленности расплава после продувки его га55 зообразным кислородом.

При выплавке нержавеющих сталеи переплавом отходов с применением кислорода в основных электропечах, имеющих хромо-магнезитовую футеровку свода и стен, магнезитохромитовую подину, после продувки расплава, со60 держащего вес.%: хром 8,0 — 14,0; марганец

602560

0,3 — 2.0; кремний 0,3 — 0,5; железо 70,5 — -91,0, образовавшийся шлак содержит, кг/т расплава:

Ct О. 6,5 — 9,4; СгО 5,3 — 6,8; МпО 3,1 — 3,7;

FeO 3,6 — 2,8; SiO 2,5 — 3,2; МдО 3,6 — 5,2:

А1.>О ° 0,2 — 0,5; СаО 0,4 — 0,5; другие окислы

0,4 — 0,9. При коэффициенте использования кремния для раскисления шлака и металла равном 0,85 для полного восстановления железа, марганца и хрома из окиси хрома и для введения в сталь 0,25 — 0,35 вес.% кремния суммарный расход его по стехиометрическому рас- 10 чету составляет, кг/т расплава: (2 5 — 3, б) (3,1 — 3,7) (6,5 — 9,4) 5-35)

0,85

= 6,T — 3,7

Для восстановления хрома из закиси хрома расход шлака силумина при коэффициенте использования алюминия равном 0,7 составля,(, НЮ=М :йй:.В2—

3,3. 2 5.? д

Расход ферросиликохрома, содержащего

50 вес.% кремния, с учетом кремния, внесенного силумина, порошком 65%-ного ферросилиция и малоуглеродистым феррохромом, составляет, кг/т расплава: (6,7 — 5,7) — (Ъ, I — 3,3). 10 О

Подтвержденные практикой рекомендованные расходы извести, ферромиликохрома и шлака силумина, удовлетворяю цие условиям полного восстановления хрома и получения легкоплавкого, реакционноспособного шлака при ми- З0 нимальной его кратности обосновываются расчетом. Г1ри содержании хрома в штанге в пределах 8,0 — 14,0 вес.% расходы шлака электротермического силумина и ферросиликохрома (ФСХ) 50/40 должны составлять 8,00 — 10,20 и 7,20 — 10,80 кг/т расплава соответственно.

Для более полного и быстрого восстановления хрома и получения легкоплавкого известково-алюмосиликатного шлака, в котором соотношения, вес.% SiO: А1 0 ..: СаО = 1,00: 40

: 0,86 — 0,98: 0,85 — 0,99, отношения расходов из вести, ферросиликохрома и шлакаэлектротермического силумина должны быть в пределах 1,00: 0,67 — 0,71: 0,66 — 0,76. Для получения в готовом металле рекомендуе45 мого содержания кремния в пределах 0,40—

0,50 вес.Р/р расчетный расход порошка

65%-ного феррос илиция для обработки шлака должен состовлять 2 кг/т расплава.

Выплавку нержавеющих сталей типа 0,3—

12Х18Н10Т, 08 — 10Х17Н1ЗМ2МЗТ, 08 — 40X13 и других одношлаковым процессом производят следующим образом. Образовавшийся во время плавления шихты шлак удаляют на 70—

80% перед продувкой расплава кислородом.

После продувки расплава отбирают две пробы металла на углерод, хром, никель и другие элементы, в печь вводят в первую очередь ферросиликохром (7,20 — 10,80 кг/т расплава), затем на шлак присаживают 5,0 — 7,0 кг/т шлака силумина и известь в количестве 7,0 — 10,0 кг/т. 60

Непосредственно после ввода раскислительной смеси в металл вводят отходы соответствующhx марок сталей для охлаждения расплава и расчетное количество феррохрома. Печь включают нг пониженную мощность, Во время плавления феррохрома на шлак дают порошок 65Р/р-ного ферросилиция (1,0 — 1,5 кг/т(, шлак и металл перемешивают в течение 10 — 15 мин. Г1осле перемешивания отбирают пробу металла на углерод, марганец, кремний, а.в необходимых случаях на хром, никель и другие элементы, замеряют температуру металла, которая должна быть в пределах 1600 — 1630 С, и в расплав вводят корректирующую добавку, величину которой определяют по результатам анализа двух проб, отобранных в конце продувки расплава кислородом. Корректировку химсостава метал1а по храму производят на 0,20 — 0.40% ниже нижнего предела. Металл при необ..одимости подогревают, на шлак вводят порошок 65%-ного ферросилиция (0,5 — 1,0 кг/т), металл и шлак перемешивают. За 5--7 мин до выпуск» Ilл»вки в печь вводят зарезервированную часть шлак» электротермического силумина (3,00- — 3,20 кг/1) и извести (3,50 — 5,50 кг/т), шлак перемешивают при включенном токе в течение 2- — 3 мин.

Для разжижения шлака за 1 —" мин до выпуска плавки в печь вводят плавиковый шпат или флюоритовый концентрат (1,5 — ?,0 кг/т).

Для легирования стали титаном используют

70%-HblH ферротитан или QTxolbl мета11Hч ского титана, которые присаживают в ковш перед выпуском плавки вместе с кусковым алюминием (1.,0 кг/т).

Благодаря использованию предлагаемого способа выплавки нержавеюши. сталей в основных дуговых печах переплавом отходов одношлаковым процессом уменьшается газонасыщенность металла водородом за счет снижеш я р»схода извести и проведения периода рафинировки под известково-глиноземистым шлаком, в результате чего сокращается отбраковка металла: снижается расход порошкоооразного алюминия на 1 — 2 кг/т, порошка 65 /J-ного ферросилиция в 2 — 4 раза. 45р/„ -ного ферросилиция (силикохрома) на 20- — 30 кг/т: сокращается длительность плавки на 20 ——

25 мин; повышается и стабилизируегся усвоение титана с 30 — 45Р/р до 50 — 60Р/р.

Формула нзобретеная

Одношлаковый процесс выплавки нержавеющих сталей, включающий продувку расплава кислородом, раскисление шлака окислительного периода, раскисление металла и легирование стали титаном в ковше, отлачаюи айгя тем, что, с целью улучшения качества металла и снижения расхода дорогостоящих ферросплавов и раскислителей, шлак окислительного периода раскисляют шлаком электротермического силумина в количестве 8,00 — 10,20 кг на 1 т расплава при соотношении извести. ферросилико602560

Редактор E. Кугучева

Заказ.1771/24

Составитель С. Петрухин

Техред О. Луговая Корректор Д. Мельниченко

Тираж 71б Подписное

11НИИПИ Государственного комитета Говета Министров ГССР по делая изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-3,;, Раушская наб. д, 4/5

Филиал Г1ПГ1 «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 хрома и шлака силумина 1,00:0,67 — 0,71:0,66—

0,76 и.шлак дополнительно раскисляют порошК0М 65 /о-ного ферросилиция (2 кг/т металла), затем плавку сливают.