Способ производства стали

 

. сьооюзнай о-тех ниче =ч1ВИВ м аиц 5А

ОПИСАНИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.03.77 (21) 2464827/22-02

Кл.в

С 21С 5/56 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05.79. Бюллетень № (45) Дата опубликования описания 30.05.7

К, 621.365.91 (088.8) ло делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения А. И. Щербаков, А. Г. Шалимов, Ю. В. Чернов, Л. М. Осипова, В. А. Бояршинов, В. В. Покидышев, Ю. В. Погуляев, В. А. Дятлов, В. С. Тальянцев, Н. К. Житков, Н. Н. Горохова и А. Б. Сергеев

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. П. И. Бардина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам получения стальных слитков вакуумным дуговым переплавом.

В последние годы все большее распространение получают стали, легированные азотом и элементами, значительно испаряющимися в вакууме (марганец, магний и другие). Стали подобного типа обычно выплавляют в открытых электропечах с легированием азотом и легкоиспаряющимися элементами и в ряде случаев переплавляют в вакуумных дуговых печах.

При переплаве в вакууме сталей, легированных азотом и элементами с высокой упругостью пара, значительно изменяется химический состав металла.

Металл, имеющий в своем составе около

0,2% азота, после вакуумного дугового переплава в кристаллизаторе диаметром

480 мм содержит его 0,06 — 0,09%. Потеря марганца при повышенном сго содержании в исходном металле — 30 — 40 /с.

Известны способы переплава азотсодержащих сталей и сталей, легированных легкоиспаряющимися элементами в вакуумной дуговой печи в среде инертных и активных газов (1). Такой способ заключается в подаче определенного количества смешанных в заданной пропорции азота и инерционного газа в зону электрической дуги.

5 Известен также способ производства малолеги ров а нных хр омом арганцеванадиевой стали в тигле под давлением не более

1 ати, куда подают смесь нейтрального газа и азота (2). Оба способа обладают су10 щественными недостатками: ухудшается видимость жидкой металлической ванны, что приводит к.нарушению технологического процесса (трудно поддерживать заданную длину дуги и определять момент окон15 чания плавки); ухудшается рафинирование переплавляемого металла.

Известен также способ переплава в вакуумной дуговой печи расходуемых электродов в среде инертных и активных газов

20 при давлении 0,1 — 760 мм рт. ст. (3). Способ заключается в том, что давление газа плавно повышают по мере понижения тока. В печь могут напускать инертный или активный газ под давлением 0,1 — 760 мм

25 рт. ст., а весь процесс переплава, кроче периодов разведения процесса и выведения усадочной раковины ведут под вакуумом.

665009

Однако в процессе по известному способу не удается получать металл с заданным химическим составом по азоту; в начальный и конечный периоды плавки ухудшается видимость поверхности жидкой металлической ванны.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ переплава в вакуумной дуговой печи расходуемых электродов, легированных азотом и элементами с высокой упругостью пара в среде аргона или азота j4). Плавку ведут в застойной или проточной атмосфере азота или аргона.

Давление азота под расплавом поддерживают в пределах 5 — 50 мм рт. ст., а аргоном до 1 ати.

Однако известный способ переплава обладает существенными недостатками: при переплаве в атмосфере газа, даже с использованием проточной атмосферы в указанных пределах ухудшается видимосгь поверхности жидкой металлической ванны; при переплаве в атмосфере газа ухудшается качество выплавленного металла изза повышенного давления газа под расплавом; уменьшается выход годного вследствие того, что трудно определить момент окончания плавки (в силу плохой видимости) и, как правило, плавка заканчивается с большим недоплавом.

С целью улучшения визуального наблюдения за процессом плавки электрода, улучшения рафинирования металла, повышения качества слитка и выхода годного, по предлагаемому способу переплав расходуемых электродов осуществляют в вакуумной дуговой печи в атмосфере инертных, активных газов и их смесях при давлении

1 — 760 мм рт. ст.; в процессе переплава периодически через 5 — 60 мин проводят напуск газов до давления, составляющего

1,05 — 1,3 рабочего с последующим понижением давления до заданного рабочего значения, при этом время напуска газов и его откачка до заданного рабочего давления составляет 4 — 10 мин.

Выбранные пределы кратковременного изменения давления (1,05 — 1,3 рабочего) позволяют эффективно рафинировать металл и улучшить визуальное наблюдение за процессом при переплаве в ВДП в атмосфере газов разных сталей и сплавов по сравнению с их переплавом при постоянном давлении.

При кратковременном увеличении давления меньше, чем до 1,05 рабочего не происходит улучшения видимости поверхности жидкой ванны. Увеличение давления до значения 1,05 рабочего используют для сталей, чувствительных (с точки зрения возникновения послойной кристаллизации) к изменению мощности дугового разряда (12Х2Н4А, ЗОХГСА и др.). Для сталей менее чувствительных к изменению мощно5

15 0

65 сти дугового разряда (ЭП126, Х18Н10Т) можно использовать большие значения кратковременного увеличения давления и, следовательно, более эффективно повысить видимость поверхности жидкой ванны. Однако кратковременное увеличение давления до значения более 1,3 рабочего может привести к образованию в слитках, даже малочувствительных сталей, грубой послойной кристаллизации, являющейся недопустимым дефектом в слитках ВДП и снижению степени рафинирования металлаа.

Изменение давления инертного и активного газа rro предлагаемому способу показано на графике (давление Р, время — т, период — Т).

В результате такого способа переплава происходит улучшение рафинирования металла, повышается видимость жидкой металлической ванны, увеличивается выход годного.

Пример 1. Переплав сталей и сплавов типа Х18Н10Т, ЭП126 и др. Объем печи откачивают до давления 1 10 — мм рт. ст.

После наведения жидкой мсталлической ванны в печь напускают азот или аргон до заданного давления. Затем периодически через 5 мин проводят напуск азота или аргона до давления, составляющего 1,3 рабочего, с последующим понижением давления до заданного рабочего значения. Время напуска газов и его откачка до заданного рабочего давления 4 мин. При этом на 10 — 15О/о уменьшается содержание газов и неметаллических включений по сравнению с металлом, выплавленном без периодической откачки.

Пр имер 2. Переплав сталей и сплавов типа ЗОХГСА, 12Х2Н4А и др.

Объем печи откачивают до давления

1 10 — мм рт. ст. После наведения жидкой металлической ванны в печь напускают азот или аргон до заданного давления. Затем периодически через 60 мин проводяг напуск азота или аргона до давления, составляющего 1,05 рабочего, с последующим понижением давления до заданного рабочего значения. Время напуска газов и его откачка до заданного рабочего давления 10 мин. При этом на 10 — 15О/О уменьшается содержание неметаллических включений и происходит снижение концентрации водорода на 30 — 50 /О по сравнению с металлом, выплавленном без периодической откачки.

Использование изобретения обеспечивает по сравнени|о с существующим способом следующие преимущества: улучшается видимость жидкой металлической ванны; повышается качество наплавляемого слитка; увеличивается выход годного на 5 /о.

Способ опробован на лабораторных установках в ЦНИИЧМ и на промышленных

665009

Составитель А. Щербаков

Текред А. Камышникова

Редактор А. Соловьева

Корректоры: О. Тюрина и P. Беркович

Заказ 1040/7 Изд. Ко 332 Тираж 657 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 печах Челябинского и Златоустовского металлургических заводах.

Формула изобретения

Способ производства стали в сталеплавильном перепл авном агрегате, например, в вакуумной дуговой печи, включающий переплав расходуемого электрода в атмосфере активных, инертных газов и их смесях при давлении 1 — 760 мм рт. ст., отл и ч аю шийся тем, что, с целью улучшения визуального наблюдения за процессом плавления электрода, улучшения рафинирования металла, повышения качества слитка и выхода годного, в процессе переплава периодически через 5 — 60 мин проводят напуск газов до давления, составляющего 1,05 — 1,3 рабочего с последующим понижением давления до заданного рабочего значения, при этом время напуска га5 зов и откачки их до рабочего значения составляет 4 — 10 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3257197, кл. 75 — 12, 10 1966.

2. Патент Чпонии № 15501, кл. 10А321, 1964.

3. Авторское свидетельство СССР № 357240, кл. С 21С 5/56, 1972.

15 4. Патент США № 3248210, кл. 75 — 10, 1966.