Способ выплавки быстрорежущей стали

 

1п16706! 8

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респуолик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.05.77 (21) 2486310/22-02 с присоединением заявки № (51) М. К..

С 21С 5/52 по делам изобретений (43) Опубликовано 30.06.79. Бюллетень № 24 (53) УДК 669.18.27 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 30.06.79 (72) Авторы изобретения

Н. Т. Заозерный, А. И. Хитрик, А. М. Швец, Ю. П. Пляцковский, А. С. Соколов, В. А. Ковалев и С. Ю. Орлова

Запорожский индустриальный институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к электрометаллургии стали и может быть использовано при выплавке в основных электропечах специальных сплавов и шихтовой заготовки, легированной молибденом. 5

Способы выплавки быстрорежущих сталей предусматривают введение в состав шихты извести, шамотного боя или вольфрамового концентрата, для восстановления которого после расплавления шихты 10 применяют ферросилиций, молотый кокс или карбид кальция (1).

Известны способы выплавки сталей, предусматривающие присадку карбида кальция в процессе выпуска плавки в свобод- 15 ном состоянии (2) и в смеси с алюминием (3).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ выплавки быстрорежущих 20 сталей, согласно которому в завалку вводится трехокись молибдена в количестве до

30 кг/т, а шлак после расплавления шихты раскисляют карбидом кальция в количестве

1 — 3 кг/т в смеси с известью, порошками 25 ферросилиция и силикокальция (4).

Раскисление шлака и металла карбидом кальция, ферросилиция (2 — 3 кг/т) и силикокальция (2 — 3 кг/т) в смеси с известью (3 — 5 кг/т) позволяет получать быстроре- 30 жущую сталь удовлетворительного качества с минимальными потерями ванадия и хрома только при выплавке с применением ферромолибдена.

Однако наличие в завалке повышенного количества трехокиси молибдена (МоОз) при выплавке быстрорежущих сталей переплавом отходов резко ухудшает техникоэкономические показатели выплавки и передела этих сталей. Присадка МоОз в завалку в количестве до 70 кг/т способствует резкому увеличению угара ванадия и хрома, насыщению подины кислородом, ухудшению качества стали и снижению выхода годного в процессе горячей деформации.

Металл, выплавленный с повышенным количеством трехокиси молибдена, имеет более высокую концентрацию кислорода и минимальное количество остаточного содержания алюминия, что свидетельствует о недостаточной раскисленности быстрорежущей стали.

Снижение указанных показателей выплавки быстрорежущих сталей с трехокисью молибдена объясняется следующими причинами. Температура плавления МоОЗ составляет 795 С. Поэтому задолго до расплавления шихты трехокись молибдена начинает плавиться и стекать на подину печи, что приводит к насыщению ее кислоро670618 (1) (2) 3 дом. Более высокое содержание кислорода в нижних частях сталеплавильной ванны после усреднения металла в ковше приводит в конечном итоге к повышению концентрации кислорода в слитке, снижению горячей пластичности и выходу годного в процессе деформации.

В виду отсутствия в завалке раскилителей, кроме компонентов расплавленного металла, восстановление трехокиси молибдена происходит за счет ванадия и хрома. Последние переходят в шлак в виде окислов, содержание которых достигает 10 — 22 /о в зависимости от количества трехокиси молибдена в завалке.

Восстановление указанных окислов кремнийсодержащими раскислителями затрудняется из-за образования силикатов хрома и ванадия. Реакция восстановления ванадия и хрома практически не развивается, так как продуктами реакций

2Cr,О, + 3 (Si = 4 Cr (+ 3S10, 2VдО + 5 $1 (: 4 ) V + 5ЯОа является кремнезем, что по законам термодинамики не позволяет развивать названные реакции взаимодействия в сторону образования ванадия и хрома.

Более рациональным является технологический процесс, который обеспечивает восстановление трехокиси молибдена по мере расплавления шихты и не допускает окисления ванадия и хрома.

Целью изобретения является снижение потерь легирующих элементов в период плавления и повышение выхода годного в процессе горячей деформации.

Это достигается тем, что в завалку вводится карбид кальция и трехокись молибдена, взятые в весовых соотношениях 1: 1,9—

2,0 в следующей последовательности карбид кальция, трехокись молибдена и металлическая часть шихты, в отличие от известного способа, согласно которому в завалку присаживают трехокись молибдена до 30 кг/т без восстановителей, а затем, после полного расплавления шихты, шлак раскисляют карбидом кальция в количестве 1 — 3 кг/т в смеси с порошками ферросилиция, силикокальция и извести.

Последовательная присадка карбида кальция и трехокиси молибдена предохраняет подину печи от переокисления. Расплавленная трехокись молибдена в этом случае стекает на слой карбида кальция, в результате чего происходит ее восстановление по реакции

МоО, + СаС, =- Мо+ СаО+ 2СО. (3) В результате частичного или полного восстановления трехокиси молибдена умень10

60 шается окисление ванадия и хрома, а содержание их окислов в шлаке после расплавления шихты снижается в 2 — 3 раза.

Присадка карбида кальция на подину печи увеличивает также усвоение молибдена сталеплавильной ванной. Это связано с тем, что продуктом взаимодействия трехокиси молибдена и карбида кальция является газообразная окись углерода. Окислы молибдена — летучие соединения, температура начала возгонки которых составляет около 700 С. Присутствие окиси углерода в атмосфере печи резко уменьшает окислительный потенциал газовой фазы и снижает скорость испарения трехокиси молибдена.

Расход карбида кальция зависит от количества трехокиси молибдена в завалке и определяется стехиометрическим расчетом реакции (3). Молекулярные веса МоОз и

СаС равны 144 и 64 весовых единиц соответственно, соотношение молекулярных весов равно 2,25, т. е. каждая весовая единица карбида кальция теоретически восстанавливает 2,25 весовых единицы трехокиси молибдена. Под действием влаги газовой фазы происходит частичное разложение карбида кальция, и степень его использования понижается до 85 — 90%. В связи с этим количество восстановленной трехокиси молибдена уменьшается на 10 — 15o и составляет 2,25 (0,85 — 0,90=1,9 — 2,0). Поэтому соотношение карбида кальция и трехокиси молибдена в завалке принимаем равным

1; 1,9 — 2,0.

Способ выплавки быстрорежущей стали с трехокисью молибдена в основных дуговых электропечах переплавом отходов осуществляется следующим образом.

После выпуска предыдущей плавки и заправки печи магнезитом непосредственно на подину печи производится присадка карбида кальция и трехокиси молибдена при их соотношении 1: 1,9 — 2,0, после чего заваливают металлическую часть шихты, Указанный способ выплавки опробован в промышленных условиях завода «Днепроспецсталь» при выплавке быстрорежущей стали Р6М5 в электропечи емкостью 18 т.

В качестве шихты использовали собственные отходы из кузнечного цеха, шихтовую заготовку с молибденом и углеродистые отходы. Недостающее количество молибдена вводили в виде трехокиси молибдена. Содержание трехокиси молибдена в завалке колебалось от 180 кг до 1440 кг, а расход карбида кальция от 95 до 740 кг. Данные по выплавке стали Р6М5 по наиболее распространенным шихтовкам в цехе представлены ниже:

670618

180 320 800 1440

95 165 410 740

2,0 1,95 1,95 1,95

Расход трехокиси молибдена, кг

Расход карбида кальция, кг

Отношение МоО,.: СаС, Содержание в шлаке (вес. %.):

6,21 окиси кальция

19,88

22,36

10,62

21,30 закиси железе окиси хрома

10,81 окиси ванадия

Содержание кислорода в сорте, %.10

67,7

В ы ход годного после второго передела, 69,8 ч а ю шийся тем, что, с целью снижения потерь легирующих элементов и повышения выхода годного в процессе горячей деформации, в завалку вводят карбид кальция и

5 трехокись молибдена в отношении 1: 1,9—

2,0 в следующей последовательности— карбид кальция, трехокись молибдена и металлическая часть шихты.

Источники информации, 10 принятые во внимание при экспертизе

1. Крамаров А. Д. Производство стали в электропечах. М., «Металлургия», 1969, с. 295 — 297.

2. Патент США № 3718173, В 22d, 1967.

15 3. Авторское свидетельство СССР № 431199, кл. С 21С 5/56, 1974.

4. Сборник технологических инструкций по выплавке стали в основных дуговых электропечах завода «Днепроспецсталь», 20 1973, с. 319.

Составитель A. Щербаков

Техред A. Камышникова

Редактор Д. Павлова

Корректоры: Е. Осипова и Л. Орлова

Заказ 113«/3 Изд. № 410 Тираж 658 Подг.и:неc

11ПО «Поиск» Го удзрзтвеинсго комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

В числителе представлены данные по выплавке без карбида кальция, в знаменателе — с карбидом кальция.

Анализ представленных данных показывает, что использование предложенного способа выплавки быстрорежущей стали с трехокисью молибдена обеспечивает по сравнению с существующим способом следующие преимущества: уменьшается количество окислов легирующих элементов в шлаке периода плавления в 2 — 3 раза; снижается концентрация кислорода в готовом сорте на 8 — 18%; увеличивается выход годного металла при горячей деформации в кузнечном цехе на 2,4 — 4%.

Формула изобретения

Способ выплавки быстрорежущей стали, включающий завалку шихты и ргскисление шлака в период плавления, отл и4,36 5,53

8,41 12,93

12,93 15,12

3,50 2,74

8,92 14,12

3,78 4,72

4,08 7,46

3,68 3,80

69 76

64 65

72,5 69,2

74,7 73,2

6,26

15,26

17,57

5,84

14,74

7,43

10,75

5,17

70

68,3

7I,5