Способ выплавки подшипниковой стали

 

Союэ Советснмх

Соцналнстнческнх

Реснублик

О П И С А Н И Е ()865925

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ТЕЛЬСТВУ (6I ) Дололннтельное к авт. синд-ву (22)За"влено24 01.80 (21) 2873543/22 02 с присоеднненнеее заявки М— (23) Приоритет

Опублнковано23.09.81. Бюллетень М 35

Дата опубликования описания 26 09 81 (5 I ) M. Кл.

С 21 С 5/52

3Ъсударствсикьй конитет

СССР ио делан изаоретеиий и открытий (53) УДК 669. .18.27 (088.8) Г. Б. Ширер, В. К. Комельков, В. Л. Салаутин, Б. С. Петров, Ю. E. Зырянов, В. М. Катаев, В. М. Бушмелев, Ю. Ф. Комов, С. С. Морозов и B. В. Данилин (72) Авторы изобретения

<, центральный ордена Трудового Красно о Знамени научноисследовательский институт черной ме аллургни-: им. И. П. Бардина (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ПОДШИПНИКОВОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к выплавке в электродуговых печах стали для последующих рафинируюших переплавов.

Известен способ получения подшипниковой стали, ло которому металл выплавляют в сталеплавильном агрегате с основной футеровкой с предварительным раскислением и рафинированием в ковше синтетическим шлаком.

Для получения в стали неметалличесто ких включений сульфидного и силикатного типа сталь перед выпуском раскисляют в печи до содержания: кислорода не более

0,006% и рафинируют в ковше синтетическим шлаком на основе кремнезема (1).

Недостатком указанного способа выплавки стали является необходимость обеспечения в электросталеплавильном цехе специальной электродуговой печи для по26 лучения синтетического шлака на основе кремнезема.

Известен также способ получения стали, включающий выплавку стали с проведением доводки ло температуре и химическому составу лод шлаком с основностью 2,5-3,5 и последующую обработку кислыми шлаками. Отличие указанного способа заключается в проведении доводки плавки под шлаком, составляющим

0,7-1,2% or веса садки, а за 5-10 мин до выпуска плавки основность шлака снижают до 0,3-0.7 присадкой кремнеземсодержаших материалов, лри этом вводимую мощность повышают на 20-30% от оптимальной (2).

Недостатком этого способа выплавки является наведение в конце периода доводки в печи с основной магнеэитовой футеровкой кислого шлака, т.е. шлака с основностью меньше 0,7. Это приводит к сильному разъеданию магнезитовой футеровки ло шлаковому поясу и может вызвать аварийное проедание печи, в особенности в случае задержки плавки с вы-.пуском иэ печи, что бывает достаточно часто в производственных условияХ.

В68925

Вторым недостатком известного способа является необходимость проплавления выпуском плавки значительного количества кремнеэемсодержащего материала для снижения основности печного шлака с

2,5-3,5 до 0,3-0.7. Это требует дополнительного расхода электроэнергии и повышения вводимой в лечь мощности на

20-30% от оптимальной, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемому изобретению является способ выплавки шарикоподшипниковой стали, включающий расплавление шихты, наведение восстановительного известкового шлака, введение в печь кварцитсодержашего материала и выпуск стали (3).

Недостатками известного сйособа являются:

1. Накэдение в основной электродуговой печи кислого шлака с основностью

0,7-0,9. Это приводит к дополнительному износу магнеэитовой футеровки, повышению содержания окиси магния в печном шлаке, увеличению удельного расхода магнезитового порошка на заправку футеровки .ванны электродуговой печи,.

2. Пониженная жидкоподвижность шлаков, с основиоетью 1,0-1,3 в системе Са061 0 -МфО-АВ О являющейся основой электропечных шлаков. В особенности резко возрастает вязкость таких шлаков rrps снижении температуры до 150д С и ниже, что затрудняет слив шлака из печи в ковш, перемещение стопора во время разливки, слив ишака из ковша после коииа разливки и вызывает загрязнение стали экзогенными включениями алюминатов кальция и магнезиальной шпииели, образующихся в металле на основе запутавшихся в стали капель вязкого печного шлака.

Очень низкая десульфурирующая способность шлаков осиовностью1 0,7-0,9.

Бель изобретения - получение в стали окисных неметаллических /включений пре» имущественно в виде корунда, повышение десульфурации стали и увеличение выхода годного проката.

Поставленная цель достигается тем, что в способе выплавки под1иипниковой стали включающем расплавление шихты, наведение восстановительного известкового шпака, введение в печь кварцитсодержащего материала и выпуск стали, в печь вводят фпюоритсодержащий материап в количестве

0,3-0,5% от веса стали равными порциями, прячем первую rtopttmo вводят за 46 мии до присадки «варпитсодержащего, материала, а остальное количество через

25 зо

35 о

При осиовности печного шлака 1,01,3 и количестве его около 4% от веса стали введение флюоритсодержашего материала в количестве менее 0,3% от веса стали обеспечит увеличение в шлаке содержания фтористого кальция менее чем на 7,5%, что недостаточно для получения оптимальной жидкоподвижности такого шлака. Введение фпюоритсодержащего материала в количестве более 0,5% от веса стали вызывает увеличение в шлаке содержания фгористого кальция более, чем на

12,5%. Такой шлак обладает уже излишней жидкоподвижностью и будет не экономичным.

Введение флюоритсодержащего материала в печь за 4-6 мин перед присадкой кварцитсодержащего материала и через

5-8 мин после присадки кварцитсодержаutего материала, т.е. за 2-10 мин до выпуска плавки, обусловлено кратковременностью разжижающего действия на шлак ионов фтора, образующихся при диссоциации фтористого кальция в шлаке. Такой способ введения фпюоритсодернещего материала обеспечивает, во-первых, достаточ-ную жидхоподвижность шлака перед присадкой в него кварцитсодержащего материала,что существенно ускоряет растворение последнего в шлаке и, во-вторых, необходимую жидкотекучесть печного шлака непосредственно перед и во время выпуска плавки.

Введение перед присадкой кварцитсодержашего материала менее половины всего количества флюоритсодержашего материала обеспечивает достаточное разжижение шлака для быстрого растворения в нем кварцитсодержащего материала. С другой стороны, введение в печь более половины всего количества фпюоритсодержашего материала.перед присадкой кварцитсодержащего материала уменьшает степень жидкоподвижности шлака перед выпуском плавки, что вызывает загрязнение стали во

6 В мин после присадки кварцитсодержащего материала и выпускают иэ печи первую четверть плавки со скоростью равной

1/2-1/3 скорости выпуска остальной плавки, а после выпуска. раскисляют сталь в ковше алюминием в количестве 0,030,06% от веса стали.

B качестве кварцитсодержашего материала может быть использован дробленный кварцит, кварцевый песок и др., в качестве фпкюритсодержащего материала — дробленный плавиковый шлат, окатыши флюоритового концентрата и др.

865925

При сливе первой четверти плавки со скоростью менее 1/2 скорости слива ос тальной плавки произойдет излишнее увеличение времени выпуска плавки, что вызовет дополнительное окисление струи металла и снизит иитенсивность перемешивания шлака с металлом в ковше. При сливе первой четверти плавки со скоростью более 2/3 скорости слива остальной плавки произойдет перекрытие всего. сечения выпускного отверстия металла и время слива в ковш шлаковыми включениями.

Введение флюоритсодержашего материала менее, чем эа 4 мин до присадки кварцитсодержашего материала не достаточно для получения гомогенного жидкоподвижного шлака. С другой стороны, введение флкюритсодержащего материала более, чем за 6 мин до присадки кварцитсодержашего материала приведет . к снижению IO разжижаюшего воздействия фтора на шлак.

Введение остального количества флюоритсодержащего материала менее, чем через 5 мин после присадки кварцитсодержашего материала нецелесообразно,, так 15 как при присадке кварцитсодержашего материала за 15 мин до выпуска плавки флюоритсодержаший материал будет присажен более, чем эа 10 мин до выпуска плавки. За это время произойдет сниже- г0 ние разжижаюшего воздействия ионов фтора на шлак. С другой стороны, введение остального количества фпюоритсодержащего материала более, чем через

8 мин после присадки кварцитсодержаше- 25 го материала не обеспечит оптимальной жидкоподвижности шлака перед выпуском плавки, так как при присадке кварцитсодержашего материала за 10 мин до вы-. пуска на усвоение шлаком флюоритсодер- gp жашего материала остается менее 2 мин. что недостаточно для получения однородного жидкоподвижного шлака.

Для десульфурации стали шлаком необходимо обеспечить активную обработку металла в ковше печным шлаком. Для это-го шлак должен быть слит в ковш в на- чале выпуска плавки. Слив шлака из печи происходит наиболее полно, когда первую четверть плавки выпускают со скоростью равной 1/2-2/3 скорости выпуска остальной плавки, так как при этом во время медленного наклона печи в сторону сливного желоба не производит перекрытия металлом всего сечения выпускного отверстия и металл не препятствует сливу шлака. слив шлака вместе со сталью станет нег возможен.

Раскисление стали после выпуска в ковш алюминием в количестве 0,03-0,067 от веса стали обеспечивает присутствие в металле окисных неметаллических включений преимущественно в виде корунда, как зто было установлено на опытных плавках.

Расхода алюминия менее 0,03 от веса стали недостаточно для полного раскисления металла. При расходе алюминия более

0,06% оч веса стали остаточное содержание алюминия в металле превышает оптимальное значение, что отрицательно сказывается на качестве стали.

Преимушество данного способа определяется важностью повышения выхода годных слитков подшипников стали после рафинируюших переплавов. В настоящее время, например, методом злектрошлакового переплава получают слитки весом до 5,5т, используя литые расходуемые электроды.

Это обстоятельство налагает высокие требования к природе окисных неметаллических включений в исходном металле для рафинируюши» переплавов и к содержанию в нем серы.. Наиболее полно снижение загряэнения окисными включениями в процессе рафинирующих переплавов происходит, когда в исходном металле окисная неметаллическая фаза представлена, главным образом, корундом.

Выплавка подшипниковой стали по предложенному изобретению обеспечивает присутствие в ней окиси ых неметаллических включений преимущественно в виде корунда и содержание серы не более 0,015%.

Это объясняется тем, что получают к выпуску плавки рафинировочный шлак высокой жидкоподвижности. Последнее гарантирует от попадания в металл экэогенных шлаковых включений на основе окиси кальция и магния. Во-вторых, обработку стали шлаком с основностью не выше 1,3 препятствует развитию процесса восстановления из шлака кальция и магния из-за низкой активности окиси кальция и магния. в таком шлаке. Это предохраняет металл от последующего загрязнения окисными включениями на основе кальция и магния.

Таким образом, в результате конечного раскисления стали в ковше алюминием основным типом окисных включений в ней является корунд.

Изобретение эа счет нормирования скорости слива плавки обеспечивает активную обработку металла в ковше печным шлаком. Это особенно важно дляL получения в стали содержания серы не

865925 Я более 0,015%, имея ввиду, что основность печного u .лака не более 1,3. Нормирование скорости слива плавки создает воэможность выплавки подшипниковой стали на свежей шихте, после расплавления которой металл может содержать до

0,040% серы.

Выплавка подшипниковой стали по изобретению позволяет увеличить выход год— ного проката электрошлаковых слитков на о

1 2-1 8%.

Выплавка подшипниковой стали со снижением осковности рафинировочного шлака перед выпуском плавки минимум до 1,0 не уменьшит стойкости магиезитовой футеровки современных сверхмощных злеi ктродуговых печей с удельной мощностью печных трансформаторов 500-600 вВА/т.. . Для таких печей стойкость футеровки является важным вопросом иэ-за работы их на ьысоких рабочих напряжениях, т.е. на дпинных электрических дугах.

Пример 1. В 25 т электродуговой печи выплавляют подшипниковую сталь марки ШХ15 на свежей шихте с полным окислением, После расплавления шихты, проведения окислительного периода и скачивания окислительного шлака наводят восстановительный известковый шлак из извести в количестве 14 кг/т, кваpuma

4 кг/т и плавикового шпата 4 кг/т. Шлак по ходу восстановительного периода раскисляют порошком кокса. За 15 мин до выпуска плавки в печь присаживают прокаленный кварцевый песок B количестве з5

11 кг/т, т.е. 275 кг на плавку. За 4 мин до присадки кварцевого песка в печь вводят плавиковый шпат в количестве 0,15%

or веса стали, т.е. 38 кг на плавку. Через 8 мин после присадки кварцевого пе- 4о ска вводят в печь плавиковый шпат в количестве 0,15% от веса стали, т.е. 38кг на плавку. Перед сливом в ковш шлак со держит, вес.%: СаО 37,8; 5i0 37,8;

MgO 13,8; CaFg 7,5; FeO 3,0. д дрвносгь шпака .ЯФО

5iO@

Выпуск первой четверти плавки производят со скоростью равной 1/2 скорости выпуска остальной IQMBKH, a именно пер щ вую четверть плавки выпускают со скоростью 4 т/мин. остальную плавку со скоростью 8 т/мин. После выпуска сталь раскисляют в ковше алюминием в количестве 0,06% от веса стали т.е. 15 кг на у ° ° 55 плавку. Содержание серы в готовой стали

0,015%, содержание алюминия 0,03%.

Металл разлит на установке полунепрерывной разливки стали в две заготовки, из которых приготовлены 4 расходуемые электроды для ЭШП. После проката слитков ЭШП на трубную заготовку У 180 мм при контроле на загрязненность неметаллическими включениями в 9 120 мм выход готовой стали с первого испытания увеличился на 18%.

Пример 2. В 25 т электродуговой печи выплавляют подшипниковую сталь марки ШХ15 на свежей шихте с полным окислением. После расплавления шихты, проведения окислительного периода и скачивания окислительного шлака вводят в металл 45%-ный ферросилиций на 0,250,27% кремния, углеродистый феррохром на нижний предел содержания хрома и наводят восстановительный известковый шлак из извести в количестве 15 кг/т„кварцита 4 кг/т и плавикового шпата 4 кг/т.

Шлак по ходу восстановительного периода раскисляют порошком кокса 2-3 порциями общим количеством 3-4 кг/т. За 12 мин до выпуска плавки в печь присаживают прокаленный кварцевый песок в количестве 10 кг/т, т.е. 250 кг на плавку. За

5 мин до присадки кварцевого песка в печь вводят окатыши флкоритового концентрата в количестве 0,2% от веса стали. т.е. 50 кг на плавку. Через 6 мин после присадки кварцевого песка вводят в печь окатыши флюоритового концентрата в количестве 0,2% от веса стали, т.е.

50 кг на плавку. Корректировку содержания кремния в стали производят присадкой

65%-ного ферросилиции в ковш. Перед сливом в ковш печной шлак содержит, вес.%: СаО 41,0; 10 35,0; 4gO 11,2;

CaFg 10,0; ГеО 2,8. Основность шлака

СаО 40

Выпуск первой четверти плавки производят со скоростью равной 3/5 скорости выпуска остальной плавки, а именно первую четверть плавки выпускают со скоростью Sт/мин,,остальную плавку со скоростью 8 т/мин. После выпуска сталь раскисляют в ковше алюминием в количестве 0,04% от веса стали, т.е. 10 кг на плавку. Содержание серы в готовой стали

0,012%, содержание алюминия 0,02%.

Металл разлит на установке полунепрерывной разливки стали в заготовки сечением квадрат 370 мм. Литые заготовки разрезаны пополам на расходуемые электроды, которые переплавлены в печах электрошлакового переплава в слитки весом

5,5 т. После проката слитков получен готовый прокат гочс нес 105-130 мм. Выход годного проката по чистоте от неметаллических включений возрос на 15%.

Пример 3. При выплавке подшипниковой стали марки ШХ15СГ в 25 т печи после расплавления шихты, проведения окислительного периода и скачивания окислительного шлака вводят в металл

45%-ный ферросилиций, ферромарганец и феррохром на нижний, предел содержания соответственно кремния, марганца и хро,ма и наводят восстановительный известковый шлак из 16 кг/т извести, 4 кг/т кварцита и 4 кг/т плавикового шпата, Шлак по хоау рафинировки раскисляют hoрошком коксы в количестве 2-4 кг/т. За

10 мин до выпуска плавки s печь присаживают прокаленный кварцит в количестве 9,5 кг/т, т.е. 238 кг на плавку.За

6 мин до присадки кварцита в печь вводят плавиковый шпат в количестве 0,25% от веса стали, т.е. 62 кг на плавку. Через 5 мин после присадки кварцита в печь вводят плавиковый шпат в количестве

0,25% от веса стали, т.е. 62 кг на плавку. Корректировку содержания кремния в стали производят присадкой 65%-ного ферросилиция в ковш. Перед сливом в ковш

5 мин до присадки кварцевого песка в печной шлак содержит, вес.%: СаО 43,2; . ЙО 33,2; IAAF 9,0; СаР2 12,5; FeO

2,0. Основность шлака СаО

S1OX

Выпуск первой четверти плавки производят со скоростью равной 2/3 скорости выпуска остальной плавки, а именно

5,5 т/мин.остальную плавку со скоростью

8 т/мин. После выпуска сталь раскисляют в ковше алюминием в количестве

0,03% от веса стали, т.е. 7,5 кг на плавку. Содержание серы в готовой стали

0,010%, содержание алюминия 0,015%.

Металл разлит на УПНРС в расходуемые электроды и подвергают электрошлаковому переплаву. Выход готового проката электрошлаковых слитков в профиле

9 140, 9 120 мм возрос на 12% за счет уменьшения отбраковки по оксидным неметаллическим включениям.

Экономическая эффективность иэобре/ тения определяется повышением выхода годного IIpoKBT элек.рошлаковых слитков в среднем на 15%. Прокат электрошлакового металла, не выдержавший контроль на загрязненность неметаллическими вктпочениями, обычно сдается потребителю по цене проката металла, выплавленного в открытой дуговой печи. Тонна проката электрошлакового металла подшипниковой стали дороже тонны проката металла дуговой плавки минимум на 228 руб. Таким образом на каждой тонне проката экономия составит не менее 34 руб.

Формула изобретения

Способ выплавки подшипниковой стали, включаюший расплавление шихты, наведение восстановительного известкового шлака, введение в печь кварцетитсодержашего материала и выпуск стали, о т л и ч аю ш и и с я тем, что, с целью получения в стали оксидных неметаллических включений, преи сушественно в виде корунда, повышения десульфурации стали и увеличения выхода годного проката, в печь вводят флюоритсодержаший материал в коли

30 честве О 3-0 5% от веса стали равными

t Э порциями, причем первую порцию вводят за 4-6 мин . до присадки кварцитсодержакего материала, а остальное количество через 5-8 мин после присадки кварцитсодержашего материала и выпускают иэ печи первую четверть плавки со скоростью равной 1/2-1/3 скорости выпуска остальной плавки, после чего раскисляют сталь в ковше алюминием в количестве 0,030,06% or scca стали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 433220, кл. С 21 С 7/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 500241, кл. С 21 С 5/52, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 461128, кл. С 21 С 7/00, 1975.

Составитель А. Шербаков

Редактор С. Патрушева Техред 3. Фанта Корректор П. Бокшан, Заказ 7992/39 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4