Способ выплавки низкоуглеродистых медьсодержащих высокохромистых сталей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< н 956574 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2602.81 (21) 3253164/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 070982. Бюллетень ¹ 33

Дата опубликования описания 070982

f51) M Кл з

С 21 С 5/52

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

153) УДК 669. 187. .25(088.8) С;М. Белокуров, В.В. Вербов,В.A. Старцев-; -В -B-.--Кривоносов, A.И. Квасов, В.В. Головченко, В.Г, Егоров -и:Ю.--B, Рожков (72) Авторы изобретения

Центральный научно-исследовательский институт материалов и технологии тяжелого и транспортного машиностроения и производственное объединение "Э4алтраатддьтяжмащ" (71) Заявители (54 ) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ

МЕДЕСОДЕРЖАЩИХ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ

СТАЛЕЙ

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству качественных ниэкоуглеродистых высокохромистых сталей в дуговых электропечах.

В настоящее время на ряде машино. строительных заводов скопилось боль- . шое количество отходов, в том числе и массивных, высокохромистых никелевых сталей, содержащих 1-2Ъ меди. Такие отходы це могут быть использованы в качестве шихты для выплавки других высокохромистых, хромоникелевых и нержавеющих сталей вследствие высокого содержания меди, которая является для них вредной примесью и не может быть удалена при плавке стали.

Медь является дефицитным и дорогостоящим фондируемым металлом, а по условиям производства с целью обеспечения качества литья сталь для лопастей гидротурбин, содержащая,Ъ: хром

12,0-13,5, никель 1-0-1,5Ъ, медь 0,81,5 имеет ограничения по содержанию гаких примесей, как .сера и фосфор, и выплавляется на свежей шихте без использования отходов.

Известны способы выплавки высокохромистых (нержавеющих) сталей переплавом отходов с применением газообразного кислорода, включающее расплавление шихты, продувку расплава кислородом (в том числе и при включении печи), присадку в процессе продувки при температуре металла 17501950 С сплавов марганца с высоким содержанием углерода и кремния (1), или присадку по ходу продувки порция- ми кремнийсодержащих материалов сов местно с марганецсадержащими ферросплавами (2).

Также известен способ выплавки высокохромистой стали, заключающейся во введении перед продувкой кислородом в сталь после операции окислительного рафинирования углеродсодержащих материалов, ферросилиция, феррохрома и шлакообразующих материалов (3 ).

Укаэанные способы направлены на увеличение извлечения хрома из шихты и снижение расхода,малоуглеродистых сплавов марганца.

Однако область применения их ограничена. Присадка в ванну углеродистого ферромарганца эффективна при выплавке стали с повышенным содержанием марганца (1,0-2,0a), использование феррохрома IpH выплавке хромистых

956574 сталей на свежей шихте, содержащих не менее О,ЗЪ углерода.

Несоблюдение этих положениИ приводит к повышенному угару соответственно марганца и хрома.

Кроме того, при выплавке стали с ограничениями по содержанию вредных примесей (сера, фосфор) использование сплавов марганца, имеющих повышенное содержание фосфора, неприемлимо без усложнения технологии, связанного с ега удалением, или использования очень чистой по фосфору шихты.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки низкоуглеродистых нержавеющих (высакахромистых) сталей, вклю чающий расплавление легированных хромом и никелем отходов, введение в металл после расплавления перед началом продувки 45%-ного ферросилиция р в количестве 15-26 кг/т жидкого металла и последующую продувку метал.-. ла кислородом при подаче его в ванну на глубину 100-200 мм пад углом 3045 к ее поверхности (4).

Такой способ позволяет повысить коэффициент усвоения хрома и стойкость футеровки электропечей при переплаве мелких и средних отходов, а также легированных отходов с содер-Зр жанием углерода свыше 0,3%, но он не может быть использован при переплав-. массивных отходов низкоуглеродистых с содержанием С 0,1Ъ высокохромистых сталей, особенно медесодер-35 жащих, вследствие таго,.что обладая высокой температурой плавления, хром делает шихту тугаплавкой. При этом удлиняется период плавления и резко возрастает тепловое воздействие íà 4р футеровку печи, что приводит к снижению ее стойкости. Кроме того, акисляясь при длительном плавлении до окиси хрома и переходя в шлаковую фазу, хром придает ей высокую вязкость и низкую активность. Такой шлак налипает на поверхности кусков шихты и еще более затрудняет и осложняет нагрев и плавление шихты, а по расплавлению шихты рафинирование металла от вредных примесей, поскольку с целью ограничения потерь хрома со шлаками, скачивание шлака и дефосфорацию проводить нецелесообразно. Медь также способствует образованию на отходах стойкой планки окислов. 55

Цель изобретения — экономия леги рующих элементов, получение качественной стали, повышение стойкости футероркй, использование массивных легированных отходов. 60

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки низкоуглеродистых высокохромистых сталей с использованием .легированных отходов, включающему завалку шихты, ее расплавление, введение в металл углерод- и кремнийсодержащих материалов, продувку расплава кислородом, углеродсодержащие материалы вводят в завалку в количестве 250-1000 кг/т отходов, а по расплавлению углеродсодержащих материалов вводят 5-30 кг/т ферросилиция, после чего ванну продувают кислородом до ее полного расплав ления и получения необходимого содержания углерода в расплаве.

Общее содержание углерода в углеродсодержащих материалах поддерживают 0,8-4,0Ъ.

В качестве углеродсодержащих материалов можно использовать металлизованные окатыши.

Количество углерадсодержащих материалов (их расход) определяются габаритами и массивностью легированных отходов таким образом, чтобы при рас,плавлении углеродистых материалов крупные массивные куски высокохромис той стали были полностью погружены в углеродистый расплав.

При расходе углеродсодержащих материалов менее 250 кг/т отходов при их расплавлении значительная часть отходов не погружена в углеродистый расплав, что приводит к затруднению ведения плавки, а при расходе более

1000 кг/т отходов значительно снижается степень использования массивных легированных отходов и за счет применения свежих шихтовых материалов повышается себестоимость выплавляемой стали.

Содержание углерода 0,8-4,0Ъ в углеродсодержащих материалах выбрана из условий быстрого их расплавления и тем самым защитой легированных отходов от окисления и связанных с этим потерь легирующих элементов, а также разрушением футеровки. Кроме того, углеродистый расплав, взаимодействуя с легированными отходами, способствует насыщению их поверхностного слоя углеродом и более быстрому их оплавлению. Опытным путем установлено, что при содержании углерода в углеродсодержащих материалах менее

0,8Ъ плавление их затягивается, а получение специальной шихты с содержанием углерода свыше 4Ъ (среднее содержание углерода в чугуне обычно принимаемое по расчетам) Ъконамически и организационно нецелесообразно.

Следует отметить, целесообразность применения в качестве углеродсодержащих материалов металлизованных окатышей, первородной .в виде гранул от

5 до 25 мм шихты, содержащей 8095% восстановленного железа и от

0,8 до 4Ъ углерода, при очень низком содержании (менее 0,015Ъ) в них серы, фосфора и отсутствия таких вредных примесей как РЬ, Sn, Zn,, As. Нсполь956574 лерода в материалах поддерживают

4,0Ъ. В качестве углеродсодержащих материалов используют металлиэованные окатыши. По их расплавлению легированные отходы полностью погружены в углеродистый расплав. В ванну присаживают ферросилиций в количестве

30 кг/т и начинают продувку кислородом. Через 3 ч 40 мин от начала плавления ванна полностью расплавляется.

Содержание углерода в металле 0,04Ъ.

Далее плавку проводят по известной технологии. Выплавленная сталь соответствует заданной марке 10Х12НДЛ.Металл по свойствам соответствует су ществующим требованиям.

Пример . 3. Углеродсодержащие материалы (С = 2,1Ъ) вводят в завалку в количестве 1000 кг/т отходов.

В качестве углеродсодержащих материа20 лов используют отходы стали, содержащей 0,85Ъ углерода и чугун марки ПВК.

По расплавлению углеродсодержащих материалов легированные отходы полностью погружены в углеродистый рас25 плав. В ванну присаживают в количестве 5 кг/т и начинают продувку кислородом. Через 3 ч 10 мин от начала плавления ванна полностью расплавляется. Содержание углерода в металле О,ОЗЪ. Далее плавку проводят аналогично примеру 2.

Пример 4. Плавку ведут аналогично примеру 3. Различие заключается только в содержании углерода в углеродсодержащих материалах, которое составляет 0,8Ъ. B качестве последних и" ïîëüçóþò отходы стали, содержащей 0,8Ъ углерода. Через 3 ч

20 мин от начала плавления ванна полностью расплавляется. Содержание yr40 лерода в стали 0,04Ъ.

В таблице приведены показатели пл плавок по известному и предлагаемому способам.

Содержание в стали по расплавлению, Ъ

Способ меди никеля хрома расчетное полученное расчетное полученное расчет- полученное ное

0,90

0,68 1,0

7,80

12,4

1,2

Изв ест ный

Предлагаемый

0,84

0,98 0,88

1,02

0,74

0,72

10,56

9,35

5,96

6,8

6,48

0,64

0,64

0,72

7,2

При анализе данных описываемых плавок установлено, что использование предлагаемого способа выплавки низко- 65 зованио при ныллавк» стали металлизированных окатышей приводит к значи— тельному снижению содержания азота в металле. Все это позволяет повысить качество выплавляемой стали и интенсифицировать процесс плавки.

Ввод ферросилиция по расплавлению углеродистых материалов в количестве

5,0-30,0 кг/т перед продувкой ванны кислородом, необходимым для предотвращения перехода хрома в шлак и ускорения нагрева расплава за счет химического тепла реакции окисления кремния, что очень сильно способству. ет интенсификации процесса плавления легированных отходов.

При расходе ферросилиция менее

5,0 кг/т наблюдается сильное окисление хрома шихты и переход его в шлак, при расходе ферросилиция более

30 кг/т возможен перегрев металлической ванны и не наблюдается улучшение условий сохранения хрома шихты.

Предложенный и известный способы опробованы при выплавке стали

10Х12НДЛ в основной дуговой электропечи садкой 40 т.

Пример 1. Опробована известная технология выплавки стали

10Х12НДЛ с использованием 100Ъ мас-. сивных отходов этой же марки стали.

Плавление шихты затягивается и составляет более 6 ч, в то время как при принятой на заводе технологии период плавления должен составлять не более 3 ч. Высокая тепловая нагрузка на стены и свод печи приводят к силь;«ому их разрушению и преждевременному выходу из строя. Сразу после полного расплавления и достаточного нагрева металл сливают из печи на заготовку.

Пример 2. Углеродсодержащие материалы вводят в завалку в количестве 250 кг/т отходов. Содержание уг0,70 0,62 0,60 углеродистых медьсодержащих высокохромистых сталей ло сравнению с существующими повыша»т извлечение хро956574

Формула изобретения

Составитель Л.Магаюмова

Техред А.Ач Корректор И.Шароши

Редактор Н.Киштулинец о

Заказ 6522/6 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ма, никеля и меди из шихты и приводят к их экономии за счет использования легированных отходов, способствует повышению стойкости футеровки, дает возможность использовать массивные легированные отходы и получать качественную сталь, не. уступающую по свойствам стали, выплавленной на свежей шихте.

Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого способа выплавки низкоуглеродистой медьсодер жащей высокохромистой стали 192 тыс. руб. 1. Способ выплавки низкоуглеродистых медесодержащих высокохромистых сталей с использованием легированных отходов, включающий завалку шихты, ее расплавление, введение в металл углерод- и кремнийсодержащих материалов, продувку расплава кислородом, отличающийся тем, . что, с.целью экономии легирующих элементов, получения качественной стали, повышения стойкости футеровки и использования массивных легированных

Фтходов, углеродсодержащие материалы вводят в завалку- в количестве

250-1000 кг/т отходов, а по расплавлению углеродсодержащих материалов вводят 5,0-30,0 .кг/т ферросилиция, после чего нанну продувают кислородом до .ее полного расплавления и получения заданного содержания углерода в расплаве.

l0 2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что общее содержание углерода в углеродсодержащих материалах поддерживают 0,8-4,0В.

3. Способ по п. 2, о т л и ч а ю15 шийся тем, что в качестве углеродсодержащих материалов используют металлизованные окатыши.

Источники информации, ;щ принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ð 605840, кл. С 21 С 5/52, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

М 759597, кл. С 21 С 5/52, 1976.

3. Заявка Японии Ф 54-43114, кл. 10 154, 1979.

4. Авторское свидетелвство СССР .,Р 730820, кл. С 21 С 5/52, 1977.