Способ раскисления стали

 

>998532

Социалистичесниа

ЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. с вид-ву— (22) Заявлено 04. 09. 81 (21) 3334226/22-02 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (51)M. Кл.

С 21 С 7/1О

Гаеударетвеаай каттатет

CCCP ав аеааи втвбретений я еауытий .

Опубликовано 23. 02. 83 Бюллетень М 7 (53) УДК 669 1&. .27(088.8) Дата опубликования описания 23. 02. 83

С.П. Бакуменко, E.À.Óïøèíñêèé, Ю.И. Крут и Ю. С. Хитриков. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве высококачественной стали со специальными свойствами.

Известен способ раскисления стали, включающий введение раскислителей в металл в конце циркуляционного вакуумирования, после интенсивного углеродного раскисления под вакуумом. К моменту ввода раскислителей достигаются низкие концентрации кислорода, благодаря чему получают в металле низкое содержание включений — продуктов раскисления 1 ). Однако данный способ не обеспечивает высокой стабильности свойств металла, поскольку он не учитывает исходной окисленности металла и шлака.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ раскисления стали, включающий введение раскислителей в металл в процессе циркуляционного вакуумирования. Способ о6ес2 печивает высокую стабильность свойств определенных групп марок стали(2).

Однако известный способ имеет ряд существенных недостатков: повышенный расход раскислителей, так как способ не использует важного эффекта вакуумной обработки стали - углеродного раскисления с образованием газообразного продукта реакции и удалением его из металла, практически весь кислород из металла и шлака удаляется за счет раскислителей. Известный способ не исчерпывает полностью возможности вакуумирования по снижению загрязненности стали неметаллическими включениями, Продукты раскисления алюминием.остают-. ся в стали, и окончательный уровень загрязненности неметаллическими включениями определяется степенью их поглощения шлаком при интенсивной циркуляции металла. В то же время введение раскислителей на поверхность расплава. в вакуумной камере не позволяет быстро и равномерно распределять в обьеме

998532 Л металла их и продукты раскисления, так как в данной зоне потоки металла гидродинамически неорганизованы. Это также затрудняет формирование включений. S

При раскислении алюминием в стали формируются в основном глиноземистые включения, которые для определенных групп марок стали отрицательно сказываются на служебных свойствах изделий.

Целью изобретения, является уменьшение расхода раскислителей, снижение загрязненности стали неметаллическими включениями, повышение стабильности служебных свойств стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу раскисления стали, включающему введение раскислителей в металл в процессе циркуляцион- 20 ного.вакуумирования, раскислители вводят одновременно под всасывающий и сливной рукава вакуумной камеры, причем под всасывающий рукав вводят элементы с раскислительной способнос- 25 тью ниже, а под сливной - выше раскислительной способности углерода в условиях процесса.

Ввод раскислителей начинают посце

1,5-3,0-кратного прохождения металла через вакуумную камеру.

После введения раскислителей вакуумирование продолжают в течение 0,51,5-кратного прохождения металла через вакуумную камеру.

Стандартное изменение изобарного потенциала реакции ) C) О) =СОг, при температуре процесса 1873 К равно

93,69 кДж/моль. В этих условиях данная величина реакций раскисления с об10 разованием твердых продуктов соответственно составляет„ кДж/моль: Мп О

32,94; +0 75,71ф S !Î 167,10; Ti

332,62; А1р О 382,04;2гО 361,11.

Следовательно, под всасывающий рукав можно вводить элементы: Мп, V; под сливной рукав - Si, Ti, A1, Zr.

Ввод раскислителей начинают после

1,5-3,0-кратного прохождения металла через вакуумную камеру, а после введения раскислителей вакуумирование продолжают в течение 0,5-1,5-кратного прохождения металла через вакуумную камеру.

Одновременный ввод раскислителей под всасывающий и сливной рукава ва- . куумной камеры обеспечивает их дифференцированное действие и позволяет в большей степени использовать возможности вакуумной обработки.

Введение под всасывающий рукав Мп, Ч и других элементов с раскислительной способностью ниже, чем у углерода, не подавляет реакцию углеродного раскисления и большая часть растворенного кислорода легко удаляется из металла в виде газообразной окиси углерода, не засоряя металл продуктами реакции. В результате повышается усI воение элементов, т.е. уменьшается расход раскислителей, снижается загрязненность стали неметаллическими включениями " продуктами раскисления.

При введении под всасывающий рукав слабых раскислителей часть кислорода металла вступает с ними во взаимодействие..Продукты реакции, преимущественно.жидкие, служат подложкой для образования комплексных включений при окончательном раскислении металла, чем ускоряется процесс формирования и удаления включений.

Вводимые под сливной рукав элементы с раскислительной способностью выше, чем у углерода: Si, Ai, Тi, Zr u

В др., выполняют две функции. Первые порции вводимых элементов расходуются на раскисление шлака, т. е. пассивацию его окислительного влияния.

Этим достигается стабильность процесса раскисления стали и, как следствие, стабильность служебных свойств металла. В дальнейшем их задачей является окончательное раскисление стали с достижением низких концентраций кислорода и формирование заданной структуры неметаллических включений.

Введение раскислителей непосредственно в нисходящий из вакуумной камеры поток металла обеспечивает отсутствие их контакта с футеровкой ковша и шлаком. Этим создается воэможность регулирования количеством и структурой неметаллических включений путем введения определенного типа и количества раскислителей, благодаря чему .достигается низкая загрязненность стали неметаллическими включениями и высокие служебные свойства.

Целесообразно начинать ввод раскислителей в металл после периода вакуумирования нераскисленного металла, что обеспечит дополнительное энергичное углеродное раскисление металла и снизит содержание кислорода в стали.

Если этот период менее цикла 1.5-крат5 99853 ного прохождения металла через вакуумную камеру, то эффективность удаления -кислорода снижается, что приводит к повышенному угару раскислителей.

Продолжать этот период более 3,0-крат-s ной циркуляции металла нецелесообразно, так как общее время вакуумирования ограничено, и определяется, как правило, величиной снижения температуры металла в ковше. о

После окончания ввода раскислителей необходим период для равномерного. распределения в объеме металла вводимых элементов и-сформировавшихся включений. Менее 0,5-кратной циркуля- ции металла его,недостаточно, а верхний передел — 1,5-кратная циркуляциякак и в предыдущем случае, ограничен общим временем вакуумной обработки.

Пример. В 120-тонной мартеновской печи выплавляют сталь 20ХН3А с последующим циркуляционным вакуумированием. Металл выпускают в ковш по сле предварительного раскисления в . печи силикомарганцем. Раскисления в ковше при выпуске не производят. Содержание кремния в металле перед вакуумированием составляет 0,07-0,113, 2 6 что обеспечивает интенсивное кипение металла под вакуумом. Через 1-3 цикла циркуляции одновременно под всасывающей и сливной рукава вакуумной камеры вводят раскислители. Ввод осуществляют с помощью толкающего устройства, позволяющего погружать в жидкий металл на определенную. глубину материалы, запрессованные в металлическую оболочку сечением 80 160 мм из жести.

Количество вводимых раскислителей и момент их ввода, а также полученные результаты представлены в таблице.

Оценку неметаллических включений производят на телевизионном микроскопе, служебные свойства стали характеризуют величиной коэффициента интенсивности напряжений К 1 .

Из представленных данных следует

{таблица), что способ позволяет новысить усвоение элементов, снизить загрязненность стали неметаллическими включениями на 15-40 и получит их благоприятный тип, повысить на 8-103 служебные свойства стали, что представляет увеличение ресурса работы изделий.

Экономический эффект составит 56 руб/т стали. яВ5 2

1

I х

I

В 1 х !

В г

L х в в- в

)S 1 о

Х I и 1

Д 1

О 1 о

Cl

ВФ о

Y З с вх

5>) X а о х х

С> х

X к

Ю

О 1 с

I х

I1

I дФ 1

3Q о

Оъ -4 с ъ мъ

) с:) «2 л

СВ C) вл

-! сЧ

C)

C) в))ъ в »

С! сч сЧ

C) C)

СЪ С>

ВЧ

СВ\

ВЧ

С> л

С>

С> С>

О О

1 I с) с>

OC СО

СВ

СЪ

C)

CO с >

О

С. >

МВ

С:)

Свъ

C)

° .О

X

К с

МЪ л

С> л

1 О

I О

С> л в) ) С> л сч

lL

Cl

Ф с

О) >

II1

У

Ф

З

С> ъО л

C) Ф

I, Ф к о

S х

v вО

Cl о х

Ф Х

Ф и в»» л сЧ

«7 л

4 О

)S .в)

Е

Ф вО

I вО к

Cg

Ф а в

I

1 в !

1 !

>т

2I х

lv

Ф

C)I

2л о о в

) Э

Ьв. 1

t в

CI 1

S х в

Ф в х щ !

Ф !

X !

Y 1

7 !

S !

» — — ю

ВО 1

0 1

Ф I

Х 1

Ф 1

I! в у о

XXI

1 Ф Ф l ох!

I Ю Ф В

1 О С 1

1;>) В)В 1

3 — -» вО

1 X tK I

О О в Y III I

Ой!

I 1

1 Ф К 1

I К S 1 ох!

О вО с= ю

I I

) ) ! e I в

1 вО вО 1 з с вО О

Z III

I Вй I о с!(I

I I

1 1

I I

1 1

1 1

1 >S 1 о х

I и Ф 1

1 5 вО 1

В Y 1

v o а 1! Cf 1 о

В В:: 1

1 1

l М

1 1

1 вО I

В ВО и I

1 2 вО 1

I О Х 1

I 10 W I о ! III I ! >S 1

1 с X

1 0

1 I

I I в 1 в

CFl «> С)

СО t КВ сч сч сч сч а С> С> С> л л л л

C) )» сЧ 4Ч о о в л а сч) сЧ

С)

tu EA л л л сО С) Съ

Ф х со о

:>)

° C C)

С> 2 CO и л C)

Q, )—

)) C cK а

Q Б и вО О СВ

Х Y в) ъ

CD CD о

I о

С1. о

lo х

1

lo о, 3 о

v (1 х

1 л к

Ф !

X с о

S о х

1. а

1

1

I

1

Y

1

I

1 и

Ф !

1 а ! >х

1 в в а вО

N з

1 вО о

I и ! C о с

I Ф

1 I1

1 )U в S в а

l вО

I и

1 о

1 Х х в Ф вх

I в сс)

1 ф

1 !

1

1

I

I

I

1

1

I в

I в в

Составитель А. Щербаков

Редактор Н. Рогулич Техред К.Иыцьо Корректор И. Ватрушкина

Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5,Заказ 1077/46 филиал ППП "Патент", г. Ужгс род, ул. Проектная, 998532 10

Формула изобретения 2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что ввод раскислителей

1. Способ раскисления стали, аклю- начинают после 1,5-3,0 кратного прочающий введение раскислителей в металл хождения металла через вакуумную ка" в процессе циркуляционного вакуумиро" $ меру. вания, .о т л и ч а ю щ и Й с я тем, 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ичто, с целью уменьшения расхода рас- ч а ю шийся тем, что после введекислителей, снижения загрязненности ния раскислителей вакуумирование простали неметаллическими включениями, должают в течение 0,5- 1,5 кратного повышения стабильности служебных 10 прохождения металла через вакуумную свойств стали, раскислители вводят од- камеру. новременно под всасывающий и сливной Источники информации, рукава вакуумной камеры, причем под принятые во внимание при экспертизе всасывающий рукав вводят элементы с 1. Иорозов А.Н. Внепечное вакуумираскислительной способностью ниже, l5 рование стали. И., "Иеталлургия", а под сливной - выше раскислительной -.1975, с. 135-143. способности углерода в условиях про- 2. Авторское свидетельство СССР цесса, М 692865, кл. С 21 С 7/10, 1979.