Способ получения нержавеющей стали

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ, включающий расплавление шихты, кислородную продувку расплава с последующей обработкой восстановительной смесью и легирунмцими, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стали, в качестве восстановительной смеси используют смесь алюминиевого порошка с отработанным в процессе электрс5шлакового переплава флюсом в соотношении 1:4-1:8.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

WWliMO

РЕСПУБЛИК

Qg) (И) зш С 21 С 7/1О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3510927/22-02 (22) 15.11.82 (46) 15.05.84. Бюл, )) 18 (72) Д.И.Бородин, В.И.Мирошниченко, Н.А.Беляков, С.И.Быстров, А.В.Губин, Е.И.Тюрин, В.А.Чернов, В.М.Архипов и В.M.Êàòàåâ (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордейа Трудового Красного

Знамени институт стали и сплавов (53) 669.046.517 (088.8) (56) 1. Бородулин Г.М. и др. НержаФФ ll веющая сталь. М., "Металлургия

1973, с. 111-114.

2. Авторское свидетельство СССР

М 962323, кл. С 21 С 7/10, 1981. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРЖАВЕ10ЩЕЙ СТАЛИ, включающий расплавление шихты, кислородную продувку расплава с последующей обработкой восстановительной смесью и легирующими, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества стали, в качестве восстановительной смеси используют смесь алюминиевого порошка с отработанным в процессе электрошлакового переплава флюсом в соот ношении 1:4-1:8.

1092189

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно,к, способам получения нержавеющей стали с использованием установок вакуумного окислительного рафинирования, и может 5 быть использовано в электросталеплавильных цехах металлургических заводов.

Известны способы получения нержавеющих сталей методом переплава в ду- 10 говых электросталеплавильных печах легированных отходов с применением газообразного кислорода ()j .

Данные способы из-за необходимости окислительного оафинирования при атмосферном давлении характеризуются повышенным угаром легирующих элементов и железа. что обусловливает высокую себестоимость получаемых нержавеющих сталей. 20

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения нержавеющей стали, включающий расплавление шихты, кислородную продувку расплава с последующей обработкой восстановительной смесью и легирующими. В качестве восстановительной смеси используют порошок алюминия с плавиковым шпатом (2J. о

Нецостатками известного способа являются повышенная себестоимость выплавляемой стали, обусловленная значительными безвозвратными потерями хрома с конечным шлаком, содержащим З5 после присадки восстановительной смеси до 12 вес.X окислов хрома (в пересчете на окись хрома), а также применением относительно дорогостоящего плавикового шпата; технологичес- 40 кие затруднения при последующей корректировке химического состава металла вследствие повышенной вязкости и недостаточной раскисленности шлака; снижение качества готового металла 45 в результате роста содержания в нем фосфора на 0,002-0,003Х при использовании технического плавикового шпата, содержащего 0,15-0,35Ж фосфора и повышенного содержания серы в S0 готовом металле из-за низкой десульфурирующей способности шлака, получаемого после присадки восстановительной смеси.

Цель изобретения — повышение качества стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения нержавеющей стали, включающему расплавление шихты, кислородную продувку расплава с последующей обработкой восстановительной смесью и легирующими, в качестве восстановительной смеси испсатьзуют смесь алюминиевого порошка с отработанным в процессе электрошлаковых переплавов флюсом в соотношении (1:4)-(1:8).

В составе восстановительной смеси применяют отработанный в процессе электрошлакового переплава флюс, состоящий в основном из фтористого кальция и глинозема в соотношении, близком к эвтектическому, однако с некоторым недостатком глинозема.

Окисление алюминия, присутствующего в восстановительной смеси, после присадки последней на поверхности шлака увеличивает содержание глинозема и приводит к получению соотношения между фтористым кальцием и глиноземом, соответствующего эвтектическому. В частности, при содержании

633 фтористого кальция и 37% глиноО эема их смесь имеет т.пл. 1260 С о по сравнению с 1380 С для фтористого кальция. Поэтому восстановительная смесь, состоящая из порошка алюминия и отработанного в процессе электрошлакового переплава флюса, взятых в соотношении (1:4)-(1:8) обладает повышенной (по сравнению с используемой согласно способу-прототипу) разжижаюшей и, следовательно, раскислительной способностью, а ее применение увеличивает восстановление хрома, что ведет к уменьшению расхода низкоуглеродистого феррохрома и способствует снижению себестоимости выплавляемой стали.

Более жидкоподвижный и раскисленный шлак обладает повышенной десульфурирующей способностью, Обработка металла таким шлаком позволяет повысить качество продукции в результате снижения..содержания серы в готовом металле.

При использовании смеси алюминиевого порошка с отработанным в процессе электрошлакового переплава флюсом с меньшим соотношением компонентов не достигается требуемая степень раскисления металла и шлака, удар легирующих при этом возрастает, повышается вязкость хоомистых шлаков.

Применение смеси алюминиевого порошка и отработанного в процессе з электрошлакового переплава флюса с большим соотношением компонентов экономически нецелесообразно и не позволяет сформировать достаточно жидкоподвижный шлак.

Отработанный в процессе электрошлакового переплава флюс содержит не более 0,03 фосфора, т.е. его применение в составе восстановительной смеси также способствует повышению качества выплавляемой нержавеющей стали (уменьшается содержание фосфора в последней).

Использование при выплавке .нержавеющей стали отработанного в процессе 15, электрошлакового переплава флюса позволяет снизить стоимость восстановительной смеси и, следовательно, себестоимость стали.

Пример. В дуговую сталеплавильную печь загружают, кг/т: легированные никелем и хромом отходы 600 и шихтовые слитки 210 (содержание фосфора не более 0,005 ).

В завалку присаживают, кг/т: угле-25 родистый феррохром 150; никель 40; известь 15; 45 -ный кусковой ферросилиций 6 и чушковый алюминий 3,2.

При расплавлении металл содержит, вес. : углерод 0,40; кремний 0,6;. марганец 1,2; сера 0,020; фосфор

0,017; хром 20,0; никель 10,0. о

После нагрева ванны до 1620 С шлак, образовавшийся в период плавления,удаляют из печи и осуществляют продувку расплава техническим кислоро«35 дом в течение 7 мин с расходом

60 нм /т.ч. Температура металла в о конце окислительной продувки 1780 С.

Металл, содержащий, вес. : углерод4

0,25; кремний 0,18; марганец 0,40; сера 0,017; фосфор 0 018 хром 19 0 никель ®,2 — выпускают вместе сошлаком, образовавшимся в„окислительный период, в рафинировочный ковш. 45

Температура металла в рафинировочном ковше 1730 С.

Рафинировочный ковш устанавливают в вакуум-камере.

Далее металл подвергают вакуум- 50 ному окнслительному рафинированию по следующей технологической схеме: обработка вакуумом (40 кПа) с одновременным перемешиванием расплава аргоном (0,5 нм /т ч) в течение 55 ,4 мин; обработка вакуумом (2,6 кПа) с одновременным перемешиванием рас" плава аргонсм (1,3 нм /т ч) и про)89 4 р КоН кислородом (30 нм /T ч), течение 8 мин; перемешивание расплава аргоном (1,3 нм /т ч) в условиях вакуума"(2,6 кПа) в течение 4 мин.

Конечная темлература расплава

1680 С.

После окончания вакуумного окислительного рафинирования металл содержит, вес.%: углерод 0 5 кремний

0,12; марганец 0,30; сера 0,013; фосфор 0,019; хром 18,6; никель 10,1.

В рафинировочный ковпг на штангах вводят 1,5 уг/т чушкового алюминия.

Раскисление шлака проводят при атмосферном давлении путем присадки на его поверхности смеси порошкообразного алюминия (2,3 кг/т) и отработанного в процессе электрошлакового переплава флюса (13,8 кг/т). Отработанный в процессе электрошлакового переплава флюс имеет следующий состав, %: фтористый кальций — основа; глинозем 25; кремнезем 2,5; окись кальция 6,0; углерод 0,08; сера 0,05: фосфор 0,03.

Производят легирование металла ниобием путем присадки в ковш 23 кг/т феррониобия.

В течение 4 мин при давлении

2,6 кПа металл перемешивают аргоном (расход 1,40 нм /т ч).

Затем металл, имеющий температуру

1620 С, переливают в разливочный ковш, в который предварительно вводят металлический марганец (10 кг/т) и

45 -ный ферросилиций (7 кг/т).

После перелива температура металла в разливочном ковше 1550 С.

Разливку металла производят в соответствии с известной технологией.

Готовый металл имеет следующий химический состав, вес. : углерод

0,07; кремний 0,65; марганец 1,70; сера 0,009; фосфор 0,020; хром 19,2; никель 10,0; ниобий 1,3.

Во время проведения опытно-промышленных плавок при раскислении шлака после окончания вакуумнбго i окислительного рафинирования соотношение между порошком алюминия и отработанным в процессе электрошлакового переплава флюсом изменяют от 1:3 до 1:9 при общем расходе смеси в среднем 16 кг/т.

Технологические показатели этих плавок в сравнении со способом-прототипом приведены в таблице.

1092189

1 сч с0 о в сЧ 1

1 00 л

01 о о

A о о сч cV

01 л

01 о с 1 !

СЬ 00 о о о о

О О

М С4 о о л л о о

О О л л о с с 4 c4 04 с 4 с 4 сЧ с 4 . с 4

О О О О О л л A о о о о о

Ф с 4 о л о л

О " 1 в Х Оа!

0 E

0 olio

С0 л с0 о х

4 01 4

1 ж о ж сч и л е ° . ° а о

4Г\ м

a) 3

g o

cd !4 Cd

Р. g о о сч л Э, ° сч о о

A л сч о о

0Ъ СО

CO 01 л Ф

CO Л м м о о

Р1 о с4

o o o О 01 (:Ь CO Ch

О 1

И л

cd о о

1 ч

Ои0 !Эж я M25 r I

О О О О О

О а 00 М О о о

1 х m био

C4 g g 0! о ж1 л

Ф м о

С4 л

-0 б л с4

ud!5

eg

K !

C1 о о

Е о

Ф о

E о сч

Р3

I

1 0!

1О

1Ю

Iu

I

I p, Io ! !е

I

0! М

М Ж I

С0ав

Р !

I с!

Ю !

0, !".

U ожж

01 A Ж

>Я Ю у. р <И

00 CO сЧ ° 4 л л м

С 4 М 00 О

Ю л

М с 4 ю °

1 0

1092

Соотношение между компонентами восстановительной смеси 1:3 — 1:8 „ обеспечивает получение более раскисленных по сравнению с прототипом конечных. шлаков. Однако при использо- ванин восстановительной смеси с соотношением компонентов 1:3 наблюдается уменьшение жидкотекучести получаемого шлака, что создает технологические затруднения при последующем вводе легирующих добавок и снижает степень десульфурации стали. Соотношения между порошком алюминия и отработан" ным в процессе электрошлакового переплава флюсом 1:4 — 1:8 обеспечивают восстановительной смеси повышенную разжижающую и раскислительную способность. При этом.из шлака восстанавливается хрома в среднем больше на

2,0 кг/т, а жидкотекучесть полученных после присадки восстановительной смеси шлаков больше на 18-637. В результате при вводе легирующих доба-.

189 8 вок практически не возникают техноло.гические затруднения, связанные с повышенной вязкостью шлака. В готовом металле, полученном по предлагаемому способу содержится на 0,002-0,0033 фосфора и:на 0,003-0,005Х серы меньше, что свидетельствует о его повышенном качестве.

Экономия за счет повышения извлечения хрома и удешевления восстановительной смеси составляет 2,40 руб./т.

Дополнительный экономический эффект может быть получен в связи с уменьшением брака, обусловленного повышенным содержанием фосфора серы в готовом ме/ талле, и снижением брака на первом пределе вследствие повышения горячей пластичности металла.

Таким образом, предлагаемый способ получения нержавеющей стали позволяет существенно снизить ее себестоимость при одновременном повышении качества.

Составитель Г.Прусс

Редактор Л.Веселовская Техред A.Áàáèíeö Корректор О.Билак

Заказ 3209/17 Тираж 540 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