. 1
Изобретение относится к металлургии
, в частности к производству стали методом вакуумирования,
Известен способ вакуумной обработки в ковше жидкой стали с печным шлаком .
Недостаток способа состоят в том что он позволяет снизить содержание в стали азота лишь на 5-10%,
Известен способ дегазации стали, в котором в процессе выпуска металла
в ковш присаживают шлакообразующую смесь из 70% известняка и 30% плавикового
шпата, затем мета.пл проду бают аргоном 1.
Я 2достатком способа является низкая
степень дегазации металла от водорода - 10-29% и от азота - в среднем 18%.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому
результату является способ производства стали, заключающийс.ч в том, что перад .9ыпускс 1 на поверхность
металла присгокивают щлакообразующую смесь из извести и плавикового шпата
в соотношении 3,5:1 по Массе в количстве 1% от массы металла. Образовавшийся
шлак в процчссе выпуска раскисляют смесью порошков ферросилиция,
алюминия;и кокса, а затем мёта.ил ваку умируют и продувают аргоном 2.
Недостаток способа - низкая степень дегазации стали от водорода до 2 6 % и от азота - до 2 О %.
Цель изобретения - повышение эффективности дегазации стального расплава
и улучшение на этой основе , качества стали.
Достгйгается это тем, что металлический расплав, находящийся под вакуумом
и одновр еме нн о поди ер г ающи и с я
5
продувке аргоном, обрабатывают шлакообраэующей смесью из. извести, плавикового
шпата и технического корунда в количестве 10-50 кг на 1 т стали, причём соотношение компонента0
ми смеси выбирают в пределах (1,8- 2,2) : 1 : (1,8-2,2) соответственно.
Смесь вводят под вакуумсми порциями в 1-5 приемов с интервалом между
присадкой отдельных порций 3-7 мин. Существенное улучшение дегазации наблюдается
при добавлении к шлакометалли .ческому расплаву углеродсодержащих материалов и раскислителей, окислы
которых входят в состав шлака, например алюминия, кальция, алюмокальция
и T.rf.
Выбранные соотношения между компонентами
смеси позволяют получать жидкотёкучй е и эвест ков о-глино э емис гые шлаки с отношением CaO/Al o близким
к единице, обладающие максимальной водородной и азотной емкостью. Плзви совый шоат улучшает жидкотекучесть
Таких ишаков. в то же время выбранные ьшакообразующие материалы Сами содержат незначительное количество
газов, так что образующийся шлак является хорошим сорбентом водорода и азота, в условиях вакуума и аргонной
продувки единственным поставщиком азота и водорода является жидкий металл, так что после райттлавления
111па1кообразующей смеси происходит
. перекачивание газов из мётёлла в
шлак и осуществляется дегазация стали . Аргонная продувка усиливает пере мв1Г1вани е
металла и шпака и ускоряет процесс дегаз ации. - Нс1ряяу с водброяом и азотом из
металла в шлак поступает также и кисПрисадка шлакообразующей смеси в
печь или ковш и Шслёдуйщёё вйкуумирование расплава с дродувкой аргоном
не обеспечивают выЬокой дётгазацйй металла, поскольку шлаковый расплав быстро насыщается/газамИ й%Ок
жгйощёй атмосферы и в значительнОЙ стёпени теряет fasonot noTHTertbHyid erioообность
. По этой же причинение улучшает степень дегазаций йспольэОванйе жидких йзвёсткОво-глинозёмистых
шлаков, выплгшленных в открытых ; пече1Х. ./; , - ;;.;-/.:....-::--...;--:: .--;
Способ осуществляют следующим образом . .- ....-. -..:.:. ,.
Расплав стали, напримерв ковше, пШйщаЙтй вакуум-Камеру, закрывают .
крышкой и включают систему, создающую вакуум. Однойремёйно продувают инертйым газом, например аргоном,
через полый стопор, через пробку, через пористое дййЦе или другим способом
. После достижения стабильного вакуума, йе нарушая герметичности
системы, k расплаву добавляют шлако692864
лород, который ухудшает газопоглотительную
способность ишака, особенно в отношении азота. Поэтому ввод в расплав углеродсодержащего материала,
взаимодействующего с кислородом с образованием газообразных окислов углерода, оказывает благоприятное
влияние на удаление азота и водорода из металла. Этим достигается одновременно
раскисление шлака и перемвиИвание металла со шлаком выделяющимися окислами углерода. Положительное
влияние углеродсодержащих материалов установлено при добавке их
в шлакометаллический раСплав в количестве 0,05-0,25% от массы метал- Ла.- , „ .- :- . . ; , „ .
В таблице приведены данные по растворимости азота и водорода в шлаках
системы CaO-Al2Og- SiO,j при , подтверждающие, что наибольшей дегазационной
способностью обладают шлаки с низким содёрз :анием окислов кремния и отношением СаО/А1 О- , близким к
единице. . ,
образующую сМёсь в количестве 10-50
На Тонну стали, составленную из -11звести, плавикового шпата и технического
корунда, взятых в сОртйОШёниях (1,8-2,2) : 1 s (1,8-2,2) Соответст веннО . Смесь гфисаживают в
один - пять приемо1в в зависимости отколичес ТВ а смеси я скорости ее р аплавления
. Возможно введение смеси как на поверхность расйпава, так и в его глубину, например, путем вдувания
инертньвл газом. Для улучшения условий дегазгишии стали к шлакОмётаЛлйческОму распЛаву мОгут быть
добавлены углеродсодержашйе вещества - кусковой или порошкообразный ко карбид , элек рЬйный бой,
антрацит, нефтяной или каменноугольный пёк и т.п. в количестве 0,05-:
0,25% 6т массы обрабатываемого металла . В этом случае равноценный дегазирующий
эффект достигается при Меньшем расходе-смеси. Углеродсодержащие материалы могут быть добавлены
единовременно или порциями. Улучшает дегазацию стали также
добавка к шлакометаллической смеси таких раскислителей, окислы которых Входят в состав рафинировочного
шлака - алюминия, кальция, алюмокал ция. Во время рафинирования возможна
корректировка химсоста;ва стали посредством добавки соответствующих легирующих элементов и их сплавов.
Принимая растворимость водорода известково-глиноземистом шлаке 100 в 100 г шлака и растворимость азота
1170 см(1,40%),можно определить по требное количество шлака для дегаза ции стали в равновесных условиях.
Для уменьшения содержания азота в металле 100 т плавки на 1.0 смв 100 стали потребуется JQ: 19. шлака
,-(ло-10 ; . ; Для уменьшения содержания водоро ла в металле 100 т плавки на I.CM
В 100 г стали требуется -foo-io Таким оЬразом, при расходе шпака
10 кг на тонну стсши возиюжмо умень шение в стали азота на 10 см% водо рода на 1 смв каждых 100 г стали;
при расходе итака 50 ftr на тонну стали уменьшение содержаний газоэ в райиовёсных условиях при «зтсутст
ВИИ их в составляизщйх Смеси йоясёт достичь: азота 50 см, водорода 5 смв каждых 100 г стали. В реальн
условиях дегазации щ)с( в Мен шей степени - азот удаляете из металла на О,005-0,007%, водимой до
3-3,5 см на 100 г стали., Приме р 1. НизкоугЛбродную хромоникелевую сталь вцплавлшот в
100 т дуговой печи с использоВ1аНйём ИИкельсодержащих отходов и никеля.
После окисления углерода до 0,1% и фосфора до 0,008%а нагретйй металл вводят феррохром, ферромарган ец и
скачивают окисленный шлак. При 1600 расплав металла выпускают в ковш,
в который предварительно .загружают 200 кг кускового алюминия и 00 кг
фер росилиция. Ковш с метаьллом установливают в вакуумную камеру и после
достижения остаточного да вления в камере 0,5 мм рт.ст. при одновременном пе 5ёмешивании расплава вводят
в один прием смесь, состоящую и 400 кг извести, 200 кг плавикового шпата и 400 кг технического корунда
Во время вакуукмрования в ковы для корректировки химсостава стали вводят 120 кг феррохрома и 50 кг ферро
марганца. После расплавления сМеси шлаксялеталличёский расплав в течение 10 мин перемешивают аргоном в
вакууме, а затем разливают в слитки В результате дегазационной обработ- Тшл ки содержание газов в стали уменьшилось: азота от 0,012 до 0,007%,
т.е. в 1,7 раза, водорода от 5,6 до 3,3 см в .00 г стали, т.е. в 1,7 раза,
П р и м е р 2. Низкоуглеродистую хромоникелевую сталь в 100 т печи выплавляют та(с же, как в примере 1.
В процессе вакуумирования с одновременным рафинированием аргоном в Ковш вводят В 2 приема с интервалом
7 мин смесь, состоящую из 1100 кг извести, 500 кг плавикового шпата
и 900 кг технического корунда. Одновременно с присадкой первой порции
смеси в ковш вводят 200 кг коксового порсшка, а со второй порцией - 50 кг.
Шпа.кометаллический расплав вьодерживают в вакууме при одновременном перемешивании
аргоном в течение 15 мин, а затем разливaifOT в слитки. В результате
дегазационной обработк:й содержание гаэов в стальном расплаве уменьшилось;
азота от 0,012 до О ,0047%, т.е. в 2,5 раза, водорода от 5,7 до 2,Ь см в 100 г стали, т.е. в 2,9
раза. -. - : , , .. П р и мер 3. Низкоуглеродистую хромомодибденванадиевую сталь выплавляют
в 100 т дуговой печи методом окисления с добавкой ферромолибдена в расплавленную ванну. После
достижения в ванн углерода 0,11% и нагрева металла до в ванну вводят феррохром и смликомарганец и
скачивают окисленный шлак. Из печи металл выпускают при в ковш, в к6торь1й предварительно загружают
алюминий и ферросилиций. Феррованадий вводят во время выпуска металла
на стЬую. После выпуска ковш с металлом помодают в ваккум-камеру и
после достижения остаточного давления 6,5 мм рт.ст. при одновременном
Ьеремешивании металла аргоном вводят в три .приема с интервалами между
.присадками очередных порций 5 мин смесь:,1300 кг извести 700 кг плавиков
ото Шпата и к г т;е} :ничёск&го корунда. Одновременно с присадкой
второй порц;ии смеси в расплав вводят 150 кг электродногобоя, после
ввода последний порции смеси 40 кг алюминия. После расплавления смеси
шлакометаллический расплав выдерживают в вакууме при одновременной продувке аргоном 15 мин, а затем
разливают в слитки. В результате дегазационной обработки содержание
газов в стальном расплаве уменьшилось: азота от 0,014 до 0,004%,
т.е. в 3,5 раза, водсфода от 5 до 2,1 см в 100 г стгипи, т.е. в 2,4 раза.
П р и м е р 4. Низкоуглеродистую молибденванадиввую сталь, содержащую
1% хрома, выплавляют так же, как в примере 3, в 100 т дуговой печи.
В процессе вакуумирования с одновременным аргонным рафинирсванием в ков
вводят в 5 приемов с интервалами меж ду присадкой каждой порции смеси 3
мин 5000 кг смеси, состоящей из 1800 кг извести, 1000 кг плавикового шпата и 2200 кг технического корунда.
После расплавления последней порции и выдержки в вакууме с одновременным перемешиванием шлакометаллического
расплава аргоном в течение 20 мин стгшь разливают в слитки. В рёзульта
те дегазационной обработки содержание газоз в стальном расзплаве уменьшилось: азота от 0,012 до 0,0045%,
т.е. в 2,7 раза, водоорода от 5,8 до 2,8 100 г стали, т.е. в 3,6 раза.
Таким образом, данный способ применим для производства высококачест венной стали с низким содержанием
азота и врдсфода, поскольку позволя .ет в 2-3 раза уменьшить содержание
этих газов в стали. Например, путем дегазационной обработки котельной
стали, выплавленной в дуговых печах , можно улучшить ее жаропрочные свойстба и в 1,5-2 раза увеличить
продолжительность службы изделий из этой стали в котельных энергоблоках
Кроме того, за счёт выноса операций восстановительного рафинирования из
дуговой печи в ковш под вакуумом во мсйсно увеличение .производительности дуговой печи на 15-30%.
Формула изобретения 1.Способ дегазации стали, включающий
вакуумирование расплава в ковше с одновременной продувкой инертным газом и обработкой шлакообразующей
смесью, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности дегазации и
улучшения качества стали, расплав обрабатывают смесью извести, плавикового шпата и технического корунда,
которую присаживают порциями в 1-5 приемов при соотношении компонентов
соответственно (1,8-2,2) : 1 (1,82 ,2) в количестве 10-50 кг на тонну стали.
2.Способ по П.1, отлича ющ и и с я тем, что в процессе Д|эгазации в ишакометаллический расплаввводят
углеродеодержащее вещество в ксэличестве 0705-0,25% от массы обрабатываемой стали.
источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Яновский В.И. и др. МеталлурМеталлургия
гия стали, с. 515-520.
2. Сборник ТРУДОВ МИСИС 79, Металлургия,, 1973 с. 261-262, 246-251.
