Способ получения нержавеющей стали

(21 (22 (46 (72 В.И Б С яс кл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ 3510335/22-0215.11.8215.02.84. Бюл. 9 6Д.И.Бородин, Н.А,Беляков,Мирошниченко, А.В.Губин,Петров, Е,И.Тюрин, В.А,Чернов,Ефремов, В,М.БушмелевС.СивковМосковский ордена Октябрьскойлюции и ордена Трудового Красногомени институт стали и сплавов669.046.517(088.8)1 Бородулин Г.М. и др. Нержаа сталь. М., фМеталлургияф,3, . 111-114,.Патент ФРГ 9 2803940,С 21 С 7/10, 1982. Л.П и С (71 Рев Зна (53 ,.56 веющ 197(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩЕЙСТАЛИ, включающий расплавление шихты,предварительное обезуглероживание,выпуск металла в ковш и продувку подвакуумом инертным газом снизу и газообразным окислителем сверху, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения степени окислЮйия легирующих компонентов расплава, в качеств д газообразного окислителя используют высокотемпературную газовуюсмесь иэ природного газа и кислорода, причем соотношение объемных расходов природного газа и кислорода всмеси изменяют от 1:4 в начале продувки до 314 в конце ее1073299Изобретение относится к черной Природный гаэ относительно дешев металлургии, а именно к способам и безвреден, Основным его компоненполучения низкоуглеродистой нержаве-, том является метан ющей стали с использованием вакуумно- Добавка природного газа к кислого окислительного рафинирования, и родному дутью существенно снижает может быть использовано в электро температуру реакционной поверхности сталеплавильных цехах металлургичес" по сравнению с продувкой чистым киских заводов. лородом и, следовательно, ведет кИзвестны способы получения нержа- уменьшению окисления и испар Н ве иющ х сталей методом переплава в ду- железа и легирующих в зоне внедрения говых сталеплавильных печах легиро дУтья в металл. ванных отходов с применением гаэооб- Для обеспечения условий протекаразного кислорода 1 3. ния реакции обезуглероживания безОднако данные способы из-за необ- существенного развития процесса окисходимости проведения окислительного ления легирующих компонентов распрафинирования при атмосферном давле лава по мере уменьшения содерж ни арактериэуются повышенным уга- .углерода в металле необходимо уменьром легирующих элементов и железа, шать окислительный потенциал дутья, что обуславливает высокую себестои- например путем добавок инертного мость получаемых нержавеющих сталей. газа (аргона к кислороду). В лабораНаиболее близким к предлагаемому 0 торных условиях в индукционной печи по технической сущности и достигаемо- установлено, что оптимальное содерму результату является способ полу- жание кислорода в аргонокислородной чения нержавеющей стали, включающий смеси находится в пределах 20-50. расплавление шихты, предварительное Однако в промышленных условиях при обезуглероживание, выпуск металла в отсутствии внешнего подогрева и оковш и опр дувку под вакуумом инерт 25дувка смесями с такой значительнойр а проным газом снизу и газообразным скис- добавкой аргона приводит к быстролителем сверху Г 23 му снижению температуры металла,такИзвестный способ получения нержа- как тепловые потери с излучением веющей стали характеризуется эначи- не компенсируются вследствие резко- тельным окислением и испарением же- З 0 го уменьшения количества тепла вылеза и легирующих компонентов распла- деляющегося при протекании экзотермива, в частности хрома до 1,3 абс., ческих реакций окисления железа,хро.мо время кислородной продувки высо- ма .и прочих окисляющихся компоненколегированного расплава в ковше под тов расплава, что неблагоприятно вакуумом, что обусловлено интенсив сказывается на термодинамических усным окислением и испарением железа ловиях процесса селективного окисле- .и легирующих компонентов расплава в ния углерода в присутствии хрома, высокотемпературной реакционной зо- марганца, ниобия и других легируюне, образующейся в месте внедре- щих элементов. ния струи кислорода в металл, не ВысокотемператУрный газокислородвозможностью изменения окислитель- ный факел является мощным тепловым ного потенциала кислородного дутья источником, способным в значительпо ходу обеэуглероживания, что при- ной мере компенсировать тепловые водит при низких (менее 0,06) кон- потери, особенно в начальный период центрациях углерода к интенсификации 45 вакуумного окислительного рафиниропроцесса окисления легирующих компо- вания, когда они особенно велики, нентов Окичлительный потенциал дутьяцель изобретения - уменьшение ко- при пРодувке смесью природног личеств а окислившихся легирующих и кислорода определяется соотношеникомпонентов расплава. ем объемных расходов компонентов газо.вой смеси. В начале вакуумного окисПоставленная цель достигается лительного афтем чтоь ого рафинирования при повышенем, что согласно способу получения ном содержании углеро а в анержавеющей стали, включаю е сии углерода в расплавеающему расп- оптимальным окислительным потенциаллавление, нагрев и е вс - налом обез гле оживар д арительное обладает дутье с соотнбшенУ Р ние, выпуск металла в 55 ных расходов приронб ением объемриродного газа и кислоорение природного газаковш и продувку под вакуумом инерт- . рода 1:4. Го еным газом снизу и газообразным окис- происходит в условиях избытка кислолителем сверху, в качестве газообраэ- рода:ного окислителя используют высокотемпературную газовую смесь из природ СН 4+ 40= СО + 2 Н О + 20(1) ношение об емнного газа и кислорода, причем соот- По мере уменьшения содержжания углерогаза и кисло о а въ ых расходов природного да в металле окислит йельны поте нциалот 1:4 в н ч юи кислорода в смеси изменяют дутья необходимо снижатьа ь путем увена а е продувки гаэообраз- личения соотношения бым окислителем до 3:4 в конце ее. 65 природногоо ъемных расходовгаза и кислорода в газовой1073299 фи 2 щал ППП фПатентф, г. ужгород, ул. Проектная,4 смеси. В конце вакуумного окислительного рафинирования при низкой (менее0,03) концентрации углерода в металле оптимальным окислительным потенциалом обладает дутье с соотношением объемных расходов соответствующих компонентов 3:4. Реакция горенияприродного газа в этом случае идетпо следующей схеме: О, 75 СН 4+О = О, 75 СО +О, 5 Н О+Н, ( 2 ) При продувке газовой смесью с соотношением объемных расходов природного газа и кислорода, ранным 1:5, в значительной мере уменьшен эффект снижения температуры поверхности зо ны перничных окислительных реакций, что приводит к повышенному окислению и испарению легирующих элементов расплава и железа.. Продувка газовой смесью с соотношением объемных расходов ее компонентов 1:1 сопровождается понижением температуры расплава, снижением коэффициента усвоения кислорода и повышенным разбрызгиванием металла изза наличия мощйого отраженного потока неассимилируемого газа.Таким образом, продувка высоко-. легированного расплава в условиях вакуумного окислительного рафинирования высокотемпературной газовой смесью: с регулируемым окислительным потенциалом позволяет существенно уменьшить окисление и испарение легирующих компонентов (прежде всего хрома), что способстнует повышению З 5 технико-экономических показателей процесса выплавки нержавеющей стали с применением вакуумного окислитель- ного рафинирования.П р и м е р. В дуговую сталепла вильную печь загружают легированные никелем и хромом отходы в количестве 600 кг/т и шихтовые слитки (210 кг/т), содержащие не более 0,005 фосфора. В завалку присаживают, кг/т: углеро дистый феррохром 150; никель 40; известь 15; 45-ный кусковой ферросилиций 6; чушконый алюминий 3,2, После расплавления металл содержит,углерод Оф 40 кремн марганец 1,2; сера 0,020; фосфор 0,017; хром 19,8, никель 10,0.После нагрева ванны до 1620 С шлак, образовавшийся в период плавления, удаляют из печи и осуществляют продувку расплава техничес.ким кислородом в течение 7 мин с .расходом 60 нм /тч. Температура металла н конце окислительной продувки 1780 С.Металл, содержащий, вес.; 60 углерод 0,25 ф кремний 0,18, марганец 0,40; сера 0,017, фосФор 0,018,ВНИИПИ Заказ 274/24 хром 19,21 никель.10,2, вместе со шпаком, образовавшимся в окислительный период, выпускают в рафинировочный ковш. Температура металла в рафи" нировочном ковше 1730 С.,Рафинироночный ковш устанавливают в вакуумкамереДалее металл подвергают вакуумному окислительному рафинированию по следующей технологической схеме: обработка вакуумом (40 кПа) с .одновременным перемешиванием расплава аргоном (0,8 нм/тч) в течение 5 мин) обработка вакуумом (2,6 кПа) с одновременным перемешиванием расплава аргоном (1,3 нмэ/т ч) и,продувкой высокотемпературной газокислородной смесью (35 нм 3/тч) в течение 15 мин, причем в первые 5 мин продувки соотношение объемных расходов природного газа и кислорода в смеси, равно 1:4, в последующие 5 мин - 1:3, и в заключительные 5 мин - 1:2; перемешивание расплава аргоном (1,3 нм/т.ч) в условиях вакуума (2,6 кПа в течение 5 мин. Конечная температура расплава 1690 С;После окончания вакуумного окислительного рафинирования металл содержит, вес: углерод 0,03; кремний 0,10; марганец 0,15, сера 0,013, Фосфор 0,019, хром 18,6; никель 10;1.При атмосферном давлении в рафинироночный ковш на штангах вводят 1,5 кг/т чушкового алюминияа на поверхность расплава - раскислительную смесь, состоящую, кг/т: порошок алюминия 2,3 планиковый шпат 13,8. .Затем в ковш присаживают металлический марганец (10 кг/т) и 45-ный ферросилиций (7 кг/т).Далее металл подвергают повтор ному вакуумированию в течение 4 мин при давлении 2,6 кПа с одновременным перемешиваниемаргоном 1,3 нм /т ч .5 Затем металл, имеющий температуру1610 С, переливают в раэливочныйковш; После перелива температураометалла в разливочном ковше 1560 С.Разливку металла производят в соответствии с действующей на предприятии технологией,Готовый металл имеет следующийхимический состав, вес.: углерод.0,03; марганец 1,50 ф кремний 0,60;сера 0,009, Фосфор 0,020) хром 19,0никель 10,0.Экономический эффект достигаетсяэа счет уменьшения количества хрома,окислившегося во время вакуумногоокислительного раФинирования (в пересчете на низкоуглеродистый феррохром), и составляет 135 тыс.руб вгод еТираж 540 Подписыое