Способ дефосфорации металла

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам Щщу АНИЕ ИЗОБРЕТ ПАТ(57) Изобретение может бытьэлектрометаллургии дпя дефосфорац гированных сталей при обработке плэ ей. Сущность: расплав обрабатыва азотом, парами углерода или сме азота и паров углерода при массовом П: С =1:1. юл. Нд 37-ЗВй институт стали и сплавовА.; Островский О.И.; СимонлЖМ.й институт стали и сплавовДЕФОСФОРАЦИИ МЕТАЛЛ м(54) СПОСОБ 19) И 1 У(11) Я) 5 С 21 С 7 064 использовано вии высокопезменной струют активным сью активногосоотношенииИзобретение относится к элек гроглеталпургии и может быть использовано для дефосфорации высоколегированных сталейпри обработке плазменной струей,В современной электрометаллургии выплэвляются высоколегированные стали снизким содержанием Фосфора.Известен способ шлаковой дефосфорации металла, заключающийся о том, что фосфор переводят из металла в шлак путемокисления его и связывания получаемыхокислов в прочные комплексы присадкамижелезной руды (ГерОз) и извести (СаО) впроцессе выплавки металла, Этот способ непозволяет снижать содержание фосфора ввысоколегированных сталях беэ окислениялегирующих и их значительных потерь.Чтобы не происходило окисления легирующих, окислительный потенциал расплава не должен превышать 10 Па. Стольнизкие значения парциэльного давлениякислорода (Р 02) возможны при использовании вместо шлаков на основе ГегОз - СаОшлаков на основе ВаО, МаО, ОгО, т.е, присоздании слабоокислительных условий. Приэтом можно достигнуть степени дефосфорации высоколегированных сталей порядкаб 0-706. Еще более низкие значения Р 02(10 Пэ) достигаются при использованиивосстановительных шлаков (Са-СаГр, СэС 2 идр.). Максимальная степень дефосфорэциив этих условиях составляет 800 .Эти способы дефосфорации не нашлиширокого промышленного применения изза высокой химической активности шлаковпо отношению к футеровке печи, из-за необходимости поддержания активности углерода в металле на определенном уровне ииэ-за высокой кратности шлака (100 кг/тметалла). Кроме того, при этих процессахвозможны выделения ядовитых газов.Одним из путей решения данной проблемы является использование вместо шлаков (возможно и вместе со шлаками)восстановительных газов,Наиболее близким техническим решением является способ дефосфорации чугуна, заключающийся в обработке расплаваразличными водород- и азотсодержащимигазами, активированными в дуге,Однако существующий способ обработки водородсодержэщими газами имеетряд недостатков:не позволяет получать низкие содержания фосфора в высоколегированных сталях,Это обусловлено тем, что активность фосфора в таких сталях нэ порядок иже, чем вчугуне;при обработке природным газом наблюдается наутлерожияание металла: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 использование водорода и паров воды в промышленных условиях ограничено с точки зрения обеспечения безопасных условий труда, Кроме того, использование паров воды способствует угару легирующих.Сущность изобретения заключается в том, что в способе дефосфорации металла, включающем обработку расплава газами, согласно изобретению, обработку расплава проводят активным азотом, парами углерода или смесью активного азота и паров углерода при массовом соотношении М:С = 1:1.В отличие от прототипа, где металл продувают предварительно эктивировэнной эзстоводородной газовой смесью, в которой азот используется для повышения активности фосфора в металле, предлагаемый способ дефосфорации металла, согласно изобретению, включает в себя продувку металла только активным азотом, т.е. предлагается самостоятельное использование азота,Принципиальное отличие предлагаемого способа газовой дефосфорации металла заключается в том, что удаление Фосфора иэ расплава происходит зэ счет химического взаимодействия растворенного в металле фосфора с активными частицами газовой фазы, такими как атомы углерода, азота и их соединения (типэ С), а не с активным водородом:Рт С=СР;Р += Р 1,С + й = СМ, Р+ Сй = СР+ М, Р+ й= = Р 1 ч;Р+ СМ = Рй + С, Р+ С = СР.Новые технологические свойства азота и углерода заключаются в том, что они не только повышают активность фосфора в расплаве, но и сами являются активными частицами-дефосфораторами.При использовании предлагаемого способа дефосфорэции металла не наблюдается существенных потерь легирующих и значительного науглероживэния металла.Преимуществом предлагаемого способа является доступность азота и углерода и их безопасность.П р и м е р. Проводилась дефосфорация быстрорежущих сталей марок Р 6 М 5 и РбМ 5 К 5 в лабораторной плэзменно-дуговой установке, После герметизации печи камеру откачивали до давления 10 Пэ и заполняли4аргоном до атмосферного давления, Производили десятиминутную промывку системы, что обеспечивало двухкратно обновление газа в камере печи. Затем с цп вещью осциллятора ОСЦвозбу;".да ги пл м иную дугу, Металл, полещеннтвч в вод;и лаждэемый медныЙ тигель, полностью рас.ппавлялся в2001123 Результаты дефосфорации быстроремуще стали (расход аргоа 1 м гч)з С),. С)1/% Р)мт. Р)ю. ът Свлечь дефосфорации Масса исходно. Потери массы,го образца, г Рлсод обраба. тывающего гаМассовое сост.нощенис газова смеси Обрабатываю щиц гаэ смесь) сР =зо о.оэа 0.020 зз 1:2 а 02 р 07) эо гзС 1,00 ),ОЗ о,оэср оап 2:1 2.7 га О (607) Изменению а сслерчлм ю легирующх незначительны и нахсдютсю в пределах марочных составов. Составитель Ж.ВарфоломееваТехред М.Моргентал Корректор А.Козориз Редактор Н Силч 11)а 3 гэкдз 31 1 3 1) ираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 13035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5 Производс 11 г)-лзд)тепьский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул Гагарина )течение 10-15 с. Плавку прогодили с вольфрамовым кэтодол) при силе тока разряда 250 А, напряжении 40 В, расходе аргона 1 м/ч,3 Расплавленный металл вьдерживали под аргоном 30 с. Затем подавали обрабатывающий газ - азот с постоянным расходом для каждой серии опытов. Бремя обработки расплава меняли от 0,5 до 7 мин, Обработка распла. а другими газами проводилась по такой же методике с той лишь разницей, что для получения паров углерода использовали графитовый катод вместо вольфрамового. Для сравнения были проведены плавки только в аргоне без обработки другил)и газами) и с обработкой метаном. Полученные результаты сведены в таблице. Фосфор анализировали фотоколориметрическим методом, углерод определяли на приборе П Н.Использование предлагаемого способа дефосфорации металла обеспечивает по Формула изобретения спОсОБ деФОсФОРАции метАллА, включающий обработку расплава газами, отличающийся тем, что обработку расплава сравнгн)ию с существующими сппсобал 1 иследу)ощие преимущества:снижение содержания фосфора в металле высоколегированных сталях) с 0.030 до5 0,015% и менее беэ значительных поерьлегиру)ощих компонентов, что особенноважно в современной металлургии;снижение содержания фосфора в высоколегированных сталях беэ науглерожива 10 ния металла в процессе газовой обработки;доступность азота и углерода для использования их в качестве газов-дефосфораторов,их безопасность; одновременно азотиспользуется как плазмообразующий гаэ,1556) Поволоцкий Д.Я. и др, Электрометаллургия стали и ферросплавов. ММеталлургия,1984,Авторское свидетельство СССР20 К 2 1308635, кл. С 21 С 5/52, 1907,45 проводят активным азотом, парал 4 и углерода или смесью активного азота и паров углерода при массовом соотношении И:= 1 : 1.