Способ выплавки сталей и сплавов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ои 91 О 786Опубликовано 07.03,82. Бюллетень М 9 но делам нэобретеннй и отхрытнйДата опубликования описания 07.03,82 СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛЕЙ И СПЛАВ афиче 5 1.Изобретение относится к металлургии и может быть использовано привыплавке высококачественных сталей и. сплавов,Развитие многих отраслей современной техники требует применения особо"чистых сталей и сплавов, так как изделия из них обладают повышенным комплексом свойств, Очистка сталей, снижение содержания в них вредных примесей может осуществляться следующимиспособами: подбором шихтовых материалов, чистых по Б и Р, с последующимих сплавлением в заданной пропорции;изготовлением заданной марки сталина базе распространенных шихтовых материалов с применением специальнойрафинирующей обработки, который более экономичный, так как чистые шихтовые материалы оцень дороги. Например, замена основного компоненташихтовки армко-железа (5 = 0,02 М,Р = 0,07/, стоимость .200 р/т) накарЬонильное железо Б = 0,002,Р = 0,002 Й, стоимость 15000 р/т)увеличивает стоимость продукта в20 раз,Известно р нирование стали в .ковше синтети ским известковогликоземистым шлаком.1 1 1, который имеетследующий состав, 4: СаО 50-55,А 120 38-ч 3 и ГеО примерно 1.4Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кпредлагаемому является способ выплавки сталей и сплавов, включающий введение шлаковой .смеси извести и плавикового шпата с завалкой в печь, расплавление, рафинирование и выпускметалла,в котором для снижения угараметаллошихты, повышения качествавыплавляемого металла и производительноСти печи, шлаковую смесь, состоящую из плавикового шпата и глинозема при соотношении СаЕд/А 1 дО= 1,54,0, вводят в корзину с шихтой и/илина подину печи перед завалкой шихты9107863в количестве 1 Оот вводимых в печь шлакообразующих материалов 2.Недостатком этого способа является получение сталей чистых только по сере до уровня 1 10 ;, Степень рафинирования стали синтетическим шлаком определяется количес вом шлака, его свойствами, химическим составом стали, температурными условиями процесса.10 Цель изобретения - снижение содержания серы и фосфора, снижение стоимости сталей и сплавов.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки сталей и сплавов, включающему эавалку шихтовых материалов в печь, расплавление, рафинирование и выпуск металла, завалку шихтовых материалов осуществля ют с добавлением 1-31 А 1, поддерживают температуру расплава в интервале 1200-1350 фС и ведут обработку расплава шлаком системы СаО-СаР-ЕйОИ при соотношении СаО/СаР= 0,4-1, 25 ЕеО= 30-551, задаваемым на поверхность расплава в виде предварительно сплавленного монолита в количестве 5-101 от веса металла. 30Нлаки системы СаО-СаГ- ГеОиспользуются для рафинирования расплавов. Ге-С. Однако, с понижением содержания углерода в расплаве, рафинирующая способность шлака этого типа па 3дает и начиная. с 1 С 1= 33 становитсяменее 503. Для повышения рафинирующейспособности шлака этого типа необходимо ввести такой элемент, которыйбы сохранил температурный режим процесса рафинирования и возможностьпересыщать шлак твердой фазы. Такимэлементом является Л 1, который в со-,четании с Ы, Т 1, Я, Ип, понижаеттемпературу расплава до необходимойдля рафинирования и, обладая высокимсродством с кислородом, предохраняетэти компоненты от угара. Для протекания процесса рафинирования в оптимальном режиме достаточно добавление1-3 А 1 в шихту. При взаимодействии.со шла ком для сохранения ра фи ниру ющего свойства шлака требуется окислить0,5-1,53 А 1. Остальное количествоалюминия предназначено для того,чтобы понизить температуру взаимодействия шлак - металл до оптимальной,которая находится в интервале 12001350 С. 4Образующаяся при окислении алюминия ИО замещает в шлаке окислы Ге,создает условия для выделения из шлака твердой фазы в виде СаО - Л 209.Эффективность десульфурации и дефосфорации шлаками СаО-СаГ еО опреИделяется количеством выделяющейсятвердой фазы, которая, связывая серу и фосфорв прочные соединения, выводит этиэлементы из эоны взаимодействия жид-кий шлак - металл. Использование менее 54 рафинирующего шлака необеспечивает максимально возможного удаления серы и фосфора из. расплава, аболее 10/ экономически невыгодно;, таккак остается неотработанный шлак.Осеостальные операции выполняются пообычной технологии.П р и м е р. Техническую проверкупредлагаемого способа выплавки сталей и сплавов проводят на полупромышленной индукционной печи садкой 10 кгс магнезитовым тиглем. Илаки приготавливают сплавлением основных компонентов в тигле из армко-железа, нагреваемом в индуктивной печи,1 Для выплавки стали Х 18 Н 10 Т шихтуют расплав состава, : Ре 68, Мх 12, Т 1 1 с добавкой 3 Ф. Расплавление проводят на воздухе в тигле индукционной печи. Содержание 5 и Р по расплавлении фиксируют равным 0,016 и 0,03 соответственно. По достижении температуры расплава 1250- 1300 С обрабатывают его шлаком сосотава, Ф: СаО 25, Са 1,25, ГеО 50 в количестве 61 от веса металла. После обработки шлаком содержание 5 и Р в распла ве составляет соот вет ст венно 0,001 и 0,0024. Конечный шлак в расплаве удаляют, закрывают печь и откачиваю воздух . По достижении вакуума 1 О мм рт.ст, расплав легируют Сг и раскисляют Ип и Я, Слив в изложницу проводят в вакууме. Конечное содержание Я и 1 в готовом слитке.0,003 каждого. Аналогичным образом, но с обработкой полностью на воздухе, выплавляют несколько плавок конструкционной высокопрочной стали 30 х 3 НИфС. На этих плавках в пределах предлагаемого варьируют процентное содержание добавляемого в шихту А 1 и количество шлака. Для получения сра внительных данных параллельно проводят выплавку стали 30 х 3 НИФС по известному способу. После выплавки слитки проковывают нэ квадрат 10 х 10 мм910786 Сталь Способ выплавки сталиМеханические свойства сталей Р афинируюта яобработка,2 Содермание вредных примесей,3 кг/мм (, 2 2 бо,я, р 2 кгн/ ,ь ау г кг/ибб Г Л 1 алак Беэ рафинирующей обработки синтетическим елаком 76 155 9,6 47 4,5 Ое 09 Оэ 025 52 6,5 55 8,28,655 91 80 7 84,8 174 152 9 в 5 180 155 9 е 5 185 159 : 10,8 187 58 10,8 56,4 28 48,7 63,7 31 7 44,4 0,013 0,005 0,004 0,003 0,014 0,0030,00,0070,0030,0010,0020,0008 Иэ вест ныйПредлагаемый 0,5 5 3 5 3 05 10 0,56 0,75Потенциал питтингообраэования в 0,82-ном растворе ИаС 1 при 20 фС,Составитель П, МагаюмоваРедактор А. Гулько Техред М.Гергель Корректор М. Пожо Заказ 1046/4 Тираж 587 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, И, Рауаская наб., д. М 5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 и на прутках проводят стандартнуютерми ческую обработ ку. Использование предлагаемого способа выплавки качественных сталей позволяет снизить содержание Я и Р по сравнению с известным способом в 2,5-3,5 раза, а по сравнению с выплавкой без рафинирующей обработки синтетическим шлаком в 5-7 раз,Способ пригоден для выплавки низкоуглеродистых нержавеющих сталей аустенитного и ферритного классов, мартенситостареющих сталей, высоко- прочных сталей, сплавов на ГоЖ. основе. Снижение содержания Я и Р до уровня 3 10 / повышает коррозионностойкость (потенциала питтингообразования в 0,8 раствора МаС 1 при.20 С) стали Х 18 Н 10 Т с 0,56 до 0,75 и повышение ударной вязкости стали ЗОХЗНМФС с 6,5 до 9,1 по сравнению со сталями выплавленными с рафинирующей обработкой по известному способу. Предлагаемый способ выплавки сталей и сплавов из обычных шихтовых материалов с одновременным удалением вредных примесей Б и Р упрощает тех" нологический процесс, в 1,5 раза приводит к сокращению длительности плав 6Результаты испытаний сведеныв таблицу. ки, экономии легирующих добавок иматериалов.Формула изобретения25Способ выплавки сталей и сплавов,включающий завалку шихтовых материалов в печь, расплавление, рафиниро-.вание и выпуск металла, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью сни 30жения содержания серы и фосфора,снижения стоимости сталей и сплавов,завалку шихтовых материалов ведут сдобавлением 1,34 алюминия, поддерживают температуру расплава в интервале1200-1350 С, а обработку расплававедут шлаком системы СаО-СаГ-РеОипри СаО/СЯР = 0 4 1 0 и ГГсО щ 30553, задаваемым на поверхность расплава в виде предварительно сплавленного40 монолита в количестве 5-10 от весаметалла.Источники информации,принлтые во внимание при экспертизе1. Калинкин Е.С, Хладостойкая45 низколегированная сталь. М., "Металлургия", 1976, с. 99-118.2 . Авторское свидетельство СССРц 651034, кл . С 21 С 5/52, 1979