Способ выплавки ниобийсодержащей стали в основной электропечи

СОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ОЮ (11) 493 52 ИТЕТ СССР И ОТКРЫТИЙ ОПИСА ОБРЕТЕН И ТЕЛЬСТВ 66/22"02(21) 29193 (22) 29.04 (46) 23.04 а- хноашино Л. ме" 972, понии Мф 14445,2Патент кл. 10 1, 19 3. Авторс У 242933, кл 4. Авторс по заявке М клС 21 С 51.ое свидетельствоС 22 С 38/12, 1ое свидетельство872624/22-02,52, 21.01.80. 7 ССР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ АВТОРСКОМУ СВИД(54)(57) спосоБ вцплАвки ниоБийсодЖАЩЕЙ СТАЛИ В ОСНОВНОИ ЭЛЕКТРОПЕЧИ,.включающий плавление шихты и последующее проведение окислительного ивосстановительного:периодов с использованием для легирования стали пятиокиси ниобия, вводимой а виде .ниобиеаых концентратов различной степениобогащения совместно с известью илиизвестняком, о т, л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениястепени усвоения ниобия и качестваметалла, ниобиевые концентраты совместно с известью или известняком вводят в окислительный период плавки,после чего осуществляют выдержку атечение 2-12 мин перед переводомплавки в восстановительный период.Изобретение относится к металлургии, конкретнее к выплавке сталей,содержащих ниобий, в основной элект-ропечи.В современных металлургии и машиностроении для производства трубопроводов, металлоконструкций, стального литья, работающих в условияхнизких температур, повышенных нагрузок, тяжелых условий эксплуатации,10все более широкое применение находятниобийсодержащие стали.Существующие способы выплавки ука-:.занных сталей предусматривают использование ниобиевых Ферросплавов и ли гатур 1 1, а также метода прямого легирования стали путем восстановления " ниобия из его пятиокиси 2"1.Указанные способы не оЬеспечивают производства необходимого объеманиобийсодержащих сталей из-за дефицитности ниобиевых легируащих сплавов и технически чистой пятиокиси ни" обия, а также из-за их высокой сто-. имости. Расчеты показали, что сто- ,2 имогть 1 кг ниобия, введенного в сталь из Феррониобия самой дешевой марки кремнистой группы,14,3 руб., из технически чистой пятиокиси ниобия - 13,8 руб из ниобиевого пиро-.хлорового концентрата - 7,7, руф.Известен способ выплавки стали,заключающийся в том, что легирование стали ниобием осуществляется введением в жидкий металл пятиокиси ниобия, являющейся ниобиевым концентратом наиболее высокой степени обогащения, совместно с восстановителем - ферросицилием иили) силикокальцием 3.Такой способ прямого легирования 4, стали ниобием в основной электропечи эффективен, однако он не предполагает использование бедных ниобиевых концентратов с различной степенью обогащения,предполагает использование дорогостоящей технически чистой пятиокиси ниобия, ресурсы которой ограничены. Кроме того, в данном слу", чае при введении в жидкий металл пя" тиоииси ниобия в виде ниобиевых кон-, центратов с различной стейенью обога"5 О щения снижается степень усвоения нио" бия металлом вследствие формирования шлаков неблагоприятного состава, спо" собствующих переходу ниобия в шлаковую фазу иобеспечивающих высокиезна-, чения показателя распределения ниобия (МЬ)/ЙЬ 1 между шлаком и металлом (гдеЙЬ 1 - содержание ниобия в металле, а (МЬ) - содержание ниобия вшлаке). Использование же при этом восстановителей - Ферросилиция и силикокальция приводит к существенному увеличению себестоимости стали.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки ниобийсодержа"щей стали в основной электропечи, включающий плавление шихты .и последующее .проведение окислительного и восстановительного периодов с использованием для легирования стали пятиокиси нио" бия, вводимой в виде ниобиевых концентратов различной степени обогащения совместно с известью или известняком 1.Ниобиевые концентраты совместно с известью или известняком вводят в восстановительный период плавки.Недостатком известного способа яв- ляется то, что введение ниобиевых концентратов совместно с известью или известняком в восстановительный период плавки не способствует раннему фор". мированию шлака требуемой основности, который необходим для наиболее благоприятного распределения ниобия междушлаком и металлом, Целью изобретения является повышение степени усвоения ниобия и качества металла.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки ниобий-содержащей стали в основной электропечи, включающему плавление шихты и . последующее проведение окислительного и восстановительного периодов с использованием для легирования стали пятиокиси ниобия, вводимой в виде ниобиевых концентратов различной степени обогащения совместно с известью или известняком, ниобиевые концентраты совместно с известью или известня" ком вводят в окислительный период плавки, после чего осуществляют вы"деркжу в течение 2-12 мин перед пере"водом плавки в восстановительный пе-.риод,ВНаведение шлака необходимого состава из ниобиевого концентрата и извести в окислительный период плавки,когда имеет место дегазация металла,приводит к снижению содержания газовв металле ( таблица ), поскольку ме"талл при дальнейшем ходе процессазащищен .шлаковым покровом от взаимодействия с газовой Фазой, что приводит к повышению качества металла.и иттии иМи и ее М Гт,еи т и т т т т т тее т т Ее тСпособ выплавк стали Н, см/100Ъметалла Расчетное Фактичес- . кое содержание ниобия в готовой стали,3 РасхоГей-.,кг/т Процент содержаниениобия вготовойстали,Ветее тее, Предлагаемый 0,048 0,019 0,009 й,0 0,050 еЕее иттии ии тте ежив е и т тттт титии. П р и м е р 1. Ниобиевый концент-.первом примере, только восстановират, содержащий 384 пятиокиси ниобия,тельный период начинали через 12 мин брали из расчета М,2 кг на тонну ста- . .после присадок ниобиевого концентрали и вводили в печь в конце окисли- , та и известняка. Содержание ниобия тельного периода по достижении задай" З в стали составило 0,0423, усвоение ного содержания углерода совместно ниобия из концентрата 903. Основс известняком, расход которого состав- . ность шлака в начале восстановительлял.4 кг на тонну стали. Затем через . ного. периода была 1,80.8 мин в. печь вводиЛи углеродистый П р и м е р 3. Ниобиевый конФерромарганец, что соответствовало . 1 о центрат, содержащий 873 пятиокиси . началу восстановительного перИода, В .ниобия, брали из.расчета 1,8 кг последующем плавку проводили.по дей- на тонну стали, расход извести составствующей технологии. Продолжитель"-;лял 2,0 кг на тонну стали. Плавку проность плавки; расход электроэнергии - .водили аналогично плавкам в приме" и раскислителей, а также качество ста-, рах 1 и 2, а восстановительный пери" ли не отличались от серийных плавок,. од начинали через 2 мин после приса" выплавленных при.легировании стали .док извести и концентрата. Содержа- . стандартным Феррониобием. Содержа- . ние ниобия в стали составило 0,04 М, ние ниобия в стали составило 0,056. усвоение ниобия металлом из концент" ,Усвоение ниобия из концентрата со-рата 963. Основность шлака в начале, . ставило 923. Основность алака в на-.: :восстановительного периода была 2,4. чале восстановительного периода была 1,88. -, П, р и м е р М. Ниобиевый концент".П р и м е р 2. Ниобиевый кон- рат, содержащий 963 пятиокиси ниобия центрат, содержащий 12 пятиокиситехнически чистая пятиокись ниобия), ниобия, брали из расчета 13 кг на . 5:брали из расчета 1,6 кг на тонну стаи тоныу стали, а расход известня-ли и вводили в печь в восстановитепьт ка составлял 15 кг на тонну стали. . ный период плавки. Основность шлака 1 Плавку проводили так же, как и в при этом составляла 1,5. В остальном е е"3 1013493 .:4 Кроме. этого, окислы ниобиевого кон- в ,Исследованиями установлено, что центрата взаимодействуют с углеродом , при основности отношениеСаО к Я 0) металла и выступают в, роли окислите- .: электросталеплавильных шлаков, -коля, При обычной технологии шлак окис-. торые относятся к категории известлительного периода скайивается на-ково"силикатных оксидных систем, в . чисто и жидкий, металл некоторое вре- . пределах 1,8-2,4 наблюдаетсянаибо-. мя находится без .защитного покрова и лее благоприятное распределение взаимодействует с газовой Фазой. ниобия между металлом и шлаком, ко.Снижение же .кислорода в. стали в:е,торое соответствует максимальному.со свою очередь приводит к снижению рас=-щ пержанию ниобия в металле. хода Ферромарганца и Ферросилиция на.раскисление стали и. снижению окислен1 Предложенный и известный способы ностишлаковой Фазы ( таблица ), По- - опробованы при выплавке ниобийсодерследнее способствует.-.более высокой . жащей стали 20 ГФБЛ в основной дуговой степени усвоения -ниобия металлом..электропечи садкой 5 т,5 10134 плавку проводили так .же, как в примерах 1-3. Содержание ниобия в стали составило 1,043, а усвоение ниобия сталью 82.П р и м е р 5. Легирование стали производили стандартным Феррониобием марки Нб"О, который вводили в печь в восстановительный период плавки после предварительного раскисления стали. В остальном плавка проходила так же, 1 О как в примерах 1-4, Усвоение ниобия сталью составило 81. Содержание ниобия в металле - 0,048. Как свидетельствуют результаты испытаний, введение ниобиевых концентратов в кон 1 це окислительного периода способствует более раннему Формированию жидкоподвижных шлаков, что приводит к снижению диФФузионных затруднений процесса восстановления ниобия из концентратов в восстановительный период плавки. Установлено путем наблюдений, что при расходе ниобиевого концентрата и извести по 2 кг на тонну жидкой стали Формирование шлака происходит 93 6за 2 мин, при расходе ниобиевого концентрата и известняка ( или извести - соответственно 13 кг и 15 кг на тонну стали за 12 мин.Таким образом, легирование, стали ниобием из ниобиевых концентратов с различной степенью обогащения, вводимых в основную электропечь в конць окислительного периода совместно с известняком, способствует более полному использованию ниобия 1 усвоению сталью и сквозному извлечению из сырья), так как при этом Формируются жидкоподвижные активные шлаки, лод которыми обеспечиваются низкие значе" ния показателя распределения ниобия между шлаком и металлом, соответствую" щие высокому усвоению ниобия жидкой сталью.Возможность использования для ле" гирования стали ниобиевых концентратов с различной степенью обогащения позволит значительно расширить сы" рьевую базу для производства ниобий- содержащих сталей.Составитель Л. МагаюмоваРедактор О, Половка Техоед А.Бабинец Корректор А, ДзяткоЗаказ 2945/35 Тираж 566 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва ЖРаушская наб. д. М 5