Способ производства ниобийсодержащей стали

(59 С 21 С 7 076 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯиа ВТОРСИОМУ С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР(71) Липецкий политехнический институт и Новолипецкий металлургический завод(53) 669.18.046.516(088.8) (56) 1, Гасик Л,Н. и др, Структура и качество промышленных ферросплавов и лигатур. М., Металлургияф,.1975, с, 115.2. Авторское свидетельство СССР В 485154, кл. С 21 С 7/00, 1975(54)(57) 1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИОБИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ, включающий раскиеление металла и последуквий вводниобийсодержащей лигатуры в сталераз" ,ливочный ковш в процессе наполнения до 3/4 его высоты, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью получения высокого стабильного усвоения ниобия и снижения загрязнениости стали неметаллическими включениями, в наполненный металлом ковш вводят рафинировочную смесь состава; 50-70 редкоземепьных элементов, 10-20 окислов бора, 20-30 фтористого кальция,2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью обеспечения полного восстановления ниобия из шлака, отношение веса рафинировочной смеси к весу введенного ниобия Е подцерживают в пределах (3"5):1.Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производствуниэколегированной стали в конвертерах.Известен способ производства ни"обийсодвржащей стали, согласно которому Феррониобий в прокаленном состоянии присаживается на зеркало металла в печь (1)Недостатками этого способа являются затруднения с попаданием в задан" 10ные пределы по содержанию ниобия в связи с нестабильным его усвоением и. повышенная загрязненность металлаокислами ниобия.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ производства ниобийсодержащей стали, при котором сталь предварительно раскисляют в печи феррдмарганцем, затем в процессе выпуска металла в ковш производят раскисление силикальцием, а затем вводят Феррониобий, причем присадку раскислителей заканчивают к моменту наполнения ковша до 3/4 его высо,ты (2 .Недос татками и э в ес тного способа являются повышенный угар и нестабильность усвоения, а также высокая сте" пень загрязненности стали неметаллическими включениями.Цель изобретения - получение высокого стабильного усвоения ниобия иснижение загрязненности стали неметаллическими включениями.Поставленная цель достигается тем,15что согласно способу производстваниобийсодержащей стали, включающемураскисление металла и последующийввод ниобийсодержащей лигатуры в сталераэливочный ковш в процессе наполнения до 3/4 его высоты, в наполненный металлом ковш вводят рафинировочную смесь состава: 50-70 редкозе"мельных элементов, 10-20 окислов бора, 20-30 фтористого кальция, С це" 45лью обеспечения полного восстановления ниобия из шлака, отношение весарафинировочной смеси к весу введенного ниобия поддерживают в пределах (3-5)".1,Состав рафинировочной смеси .выбранс целью обеспечения максимальноговосстановления окислившегося ниобияиэ шлака и жидкого металла за счет изменения их морфологического состава и получения лвгкоудаляемых жидкихвключений с низкой температурой,плавления, которые хорошо ассимилируютсяшпаком,Содержание в шлаковой смеси менее 50 РЗЭ (редкоземельных элементов) не обеспечивает достаточного пересы- щения шлака для развития реакции восстановления окислов ниобия, а повышение содержания РЗЭ более 70 не приводит к увеличению степени восстановления ниобия и поэтому экономически нецелесообразно, Наличие в смеси В 10) (окислов бора) приводит к снижению температуры плавления неметаллических включений и переводу их из твердого состояния в жидкое. Концент" рация в смеси менее 10 ВО не обеспечивает полного очищения металла отвключений, а увеличение содержания В 03 более 20 приводит к загрязнению стали бором, и, как слвдстве значительному упрочнению стали, Ввод в шкалообраэующую смесь СаР (фтористого кальция) необходим для снижений вязкости полученных жидких неметаллических включений и уменьшения межфазного натяжения на границе металл - нвметаллическое включение, что облегчает процесс их удаления из жидкого металла. Пределы содержания СаГ 20- 30 обусловлены концентрацией в смеси ВО и условием наиболее полного удаления неметаллических включений.Отношение расхода рафинировочной смеси к количеству введенного ниобия получено опытным путем при проведении опытных плавок н обусловлено тем, что при расходе смеси менее, чем 3:1 к количеству введенного ниобия, не обеспечивается полного восстановления ниобия из шлака, а при увеличении отношения более, чем 5:1, степень восстановления ниобия не повы" шается, и поэтому экономически нецелесообразно.Для обоснования необходимости и достаточности пределов компонентов рафинировочной смеси и пределов отношения веса смеси к весу введенного ниобия в таблице приведены опытные данные по практическому осуществлению способа производства ниобийсодержащей стали.1024510 Состав рафинировочной смеси,Ф Усвоениениобиягф При- мер Количество плавокшт РЗЭ СаР 15 25 2 80 95 78,3-79,1 80,2-90,7 87,4-96,3 2;1 4,1 15 25 7 70 124 Зг 1 3,6 15 25 5 110 . 260 4 г 1 3,5 . 15 25 10 90 265 15 25 1 100 354 3,8 5 г 1 86,0-92,8бг 1 91,7 3,3 4 г 1 76,3-78,5 б 45 20,6 34,4 2 110 260 7 50 18,8 31 ф 2 3 110 260 3,5 4 г 1 3,6 8 60 15 25 5 110 260 4:1 3,5 110 260 9 70 11,2 18(8 2 4:1 3,3 10 73 10,2 168 1 110 260 41 4,0 8 27 4 110 260 10 26,5 5110 260 15 25 5 110 260 4 г 1 4,6 88,5-95,4 87,4-96,3 3,4 4 г 1 20 23,5 2 81,6-85,4 4 г 1 110 260 3,1 79,9-82,1 3,0 24 22,4 2 110 260 г 16 66,4 16,6 17 1 110260 3,4 4 г 1 16 20 4 г 1 3 110 260 3,5 15 25 5 110 260 14 30 2 110 260 13 35 1 110 260 4 г 1 3,5 4 г 1.3,3 З,б 4 г 1 77,3 21 Беэ присадки рафинировочной смеси 41,6-79,1 1 30-170 20 си и ниобия иэменялось от 2 г 1 (пример 1) до бг 1 (пример 5). При величине отношения 2:1 усвоение ниобия невысокое и лежит в области эначенийдля плавок, приведенных беэ присадкирафинировочной смеси. По мере увеличения отношения от 3:1 до 5 г 1 наблюОптимальное"отношение расхода ра" финировочной смеси к количеству вве денного ниобия получено опытным путем. В примерах 1-5 приведены результаты опытных плавок, обработанных рафинировочной смесью среднего состава, Отношение расхода рафинировочной сме 1 60 2 . 60 3 60 4 60 5 60 11 65 12 63,5 13 60 14 56,5 15 53,6 17 64 18 60 19 56 20 52 Расход феррониобия, на плав ку, кг Расходрафинировоч".нойсмесинаплавку, кг Соотношениеерасхода смеси инио- бия 81,4-8 бр 7 874-963 89,1-96,5 95,6 89,8-96,1 94,7 89, 3-95,187,4-96,376,1-79,8 Содержа"ние неметаллическихвключений,балл1 024 510 В примерах 11-15 содержание ВО в, смеси изменялось в пределах 8-24. Соотношение содержания РЗЭ и СаЕ в 35 этих примерах было таким жв, как в смеси среднего состава - 2,4.При содержании ВО) менее 10 (пример 11) резко увеличивается загрязненность стали неметаллическими 40 включениями. При увеличении содержания ВО в смеси от 10 до 20 (примеры 12-14) содержание неметаллических включений в стали уменьшается. При лспользовании рафинировочной смеси, 45 содержащей 24 ВО), сталь загрязняется бором, в результате резко ухудшается разливаемость металла на уста ковках непрерывной разливки и увеличивается брак.Эти опытные данные позволили найти пределы содержания В О в рафини"2ровочной смеси 10-20,Изменение содержания СаГ от 17 до 35 (примеры 16-20) при йостоянном соотношении содержаний РЗЭ и ВОЭР равном 4,0, как в смеси среднего сосСоставитель КРедактор О.Половка Техред М.Кошт Заказ 4338/25. Тираж 568 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, 3-35, Раушская наб д, 4/5 Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Провктная, 4 дается значительное увеличение усвоения ниобия. Дальнейшее увеличение отношения (б:1, пример 5) не приводитк росту усвоения ниобия. Эти данныепозволили определить оптимальный интервал отношения расхода рафинировочной смеси к весу введенного ниобия(3-5):1,В примерах 6-20 отношение расходарафинировочной смеси к весу вввденноГо ниобия, расход феррониобия и рас" 1 Оход рафинировочной смеси на плавкупостоянны. Эта серия плавок была выплавлена с использованием рафиниро"вочной смеси различного состава. Впримерах 6-10 содержаиие РЗЭ в рафинировочной смеси изменялось от 45до 73. Соотношение содержаний ВО)и СаР в этих примерах было таким же,как и в смеси среднего состава - 0,6,При содержании РЗЭ в рафинировочной смеси менее 50 (пример 6) ненаблюдается значительного увеличенияусвоения ниобия. При увеличении со"держания РЗЭ от 50 до 70 усвоениениобия значительно уввлИчивается 25(примеры 7-9). Если содержание РЗЭв смеси составляет больше 70, тодальнейшего увеличения усвовнйя ниобия не происходит (пример 10), Следовательно, оптимальное содержание РЗЭв рафинировочной смеси составляет,50-70. тава, нв оказывает заметного юливнйяна загрязненность стали неметалличес"кими включениями, следовательно, этипределы обеспечивают требуемов снижение вязкости полученных за счет ВОжидких неметаллнческих включений иуменьшение межфазного натяжения награнице металл - нвметаллическое включение.Пределы содержания СаГ. 20-30обусловлены концентрацией в смеси РЗЭи ВО.Предлагаемый способ был осуществлен при выплавке стали 09 Г 2 ФБ в 180-тконвертерах,После продувки в кислородных конвертерах получали полупродукт практически постоянного состава 0,050,07 С) 0,10-0,20 Мп) 0,012-0,020Бу 0,009-0,012 Р.Раскисление и лвгирование плавокпо опытной технологии проводили всталеразливочном ковше в слвдукюаемпорядке: перед выпуском металла надно сталеразливочного ковша присаживали фврромарганец, затем с моментаначала выпуска плавки до наполнения,ковша металлом до 1/2 высоты подструю металла вводили коксик, алюминий, силикокальций, ферротитан, феррованадий.и силикомарганец. Затем,после наполнения ковша на 2/3, присаживали феррониобий марки ФН(со"держание ниобия 59), а после окончания выпуска - рафинировочную смесьНа установках продувки металла аргоном продували металл в течение 1012 мин при расходе аргона 50-60 нм /ч.Полученная сталь имела следующий состав: 0,07-0,09 С) 0,50-1,55 Мп;Ор 023 81 0,008-0,010 Б 1 0,0150019 Ру 0,027-0035 А 1) 0,0220,030 ИЬ 7 0,020-0,023 Т 1) 0,060,08 Ч.Для оценки результатов опытныхплавок проведены плавки (без присад"ки рафинировочной смеси).Производство ниобийсодержащей стали согласно предложенному способупозволяет повысить качество металлаза счет снижения содержания неметаллических включений, а также повыситьстепень усвоения ниобия.Ожидаемый экономический эффект отиспользования изобретения в условияхтолько одного завода за счет снижения расхода фвррониобия при производстве 500 тыс. т стали 09 Г 2 ФБ составит 500 тыс. руб. в год,