Способ выплавки стали

(59 С 21 ИЗОБРЕТЕНИЯИДЕТЕЛЬСТВУ ПИСАН СКОМУ СВ А 7985.09, .11.А. ндр,В. ГавКацов ко огоовалурги дена Труд учно-иссл ерной мет 8.8)рогресфМетал е г и инертным1975.а жидкой сртным газовып4,75 95, Р 5. Р 749Ф Ф а. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Центральный орКрасного Знамени нательский институт чим. И.П, Бардина(54) (57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ, включающий продувку расплава смесью газа-разбавителя и кислорода в несколько периодов, последовательноеповышение соотношения долей гаэаразбавителя и кислорода, применениев качестве газа-разбавнтеля азотаи аргона, раскисление, легирование,десульфурацию с одновременной продувкой аргоном, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целвю снижениярасхода аргона, повышения качествастали и регулирования конечного содержания азота, азотокислороднуюпродувку ведут от начала процессаобезуглероживания до истечения 0,10,7 времени периода продувки г соотношением газа-разбавителя и кислорода, равным 1:1, после чего азотв смеси заменяют аргоном и продолжают продувку аргонокислороднымисмесями и аргоном с удельным расходом аргона 0,3-1,5 м/т на каждую0,01 азота, удаляемого из расплав10 Изобретение относится к чернойметаллургии, а именно к выплавкестали в агрегате типа конвертера:методом продувки высоколегированного углеродистого полупродукта газовыми смесями. 5Известны способы производствастали с раФинированием металла вковше путем продувки его аргоном через пористые Фурмы или вставки 1,2) и 3),Недостатки этих способов - невозможность удаления азота из расплава, являюцегося вредной примесьюдля большинства сталей и эаметалливание пористых элементов, снижающеескорость подвода газа в металл.Известен способ производства стали в конвертере с раФинироваиием металла гаэокислородными смесями 4).Недостаток этого способа - отсут,ствие приемов, обеспечиваюцих полу-,чение регулируемого содержания азотав готовом металле.Известен также способ выплавкистали, при котором предусмотреночастичное использование азота в газовой смеси взамен аргона в первойполовине продувки. По этому способув сталеплавильном агрегате выплавляютвысокохромистый углеродистый полупродукт, затем его заливают в рафи- З 0нировочный агрегат типа конвертера,продувают азотокислородными смесямис последующим переходом на аргонокислородные смеси, после чего металлраскисляют, вводят корректировочные 35добавки, продувают аргоном и выпускают в ковш. Способ предусматриваетступенчатый режим продувки с изменением соотношения кислорода и газараэбавителя Я , 40Недостаток способа - отсутствиетехнологических параметров, гарантирующих получение в готовой сталирегулируемых, в том числе низкихсодержаний азота. 45Цель изобретения - снижение расхода аргона, повышение качествастали и регулирование конечного содержания азота.Поставленная цель достигаетсятем, что осуцествляют про 1 увку расплава смесью газа-раэбавителя и кислорода в несколько периодов, производят последовательное повышение соотношения долей газа-разбавителя икислорода, применяют в качестве газа-раэбавителя азот и аргон, раскисляют, легируют, десульфурируют содновременной продувкой аргоном,причем азотокислородную продувкуосуцествляют от начала процесса обез углероживания расплава до истечения0,1-0,7 времени периода продувки ссоотношением газа-раэбавителя и кислорода, равным 1;1, после чего азотв смеси заменяют аргоном и продал жают процувку аргонокислородными смесями:и аргоном с удельным расходом аргона 0,3-1,5 м/т на каждую 0,01 азота, удаляемого из расплава.Экспериментами установлено, что к моменту перехода к продувке расплава смесью с соотношением азота к кислороду, равным 1:1, содержание азота в расплаве близко к пределу насыщения, Для его удаления требуется израсходовать минимально необходимое количество аргона, Введение этого количества аргона требует при интенсивности продувки Р,В,2 м/т мин определенного времени. С другой стороны, при проведении процесса выплавки требуется минимально необходимое время для удаления углерода.При выплавке стали предлагаемымспособом для обеспечения низких содержаний азота в готовой стали необходимо заменять азот аргоном не позднее, чем в момент продувки смесью с соотношением газа-раэбавителя и кислорода, равным 1:1.В случае выплавки особонизкоуглеродистой стали (содержание углерода не более 0,03) эта замена может быть. произведена не ранее, чем по истечении 0,7 общей длительности периода продувки смесью с соотношением 1:1, так как получение особо- низких содержаний углерода в распла-. ве требует достаточно длительной последующей продувки аргонокислородной смесью, что одновременно обеспечивает удаление азота из расплава необходимым количеством аргона. При выплавке стали с более высоким содержанием углерода (0,06-0,12) замена азота аргоном должна быть произведена не позднее, чем по истечении 0,1 времени общей длительности периода продувки с соотношением газа- . разбавителя и кислорода 1:1, так как в этом случае для окисления оставшегося количества углерода требуется меньше времени, и поэтому для введения минимально необходимого количества аргона в расплав с целью удаления азота необходимо заблаговременно производить продувку расплава азотом. Еще более ранняя замена азота аргоном гарантирует необходимую степень удаления азота, но приводит к перерасходу аргона. Напротив, более поздняя, по сравнению с укаэанными выше моментами, замена азота аргоном не обеспечивает получение низких содержаний азота в стали. Исследованиями установлено, что процесс снижения азота в стали по окончании продувки ее аэотокислородными смесями определяется суммарным расходом аргона, причем существует область оптимального режима деаэотации как Функции приведенного удельного расхода аргона на единицу удаляемого количества азота (Я ). Ве-, личина Цопределена какАгн, -ЧЯ=м /т И,"ф Р 3 юах-Цконгде 1 - удельный расход аргона запериоды продувки аргонокислородными смесями и чистым аргоном, м /т;аМ 3 - содержание азота в металле,достигаемое к моменту замены азота в смеси аргоном,Ыкоя - заданное содержание азотав готовом металле, определяемое степенью легированиястали нитридообразующимиэлементами.На чертеже представлена экспериментальная зависимость .изменения содержания азота в хромоникелевой нержавеющей стали в период после окончания продувки азотокислородными смесями от величины ЦДДля этой стали, содержащей 17 19 хрома и 8 - 10 никеля, характерно содержание азота в пределах 0,03 - 0,06. Из приведенных на чертеже данных видно, что для обеспечения снижения содержания азота в этой стали от 0,12-0,23 до 0,03 0,06 в процессе ее рафинирования по предлагаемому способу требуется израсходовать аргона от 0,3 до 1,5 м /т на каждую 0,01 азота,удаляемого из расплава. Более высокий расход аргона не приводит к дальнейшему снижению содержания азота в стали, в.то время как расход аргона менее 0,3 м/т обусловливает конечное содержание азота в стали выше 0,06, что ухудшает качество готовой продукции.Последовательность технологических операций в соответствии с.предлагаемым изобретением сводится кследующему.В дуговой электропечи выплавляют углеродистый высокохромистый полупродукт, содержащий 0,5 - 2,0 углерода, 0,5 - 1,0 кремния, а также хром, никель, марганец, в соответствии с выплавляемой маркой стали. Готовый полупродукт заливают в агрегат типа конвертера. Продувку в конвертере осуществляют в несколько стадий с переменным соотношением между газом-разбавителем и кислородом, в том числе с соотношением 1:1. После обеэуглероживания металл раскисляют, одновременно продувая аргоном, затем выпускают в ковш.П р и м е р 1. В лабораторном конвертере с индукционным нагревом емкостью 10 кг выплавляют полупродукт следующего состава,: 0,85 уг 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 лерода, 18,7 хрома, 9,6 никеля, 0,88 кремния и 0,033 азота. Продувку производят в несколько периодов. В первом периоде газовая смесь состоит из кислорода и азота с соотношением 2,35:1. Продолжительность этого периода продувки составляет 8 мин. За это время содержание углерода понижается с 0,85 до 0,41. Затем продувают смесью кислорода и азота с соотношением 1:1 в течение 1 мин, что составляет 0,1 длительности этого периода продувки. После этого азот в газовой смеси заменяют аргоном и при том же соотношении продувают еще 9 мин. Концентрация углерода эа это время понижается до 0,10. Содержание азота в расплаве в момент замены азота аргоном составляет 0,18, Затем отношение кислорода к аргону в смеси устанавливают 1:3 и продувают расплав до содержания углерода 0,02, после чего металл раскисляют ферросилицием и продувают аргоном, Содержание азота в металле за время продувки его аргонокислородиыми смесями и аргоном понижается до 0,06. Удельный расход аргона на каждую удаляемую из расплава 0,01 азота составляет 0,3 м /т.5П р и м е р 2. Выплавку стали марки ОЗХ 18 Н 10 проводят в лабораторном конвертере .емкостью 10 кг. После расплавления металл содержит,: 0,79 углерода, 1,28 кремния, 18,53 хрома, 0,035 азота, В первый период продувки используют смесь кислорода и азота с соотношением 2,35:1, Такой смесью продувают 15 мин, затем переходят на смесь кислорода и азота с соотношением 1:1 и продувают 7 мин, что составляет 0,7 длительности этого периода продувки. После этого азот заменяют аргоном при том же соотношении с кислородом и продувают расплав до содержания углерода 0,12, Содержание азота к концу азотокислородной продувки составляет.0,18. Далее содержание кислорода в смеси уменьшают до его соотношения с аргоном 1:2,35 и продувают 10 мин. Концентрация углерода понижается до 0,03, а азота - до 0,035. На. удаление из расплава 0,01 азота удельный расход аргона составляет 1,5 м /т.П р и м е р 3. Опытную плавку стали марки Х 17 проводят в 10 т конвертере с донными фурмами. Перед продувкой металл содержит,0,79 углерода, 0,30 кремния, 0,48 марганца, 18,5 хрома, 0,064 азота. Интенсивность продувки поддерживают в пределах 0,8 - 1,0 м /т мин. Вначале продувку расплава. проводят газовой смесью с соотношением кислорода и азота 2,5 г 1, Длительность продувки1054420 аа Составитель В. ЯковлевЛисина Техред А.Бабинец Кор Редактор С М, Шарош аказ 9039 Тираж 568И Государственного коделам изобретений и оосква, Ж, Раушская По митета крыти набисн ССР НИ п 5, Филиал ППП Патентф, г. Ужгород, улПроектная составляет 15 минЗа время этойпродувки содержание углерода понижается до 0,40. После этого переходят на газовую смесь с соотношениемкислорода к азоту 1:1 и продувают4 мин, что составляет 0,4 длйтельности этого периода продувки. Содержание в металле азота к этому моменту понижается до 0,14. Затем азотв смеси заменяют аргоном и продолжают продувку еще в течение 6 мин.После этого содержание кислорода вгазовой смеси понижают до его соотношения с аргоном 1:3 и продуваютванну 7 мин. Содержание углеродапонижается до 0,03. Затем металл раскисляют ферросилицием, продуваютаргоном 3 мин,и выпускают в ковш.Содержание азота в металле к этомумоменту понижается до 0,048. Наудаление из расплава 0,01 азота 5 удельный расход аргона составляет0,8 мэ/т,При замене 40 аргона на азотпри выплавке коррозионностойких сталей методом азот-аргонокйслородного 10 рафинирования в объеме 200 тыс.т/годпри стоимости аргона и азота соот- ."ветственно 0,16 и 0,05 руб./м.и общем расходе аргона 20 м /т экономия