Способ рафинирования подшипниковой стали

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК И 9) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР М Е ИЗОБРЕТЕНИЯВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМ 8 ф 41цно-исал ьныхвов имбинатуо фиЧерны едовател ьталей,лябинский ксу В.Г.Ефрелощук(54) СПОСОБ РАФИВОЙ СТАЛИ(57) Изобретение металлургии, в ц выплавки и рафин вой стали. Цель шение качества с ет дифференциров в ковше нейтраль ИКО к черной способам одшипни ко я - повыоб вклюца увку стал с максиотносит стности рова ния зобретен али. Спо нную про м газо чернойлавке подй обработ вки подез кажнси внос т ь ижения мент окон- нацинарод увки новрев ковш,алюми" металл Изобретение относится металлургии, а именно к в шипниковой стали с внепец кой. яется по ния али изобрет цества с си вност ь ным газо ктер с моконц овш, в шение кИнтенейтралный харщимся нпечи в а и распла экстрема м, прихо металла ива метаимее му ание с начал(71) Украинский наский институт спецсплавов и ферросплметаллургический к(56) Авторское свидй 385667 кл. В 22Авторское свидеМ 580228, кл. С 21 21 С 5/52 В 22 Р 1/О 2мумом, приходящимся на оконцание сли-, ва металла из печи в ковш: в начале слива металла из печи интенсивность продувки поддерживают 0,01 мз/т мин, церез каждые 20-30 с увеличивают интенсивность на 5-154 и после достижения максимального знацения в момент оконцания слива металла уменьшают интенсивность продувки до минимальных значений с одновременным сливом печного шлака в ковш, после чего металл рас кисляют алюми ни ем и продолжают продувать металл, на поверхности которого находится основной шлак с массовой долей ГеО от 1,0 до 3,03, с первоначальной минимальной интенсивностью в течение (150-350). Р, где Р - количество вводимого алюминия (кг/т стали). Способ позволяет оптимально сочетать процессы перемешивания при продувке аргоном с разной интенсивностью с процессами образования и удаления включений. В результате снижается .количество включений, массовая доля титана - с 0,0067 до 0,00343. 1 табл. из печи интенсивность проду держивают 0,01 м/т мин, це дые 20-30 с увеличивают инт продувки на 153 и после дос максимального значения в мо цания слива металла из печи ют уменьшать интенсивность до минимальных значений с о менным сливом пецного шлака после цего металл раскисляю нием и продолжают продувать1520109 на поверхности которого находится основной шлак с массовой долей ГеО от 1,0 до 3,0, с первоначальной минимальной интенсивностью (1505 350)Рс, где Р - количество вводимого алюминия, кг/т металла.Предлагаемый режим продувки расплава нейтральным газом учитывает сложные процессы внутреннего пространственно-временного образования неметаллических включений. Это позволяет в большей степени очищать металл от неметаллических включений с меньшим расходом нейтрального газа. 15В начальный момент слива металла из печи в ковши на находящийся в нем жидкий синтетический шлак или твер" дые шлакообразующие кинематическая энергия падающей струи металла имеет максимальное значение. Этому способствует резкий наклон печи для исключения попадания печного шлака в ковши и максимальная высота от начала падения металла до места встречи его со шлаком, Эта максимальная кинетическая энергия используется на перемешивание металла и шлака.Продувка аргоном позволяет дополнительно интенсифицировать процесс взаимодействия металла и шлака. В начале слива металла из печи интенсивность продувки должна быть сравнительно небольшой величиной, поскольку в этот момент времени перемешивание металла и шлака достигает высоких значений. Продувка расплава нейтральным газом с интенсивностью 0,01 м /т мин удовлетворяет этому условию. Продувка с более низкой интенсивностью, особенно в случае использования твердых шлакообразующих, уменьшает скорости обменных реакций между металлом и шлаком, что приводит к уменьшению скорости образования и45 удаления неметаллических включений. Продувка с интенсивностью более 0,01 мз/т мин не приводит к улучшению качества металла, хотя расход аргона при этом увеличивается.Время, необходимое для завершения в основном обменнь 1 х процессов и образования на этой основе крупных неметаллических включений иих удаление, составляет 1-6 мин, что совпадает с продолжительностью слива металла 55 из печи. После слива первых порций металла в ковши кинетическая энергияструи металла уменьшается в результате уменьшения напора металла и снижения высоты падения металла в ковш.Для поддержания первоначальной высокой степени перемешивания металла ишлака необходимо увеличить интенсивность продувки. В связи с тем, чтопадение степени перемешивания за счетснижения кинетической энергии падающей струи происходит с течением времени относительно медленно, то предпочтительнее периодическое, чем непрерывное повышение интенсивностипродувки. При повышении интенсивности продувки более, чем на 151 от первоначального значения, через каждый промежуток времени менее 20 с и менее, чем на 53 через каждый промежуток времени более 30 с нецелесообразен. В первом случа е и з-за перерасхода аргона и некоторого ухудшения качества металла вследствие активизации побочного явления - заметного разрушения футеровки ковша и загрязнения металла, а во втором из-за ухудшения качества металла, связанного с недостаточным перемешиванием расплава.После интенсивной обработки металла основным восстановительным шлаком в ковше металлический расплав в значительной степени очищается от сульфидных включений (серы), а также окисленных и нитридных включений. Вместе с тем металлический расплав по-прежнему содержит определенное количество растворенного кислорода, значительно меньшее первоначального, но достаточное для образования крупных окислых включений при последующем охлаждении расплава и снижении растворимости кислорода. Эти вклю" чения в основном представлены алюми" натами кальция различного состава,в том числе глобулярной формы, Это происходит в результате взаимодействия растворенных в металле кальция, алюминия и кислорода. При обработке металла основным восстановительным шлаком металл в результате обменных реакций содержит определенное количество кальция, являющегося глобуляризатором включений, которые наиболее опасны для стойкости подшипников.Часть этого кальция удаляется с окисными неметаллическими включениями, а часть остается в. растворенном виде в жидком металле.9 6ность продувки расплава с минимальной интенсивностью (150-350)Р с (Р- количество вводимого алюминия кг/т металла) ограничено с одной стороны недостатком времени для вымешивания (удаления) образующихся на основе кальция и титана неметаллических включений, с другой - возможным нежелательным повышением массовой доли кислорода в металле, что отрицательно сказывается на качестве металла.П р и м е р, Выплавляют в 100-тонных дуговых печах подшипниковую сталь марки ШХ 15 и ШХ 15 СТ. После предварительной или окончательной доводки металла по химическому составу (без раскисления шлака в печи) и достижения нужной температуры металл обрабатывают в ковше основным восстановительным шлаком посредством слива металла из печи в ковш с одновременной продувкой расплава аргоном. Используют жидкий синтетический известково-глиноземистый шлак или шлак, образованный за счет расплавления в ковше твердых шлакообразующих. В качестве твердых шла кообразующих используют известь, плавиковый шпат, кусковой алюминий и др.В начале слива металла из печи интенсивность продувки устанавливают равной 0,01 мз/т мин, через каждые 25 с слива металла из печи интенсивность продувки увеличивают на 104 от первоначального минимального значения.Длительность выпуска металла из печи составляет 300-400 с, а максимальная интенсивность продувки в момент окончания слива металла из печи колеблется от 0,022 до 0,026 мз/т мин Сразу после этого интенсивность продувки снижают до 0,01 м/т мин и после этого сливают печной шлак в ковш, В ко вше обра з ует ся ос нов ной шла кс массовой долей РеО около 23. Металл раскисляют алюминием в количестве 0,5 кг/т и продолжают продувать аргоном расплав с интенсивностью 0,01 мз/термин в течение 125 с.Качество подшипниковой стали оценивают в круге менее 40 мм по известной методике.Влияние предлагаемых параметров на повышение качества стали представлено в таблице (на всех плавках металл раскисляют алюминием в количестве 0,05 кг/т). 5 152010Для дальнейшего уменьшения содержаний в жидком металле кальция, титана (определяет количество нитридных включений) и кислорода после окончания слива металла из печи сливаютпечной шлак соответствующей окисленности и массы в ковш на отработанныйковшевой шлак так, что в ковше образуется основной шлак с массовой долей РеО от 1,0 до 3,00;. Одновременнос этим интенсивность продувки нейтральным газом уменьшают до минимальной первоначальной величины, равной0,01 м"/т мин, после чего металл раскисляют алюминием и продолжают продувку с минимальной интенсивностьюв течение определенного времени,Алюминий до раскисления металлачастично взаимодействует со шлаком, 20в результате чего металлический расплав дополнительно обогащается кальцием.В момент времени после раскисления алюминием металлический расплав 25содержит избыточное содержание такихэлементов, как кальций и титан. Придефиците кислорода в металле процессобразования включения с участием каль.ция и кислорода протекает медленно.Воздействие на металлический расплавжидким основным шлаком с массовойдолей РеО от 1,0 до 3,03 повышаетмассовую долю кислорода на границераздела металл-шлак, тем,самым увеличивает скорость окисления кальция иперехода его в шлак, Продувка расплава инертным газом интенсифицируетвзаимодействие, При содержании РеО1,03 поток кислорода к металлу незначителен, а при РеО 3,0 возможно переокисление металла по отношению ккальцию; и в том, и в другом случаеэффект не достигается, К таким же результатам может привести продувкарасплава нейтральным газом с интенсивностью более или менее 0,01 м /тмин,3Вр емя, необходи мое для обра бот ки металла данным шлаком посредством продувки расплава нейтральным газом,определяется коли цест вом кал ьция и50ти та на, вносимых в ра спла в при взаимодействии с основным шлаком, количеством кальция, вносимого алюминиемпри его взаимодействии с образуемымшлаком, массой шлака и массовой долейРеО в нем. Часть кальция, вносимогоалюминием, определяется в первую очередь количеством алюминия. Длитель1520 109 10 Формула изобретения Расход аргона, ь отн. 4 Количество образцов сбаллом более2,0 по окисчын включениям, а Длительностьпродувки после сливаалака, с Интенсивность продувкимомент и после слива алака, и 7 т ним Иассовая доля Рео в юлекеУвеличение интенсивности продувки,Оранеяуток времени, с Интенсивностпродувки вначалеслива,нт/т нин Технологиявыплавки",796,3012,409,604,796,307,10 0,005 0,010 0,015 65 70 90 60 65 7 О 7 О 80 0,10 10 2,0 125 10 75125250300 0,010 25 1 О 2,0 0,010 Составитель Н. АхундовРедактор И. Дербак Техред м,)(оданич Корректор Л. Бескид йв За ка 3 6 723/29 Тираж 530 Подписное ВНИИПИ .Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101 Изобретение позволяет повысить качество металла: суммарное количество образцов с баллом более 2,0 вопытном металле уменьшается с 13,87 до 7 Р 694, причем по сульфидным включениям - с 3,77 до 2,90, по окисным включениям - с 10,0 до 4,793, а мас" совая доля титана уменьшается с 0,0067 до 0,0034. Способ рафинирования подшипнико" вой стали, включающий выпуск металла из печи в ковш, обработку металла в ковше рафинировочным шлаком, продувку расплава нейтральным газом в ковше в процессе выпуска и выдержки ме талла, раскисление алюминием, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества стали,снижения расхода аргона, в начале выпуска из печи металл продувают инертным газом с интенсивностью 0,01 мз/т мин, при этом через каждые 20-30 с увеличивают ее на 5-156, а печной шлак подают в ковш в момент окончания выпуска металла из печи и одновременно снижают интенсивность продувки инерт" ным газом до 0,01 м /тмин, наводятЭосновной шлак с массовой долей ГеО 1-3, а продувку инертным газом продолжают в течение (150-350)Р с, где Р " количество вводимого алюминия (кг/т металла), а раскисление металла алюминием ведут сразу после наводки основного шлака. 11.754,794,7910,907,104,796,6011,4010,758,104,7963012,4011, 756,304,79