Способ дегазации стали

(22) Заявлено 01,03.77 (2) 2457.922/22-02 (51)М. Кл." с присоединением заявки Мо С 21 С 7/10 Государствеиный комитет СССР до делам ивобретеии й. и открытий(53) УДК 669.046. ,517(088.8) Дата опубликования описания 25.10.79 Е.Ф,Мазуров, В,М.Бреус, А.Ф.Каблуковский, В.В.Шахнович,А.М.Евграшин, К.А.Ланская,Л. В. Куликова,А.П.Гришин,Е.И,Тюрин, Б.С.Петров и Л.А.Римша(71) Заявитель центральный ордена трудового красного знамени научноисследовательский институт черной металлургии им,И.П,Бардина(54) СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ СТАЛИ Достигается это тем, что металлический расплав, находящийся под вакуумом и одновременно подвергающийсяпродувке аргоном, обрабатывают шлакообразующей смесью из извести, плавикового шпата и технического корунда в количестве 10-50 кг на 1 т сталя,причем соотношение между компонентами смеси выбирают в пределах (1,82,2) : 1 : (1,8-2,2) соответственно.Смесь вводят под вакуумом порциямив 1-5 приемов с интервалом между при садкой отдзпьных порций 3-7 мин. Существенное улучшение дегазации наблюдается при добавлении к шлакометаллическому расплаву углеродсодержащихматериалов и раскислителей, окислы 30которых входят в состав шлака, наприИзобретение относится к металлургии, в частности к производствустали методом вакуумирования.Известен способ вакуумной обработки в ковше жидкой стали с п чным шла-ком.Недостаток способа состоит в том,что он позволяет снизить содержаниев стали азота лишь на 5-10.Известен способ дегазации стали, .в котором в процессе выпуска металлав ковш присаживаот шлакообразующуюсмесь из 70 известняка и 30 плавиковогошпата, затем металл продуваютаргоном 1),Недостатком способа является низкая степень дегазации металла от водорода - 10-29 и от азота - в среднем 18.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способ производства стали, заключающийся в том,что перед выпуском на поверхностьметалла присаживают шлакообразуащуюсме "ь из извести и плавикового шпатав соотношении 3,5:1 па массе в количестве 1 от массы металла, Образовавшийся шлак в процессе выпуска раскислявт смесью порошков ферросилиция,алюминия" и кокса, а затем металл вакуумируют и продувают аргоном 2) .Недостаток способа - низкая степень дегазации стали от водородадо 26 и от азота - до 20,Цель изобретения - повышение эффективности дегазации стального рас 1 О плава и улучшение на этой основекачества стали,692864 мер алюминия, кальция, алюмокальция и т . п". -Выбр ан ные соотношения между компонентами смеси позволяют получать жид. котекучи е и эвест ково -глино эемис гые шл аки с отношением Сай /А 1 0 близким 5 к единице, обладающие максимальной водородной и а з отной емкостью . Пл авиловый шпат улучшает жидкотекучест ь т аких шпаков . В то же время выбранные шлакообр азующие материалы с ами , 1 0 содержат неэн ачительное количество газов , т ак что образующийся шлак является хорошим сорбе нтом водоРода и азота . В условиях вакуума и аргонной продувки единственным пост авщиком аз от а и водорода является жидкий металл , так что после распл авлени я Шлакообразующей смеси происходйт ;пере к ачнв ани егазов и з м еталл а в шпак и осуществляется дегазация ст али , Аргбнна я продувка усиливает переместив анйемет алла и шлака -и ускоряет процесс дега з ации .Наряду с водбрбдом" и аз от бм и з мет алла в шл ак поступает также и кисРастворимость газов водорода, см в 100 г шлак ота 534241 42 160 2050 " 20350 50 42 2.возвести, плавикового шпата и технического корунда,взятых в соотиоше 45 йиях (1,8-2,2) ; 1 : (1,8-2,2) соответственно, Смесь присаживают водин - пять приемов в зависимостиот количества смеси и скорости ее расплавления. Возможно введение смеси50 как на поверхность расплава, так ив его глубину, например, путем вдувания"инертным газом, Для улучшенияусловий дегазации стали к шлакометаллическому расплаву могут быть55 добавлены углеродсодержашие вещества - кусковой или порошкообразный кокскарбид кальция, электродный бой,антрацит, нефтяной или каменноугольный пек й т.п. в количестве 0,0560 0,25 от массы обрабатываемого металла. В этом случае равноценный дегаэирующяй эфФект достигается при меньшем расходе"смеси, углеродсодержащие материалы могут быть добавленыд единовременно или порциями,Присадка шл печь йли ковш рование распла: не обеспечйваю металла, поско быстро насыщае жающей атмосф пени теряет г аобность. По улучшает степ зование жидки тых шлаков, вдержание компонентов, Ъ акообразующей смеси в и последуйщее- вакуумива с продувкой аргоном т высокой дегазации льку шлаковый расплав тся газами-иэ" окруеры и в значительной ст азопоглотительную" споэтой же причине не ень дегаэадии йсйольх известково-глиноэемис ыплавленных в открытых печах.Способ осуществляют следующим образом.Раоплав стали, напримерв ковше,"помещют в вакуум-камеру, закрываюткрышкой и включают систему, создающуювакуум, Одновремейно металл продувают инертйым газом, например аргоном,через полый стопор, через пробку,через пористое днище или другим способом. После достижения стабильноговакуума, не нарушая герметичностисистемы, к расппаву добавляют шлаколород, который ухудшает газопоглотительную способность шлака-, особеннов отношении азота. Поэтому ввод врасплав углеродсодержащего материала,взаимодействующего с кислородом собразованием газообразных окисловуглерода, оказывает благоприятноевлияние на удаление азота и водорода иэ металла. этим достигается одновременно раскисление шлака и перемешивание металла со шлаком выделяющимися Окислами углерода. Положительное влияние углеродсодержащих материалов установлено при добавке ихв шлакометаллический расплав в количестве 0,05-0,25 от массы металла. В таблице приведены данные по растворимости азота и водорода в шлакахсистемы СаО-А 1 О - 810 при 1600 С,подтверждающие, что найбольшей дегазационной способностью обладают шлакис низким содержанием окислов кремнияи отношением Сао/А 1 О , близким кединице,Улучшает дегазацию стали также добавк а к шлакомет алличес кой смеси таких раскислителей, окислы которых входят в состав рафинироночного шлака - алюминия, кальция, алюмокаль- . ция. 5Во время раФинирования возможна корректировка химсостава стали посредством добавки соответствующих легйрующих элементов и их сплавов.Принимая растворимость водорода н известково-глиноземистом шлаке 100 см3 . в 100 г шлака и растворимость азота 1170 см(1,40),можно определить потребное количество шлака для дегазации стали в равновесных условиях. Для уменьшения содержания азота в металле 100 т плавки на 10 см в 100 г3 стали потребуется ч 1 т юака1 О 10ЮО 10Для уменьшения содержания водоро-20да в металле 100 т плавки на 1 смзв 100 г стали требуется=1 талака1 10100 1025Таким образом, при расходе шлака 10 кг на тонну стали возможно уменьшение в стали азота на 10 сми водорода на 1 смэв каждых 100 г стали; при расходе шлака 50 кг на тонну стали уменьшение содержания газов в равновесных условиях приотсутствии их в составладщих смесиможет достичь: азота 50 смэ, водорода 5 смзв каждых 100 г стали. В реальных З 5 условиях дегазацин происХодит н меньшей степени - азот удаляется иэ металла на 0,005-0,007, водород до3-3,5 см на 100 г стали.й р и м е р 1. йиэкоуглеродную 40 хромоникелевую сталь выплавляют в 100 тдуговой печи с использованием цикельсодержащих отходов н никеля. После окисления углерода до 0,1 и фосфоРа до 0,008 в нагретый металл 45 вводят феррохром, Ферромарганец и скачивают окисленный шлак. При 1600 С расплав металла выпускают вконю,в который предварительно, загружают 200 кг кускового алюминия и 300 кг Ферросилиция, Ковш с металлом устанонливают в вакуумную камеру и после достижения остаточного давления в камере 0,5 мм рт.ст. прн одновременном перемешивании расплава вводят в один прием смесь, состоящую иэ 400 кг извести, 200 кг плавикового шпата и 400 кг технического корунда. Во время вакуумирования в ковш для корректировки химсостава стали нводят 120 кг феррохрома и 50 кг ферромарганца. После расплавлений смеси шлакометаллический расплав в течение 10 мин перемешивают аргоном в вакууме, а затем разливают в слитки. В результате дегазационной обработ 65 ки содержание газон н стали уменыши.лось: азота от 0,012 до 0,007,т, е. н 1,7 раза, водорода от 5,6 до3,3 см 3 н 100 г стали, т.е, н 1,7раза.П р и м е р 2, Ннэкоуглеродистуюхромоникеленую сталь н 100 т печивыплавляют таК же, как в примере 1,В процессе вакуумирования с одновременным рафинированием аргоном нКовш вводят и 2 приема синтервалом7 мин смесь, состоящую из 1100 кгизвести, 500 кг плавикового шпатаи 900 кг технического корунда. Однонременно с присадкой первой порциисмеси в ковш вводят 200 кг коксовогопорошка, а со второй порцией - 50 кг.Шлакометаллический расплав выдерживают в вакууме при одновременном перемешивании аргоном в течение 15 мин, азатем разливают н слитки, В результате дегаэационной обработки содержание газов в стальном расплаве уменьшилось: азота от 0,012 до 0,0047,т.е. в 2,5 раза, водорода от 5,7 до2,0 см в 100 г стали, т.е. н 2,9раза.П р и и е р 3, Ниэкоуглеродистуюхромомолнбденванадиевую сталь выплавляют в 100 т дуговой печи методом окисления с добавкой Ферромолнбдена в расплавленную ванну. Последостнжечия в ванне углерода 0,11 инагрева металла до 1630 С в ваннувводят Феррохром и силиксмарганец искачинают окисленный шлак. Из печиРметалл выпускают при 1610 С в ковш,,н который предварительнозагружаюталюминий и ферросилиций. Ферронана;дий вводят во время выпуска металла,на струю, После выпуска ковш с металлом помещают в ваккум-камеру ипосле достижения остаточного давле:ния 0,5 мм рт.ст. при одйовременномперемааинании металла аргоном вводятв три приема с интервалами между,присадками очередных порций 5 минсмесь: 1300 кг извести 700 кг планиконого шпата и 1500 кг техническогокорунда. Одновременно с" присадкойвторой порции смеси в расплав вводят150 кг электродного боя, а послеввода последний порции смеси 40 кгалюминия, После расплавления смесишлакометаллический расплав выдерживают в вакуумепри одновременнойпродувке аргоном 15 мин, а затемразливают в слитки, В результате.с Щ Формула изобретения 1, Способ дегазации стали, включающий вакуумирование расплава вковше с одновременной продувкойинертным газом и обработкой шлакообразующей смеСью, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности дегазации иулучшения качества стали, расплавобрабатывают смесью извести, плавикового шпата и технического корунда,которую присаживают порциями в 1-5приемов при соотношении компонентовсоответственно (1,8-2,2) ; 1 ; (1,82,2) в количестве 10-50 кг на тоннустали,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Яновский В.И. и др. Металлургия стали.Металлургия, 1973,с, 515-520,2. Сборник трудов МИСИС Р 79,Металлургия 1973 с . 261-262,246-251,Составитель Г. Пусс . Редактор С. Лыкова Техред Л.Алферова Корректор Н. ЗадерновскаяЗаказ 6045/4 Тираж 653 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035,. Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5- жт/ 6,2864е,е Ф" менным аргонным рафинированием в ковш вводят в 5 приемов с интерваламимежду присадкой каждой порции смеси 3 мин 5000 кг смеси, состоящей иэ 1800 кг извести, 1000 кг плавикового шпата и 2200 кг технического корунда. 5 После расплавления последней порции и выдержки в вакууме с одновременным перемешиванием шлакометаллического расплава аргоном в течение 20 мин сталь разливают в слитки. В реэульта те дегазационной обработки содержание газов в стальном расплаве уменьшилось: азота от 0,012 до 0,0045, т.е. в 2,7 раза, водоорода от. 5,8 до 2,8 см в 100 г стали, т.е; вЭ3,6 раза.Таким образом, данный способ применим для производства высококачественной стали с низким содержанием азота и водорода, поскольку позволяет в 2-. 3 раза уменьшить содержание этих газов в стали. Например, путем дегаэационной обработки котельной стали, выплавленной в дуговых печах, можно улучшить ее жаропрочные свойства и в 1,5-2 раза увеличить процолжительность службы иэделий из этой стали в котельных энергоблоках. Кроме того, за счет выноса операций восстановительного рафинирования иэ дуговой печи в ковш под вакуумом воз можно увеличение производительности дуговой печи на 15-30. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в процессе дегазации в шлакометаллический расплав ввоцят углеродсодержащее вещество в количестве 0;05-0,25 от массы обрабатываемой стали,