Способ выплавки среднеи высоко-углеродистых низколегированныхсталей

О П И С А Н И Е пц 80469 ЬИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоаетскихСоциалистическикРеспубликОпубликовано 15.02.81, Бюллетень6 по Аелем изобретений и аткеытийДата опубликования описания 19.02,81 Н. Г. Гладышев, А. Г. Зубарев, Л, К. Косыре, ь:В, Н. Алифанов, А. А. Голубев и А. И. ЛуутинггНаучно-производственное объединение Тулачермет."."и Злектрометаллургический завод Электростагйим. И. Ф. Тевосяна(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СРЕДНЕИ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТЫХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХСГАЛЕЙ Изобретение относится к черной ме 1таллургии, а именно к способам выплавкисредне- и высокоуглеродистой низколегированной стали.В процессе выплавки используют технологический прием обработки металла5углеродосодержашими материалами, с целью его раскисления и науглероживания,что обеспечивает повышение качествастали и улучшение технико-экономических1 Опоказателей работы сталеплавильных агрегатов,Известен способ выплавки стали, включаюший обработку металла углеродсодер 5жащими материалами ( коксиком), загружаемыми на дно сталеразливочного ковшаперед выпуском плавки 1,Известен способ внепе ной обработкинизкоуглеродистой кипящей стали, предусматриваюший проведение обработки ме 20талла углеродсодержашими материаламидо раскисления его ферромарганцем вковше 2,2Недостатком известных способов является узкая область их применимости, конкретнее только для стабилизации окисленности низкоуглеродистой стали.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому .Гэффекту является способ выплавки средне- и высокоуглеродистой стали, включающий обезуглероживание металла в сталеплавильном агрегате до содержанияуглерода ниже марочного его содержанияв готовой стали, обработку металла углеродсодержащими материалами и ввод в науглероженный металл ферросплавов в сталеразливочном ковше 3.Этот способ применим для выплавки средне- и высокоуглеродистой стали с любым содержанием углерода и обеспечивает снижение расхода ферромарганца, ферросилиция и алюминия, присаживаемых в сталеразливочный ковш. Однако он не обеспечивает возможность обработки углеродсодержашими материалами определенной части металла и превращение еегперед вводом ферросплавов в высскоуглеродистый (при необходимости в чугун), значительно перегретый над точкой плавления расплав, обладающий повышенной растворяющей способностью по отношению; к тугоппавким пегирующим элементам, бопьшинство иэ которых является карбидообразующими.Этот недостаток ограничивает, а в некоторых случаях исключает попностью, О воэможность ввода в металл в ковше тугоппавких пегирующих добавок, например безугперодистого феррохрома (1 -1600-1640 С/ферровопьфрама (Ф ц, =2600 С) и других .Ъ Кроме того, известному споробу присущи и такие недостатки как низкаяусвояемость металлом углерода добавок,вводимых в стапеппавильную ванну, возможность значительного восстановленияфосфора иэ шлака повышенный угар пегкоокиспяющяхся элементов-раскиспитепейпри выплавке среднеуглеродистой стали,относительно низкая скорость плавленияи растворения ферросплавов,Цепь изобретения - интенсификацияпроцесса раскиспения стали, уменьшениеугара пегкоокиспяющихся элементов иосуществление возможности ввода в меЗоталл тугоппавких легирующих добавок,Поставленная цель достигается тем, чтообработку металла угперодсодержащимиметаллами и ввод в наугпероженный ме. талл ферросплавов в стаперазпивочномковше, производят внепечное наугпероживание металла из расчета получения внем 0,2-0,6% углерода после наполнения 0,2-0,5 обьема ковша, прерываютвыпуск металла и последовательно вводят в него ферромарганец, углеродсодержащие материалы и пегирующие ферросплавы в порядке убывания температурыих плавления . из расчета получения отношения содержания углерода в металлек содержанию углерода в готовой сталив пределах 2-4 и производят выпуск с тапьного металла в ковш.Содержание углерода в пределах 0,20,6% является оптимальным с точкизрения концентрации кислорода в нераскиспенном металле, При содержании вметалле менее 0,2% углерода резко возрастает окиспенность металла, а при увеличении содержания углерода более 0,6%концентрация киспорода в металле практически не уменьшается, оставаясь на одном уровне. Такое содержание углеродав металле обеспечивает достаточно вы 54сокое ускорение им марганца, который в дальнейшем вводят в расплав в виде угродистого ферромарганца.Прекращение выпуска металла из стапеплавипьного агрегата после наполнения 0,2-0,5 обьема ковша обусловленонеобходимостью превращения этой части металла в высокоугперодистый расплав, а затем и в лигатуру соответствующего состава, определяемого маркойвыппавпяемой стали.Минимальное количество выпускаемогоиз стапеппавипьного агрегата металласоставляет 0,2 общего его веса и определяется максимальным количеством пегирующих добавок, которые можно ввестив ковше в металл, предварительно подвергнутый наугпероживанию.Наугпероживание металла наибопеецелесообразно производить до содержанияуглерода в нем около 3%, при этом повышение концентрации углерода на 0,01%сопровождается снижением температурыометалла на 0,5 С. Введение в металл 3%углерода понизит температуру металлана 150 С,Средняя. температура металла на выпуске из современных стапеппавипьныхагрегатов составляет около 1650 С. Наугпероженный до 3% металл имеет темпеОратуру 1500 С при температуре егоплавления 1300 С в соответствии с диоаграммой состояния железо-углерод" Втакой металл можно ввести 11% от еговеса пегирующих добавок с температуройплавления 1450-1470 С (феррованадий,0феррохром) ипи 26% добавок с температурой плавления 1250-1300 С (ферромарганец, ферросилиций), что соответственно составляет 2,2 и 5,2% от весавсей плавки.Смешение 0,2 части металла=1650 д С) -дает среднюю температуру1580 С, что является необходимым иодостаточным дпя нормальной разливки. Суммарное содержание пегирующих элементов в ниэкопегированной стали не превышает, как правило, 3-3,5%. Таким образом, выпуск из агрегата 0,2 части металла обеспечивает возможность выплавки ниэкопегированной стали с вводом всех раскиспитепей и пегирующих в ковш.Максимальное количество выпускаемого из агрегата металла составляет .0 5 общего его веса и определяется допустимым содержанием углерода в готовой стали. Наугпероживание 0,5 плавкидо 3% С обеспечивает получение стали ссодержанием углерода 1,5%,После наполнения металлом (0,2- 0,6% С) 1/5-1/2 объема ковша вводят ферромарганец иэ расчета получения марочного содержания марганца в стали. Присадка марганца увеличивает растворимость углерода в железе, что интенсифицирует процесс дальнейшего науглероживания металла. Высокая концентрация марганца (4-6%) уменьшает угар легкоокисляющихся элементов-раскислителей.Йальнейшее науглероживание металла (до 3% С) обеспечивает увеличение ра.створяющей способности расплава по от-, ношению к вводимым в него легирующим добавкам с высокой температурой плавления. Науглероживание более 3% нецелесообразно иэ-эа уменьшения скорости процесса и увеличения расхода углеродсодержащих материалов.При выпуске в ковш 0,2 части металла для получения среднеуглеродистой стали с минимальным содержанием углерода (0,25%) металл необходимо науглеродить до 1% С. При выпуске в ковш 0,5 части металла для получения: высокоуглеродистой стали с максимальным содержанием- углерода (1,5%) в науглероженном ме;талле необходимо иметь 3% С Следовательно, отношение содержания углерода в обрабатываемом металле к содеражнию углерода в готовой стали должно находиться в пределах 2-4.Легирующие добавки присаживают впорядке убывания температур их плавления, что обеспечивает ввод более тугоплавких добавок в более горячий металл.Перемешивание высокоуглеродиотого легированного полупродукта (лигатуры) преследует цель выравнивания ее температуры и химического состава перед выпуском в нее остального металла.П р и м е р 1. В 20 т электропечи производят выплавку среднеуглеродистой конструкционной иизколегированной стали 50 Х, содержащей 0,47-0,55% С; 08 0,80% Мц 0,17-0,37% Ь; 0,8- 1,1% С- не более 0,030% 8, не более0,035% Р.Обезуглероживание металла производят до 0,1% С, что дает возможность получить в металле низкое содержание фосфора. Прн температуре металла 1650 С из печи выпускают 0,2оплавки (4 т) в сталераэливочный ковш, оборудованный пористой огнеупорной вста вкой в днище для продувки металла инертным газом. В процессе выпуска на струюметалла присаживают 22,2 г молотогоФэлектродного боя. Прекращают выпуск металла и вводят в ковш 213,3 кг 75%-ного ферромарганца, 0 струе азота в находящийся в ковше металл вдувают 26 кгмолотого электродного боя и приступаютк легиоованию металла хромом, Присаживают 338 кг углеродистого феррохрома(65% С 7% С) и 2-3 мин продувают металл азотом, Окончательное раскисление стали производят вводом 164 кг45%-ного ферросилиция и 10 кг алюминия (на штанге), В процессе обработки,металла в ковше контролируют температуру расплава, недостаток температурыкомпенсируют соответствующим перегре вом находящегося в печи металла,Перед окончательным сливом металлаиз печи лигатура имеет следующий химический состав: 2,1% С; 3,25% Мо;1,35%51; 4,75% Ст; 0,2% Л 8,Общее количество легирующих присадоксоставляет 3,6% от веса всей плавки(в том числе,1,7% тугоплавких присадок).Продувают расплав азотом и выпускают остаток металла.П р и м е р 2, В 130 т кислородномконвертере производят выплавку стали30ШХ 15 СГ, содержащей 0,95-1.,05% С;0,90-1 ф 2% М;0,40-0 ф 65% .)1, 1130-1,65% Сг,Обеэуглероживание металла в конвертере ведут до 0,1% С. При температуреметалла 1650 С выпускают 0,3 плавки(43,3 т) в ковш с пористой огнеупорнойвставкой в днище. В процессе выпуска цаструю металла присаживают 241 кг коксика фракцией 1-3 мм. Прекращают выпуск металла и вводят в ковш 2080 кг 750/0-ного ферромарганца, Продолжаютнауглероживание металла вдуванием в него в ковше 670 кг молотого коксика. Легируют металл хромом, присаживая 3000 кг 65%-ного углеродистого феррохрома, после чего металл продувают 3- 5 мин аргоном и вводят 1125 кг75%-ного.ферросицилия и 26 кг алюминия.Перед окончательным выпуском плавкииэ конвертора лигатура имеет следукщий50химический состав: 2,8% С; 3,15% Мг1,6% Я 1; 4,2% Ст; 0,05% АС.Общее количество легирующих присадоксоставляет 4,8% от веса плавки, Продувают расплав аргоном и выпускают остальной металл, Способ может быть использован длявыплавки углеродистых марок стали слюбым содержанием углерода.Применение способа наиболее перспек- тивно в кислородно-конвертерных и электросталеплавильйых цехах, специализирующихся на выплавке низколегированных сталей с содержанием углерода 0,255 1,5 Ъ.Предлагаемый способ обеспечивает снижение расхода ферросплавов, ускорение их плавления и растворения в метал ле, расширение марочного сортамента ки О слородно-конверторной стали и может быть рекомендован для внедрения на электрометаллургическом заводе "Электросталь" и Новолипецком металлургическом заводе. Ожидаемый экономический эффект 15 от внедрения способа по предварительным данным, составляет около 250 тыс.р, в год на каждом из,заводов,20формула изобретенияСпособ выплавки средне- и высокоуглеродистых низколегированных: сталей;включающий обезуглероживание металла в сталеплавильном агрегате до содержания углерода ниже марочного его содержания в готовой стали, обработку металла углеродсодержашими материалами и ввод в науглероженный металл Феооосплавов р сталеразливочном ковше, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса раскисления стали, умень,шения угара легкоокисляюшихся элементов и осуществления возможности вводав металл тугоплавких легирующих добавок, производят внепечное науглероживание металла из расчета получения углерода в количестве 0,2-0,6% после наполнения 0,2-0,5 обьема ковша, прерываютвыпуск металла и последовательно вво-.дят ферромарганец, углеродсодержащиематериалы и легирующие ферросплавы впорядке убывания температур их плавле.ния из расчета получения отношения углерода в металле к содержанию углерода в готовой стали в пределах 2-4 ипроизводят выпуск остального металла вковш. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бюллетень института "Черметинфорф ф2, Авторское свидетельство СССР % 55143, кл. С 21 С 7/00, 1977.3. Сидоренко И. ф. Теория и практи- .ка продувки металла порошками, "Метал лургия", 1973, с. 195.Составитель А. ШербаковРедактор Ю. Ковач Техред М,Рейвес" Корректор О, БилакЗаказ 10821/41 Тираж 629 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,.4/5Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4