Способ регулирования процесса окислительного рафинирования стали и сплавов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 180380 (2) 2896248/22-02 Р 1)М Кп С 21 С 5/52 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам нзобретеннй н открытнй) Заявите 54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОКИСЛИТЕЛЬНО РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ И СПЛАВОВо О добитьме"пособ а Изобретение относится к металлургии, а именно к черной металлургии,. и может быть использовано при выплавке хромсодержащнх сталей и сплавов с применением окислительного рафини- рования при помощи кислородной и/или гаэокислородной продувки,Известен способ управления процессом удаления углерода из расплава при 1 продувке его газовыми смесями, основанный на контроле температуры отходящих газов, по которой определяют температуру металла и содержание в нем углерода. На основании измере-ний, результатов по ходу окислитель- ного процесса изменяют количество кислорода, подводимое к расплаву 1 Д .Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий продувку металлической ванны кислородом или кислородно-воздушной смесью. Продувку ведут до содержания углерода в расплаве 0,25-0,15 вес,Ъ и далее осуществляют обдувку расплава кислородно-воздушной смесью, при чем по мере снижения содержания углерода в расплаве от 0,25 до 0,08% снижают содержание кислорода в смеси до 21 Г 2. В данном способе регулирования состава гаэокислородной смеси по ходу плавки в качестве критериев перехода от одного состава смеси к другому используют также признаки как эакипание мателла и спад углеродистого пламени, вследствие чего возможно переокисление металла, приводящее к повышенному угару хр - ма, а также снижение. скорости обезуглероживания при преждевременном переходе на газокислородную смесь с низким кислородным потенциалом. Кроме того, данный способ можно использовать лишь прн выплавке хромистых сталей, но не металла с высоким содержанием кремния и марганца. Этим способом нельзя ся глубокого обеэуглероживания талла. Таким образом, данный с не является универсальиым.С целью снижения угара хрома и других легирующих в настоящее время вместо продувки металлических распл вов чистым газообразным кислородом применяют продувку гаэокислородными смесями. Состав гаэокислородных смесей регулируют цо ходу окислител ного рафинирования различными способами.Цель изобретения - стабилизацияпроцесса окисления металла, уменьшение угара легирующих элементов ижелеза,Поставленная цель достигаетсятем, что на пробной плавке определяют величину критической ЭДС, соответствующую моменту образования окисной Фазы легкоокисляемых легирующихэлементов, а уменьшение количествакислорода в газокислородной смесина последующих плавках с момента10достижения величины ЭДС на 1,030,0 меньше величины критическойЭДС, пробной плавки.На фиг.1 и 2 представлены зависимости величины ЭДС, концентрации 15углерода и хрома в зависимости отвремени плавкиПредложенный способ основан на том,что по измеренным значениям величины ЭДС кислородно-концентрационного датчика и температуры расплаваможно определить активность растворенного в расплаве кислорода, а таккак количество растворенного в расплаве кислорода при прочих равныхсусловиях находится в зависимости отсостава вводимой в него газокислородной смеси и ее расхода, то достигается воэможность осуществления простого и надежного контроля за ходомокислительного рафинирования металла. З 0При двухступенчатой продувке из эксперимента на пробной плавке определяют начало окисления легкоокисляемых легирующих по образованию их окислов с растворением в шлаке, что сопро-З 5вождается резким снижением скоростиобезуглероживания расплава. На последующих плавках именно до этогомомента образования окислов необходимо провести изменение состава газокислородной смеси с разбавлениемкислорода инертным газом. При технологии выплавки с многоступенчатымизменением состава газовой смесии/или ее расхода для каждого этапана пробных плавках определяют соответствующую данным условиям,обработки расплава величину ЭДС, отвечающую условиям образования окиснойФазы. Затем на последующих плавкахрегулирование процессом окислитель- ффного рафинирования осуществляетсяна основе экспериментально определенных зависимостей в системе=РГМ,гдеЕ - величина ЭДС,Т " температура расплаваЯ- исходный химический состав 60металла, весПо установленным данным Е должнобыть меньше Е ;не менее, чем иа1,0 чтобы, можно было гарантироватьотсутствие начала процесса окисления 65 легирующих. С другой стороны, начинать снижение окислительного потенциала газокислородной струи ранее, чем будет достигнута величина Е, на 30 меньшая, чем Е нецелесообразно, так как это прйведет к существенному понижению интенсивности окислительной обработки металлической ванны, к уменьшению скорости обеэуглероживания и в конечном счете, к увеличению длительности плавки.П р и м е р. Проводят окислительное рафинирование Ге-Сй-й-С расплавов в лабораторной печи. Нагрев и плавление металла осуществляют в атмосфере аргона. Исходный состав расплавов, : Сч 13,1-13,6, й 1 10, С 0,50-0,55 - железо - остальноеОбработку расплавов аргон-кислородными смесями проводят при 1750 цС, В ходе плавок непрерывно измеряют величину ЭДС кислородно-концентрационного датчика, вмонтированного в магнезитовый тигельВ данном датчике применены в качестве твердого электролита 2 р 0 стабилизированные0. ЭЛектродом сравнения служит спектрально чистый графит.Пробная плавка (Фиг.1) проведенас обдувкой расплава в течение всего окислительного периода смесью Аг-О в соотношении 1/1 с расходом смеси 2,4 м /т мин. Как видим иэ графиКа,3в ходе обдувки по мере снижения содержания углерода в расплаве увеличивается величина ЭДС. При достижении величины ЭДС (Е) - 145 МВ отмечено начало образования окисной фазы наповерхности металлического расплава. Далее в ходе плавки проходит увеличение количества окисной Фазы. В течение 25 мин обдувки достигнуто содержание углерода 0,06. При этомскорость обезуглероживания составляет 0,02 фС/мин. В результате окисления содержания хрома изменяется с 13,1 до 11,2.Последующая плавка (фиг,2) приведена с регулированием газокислородной смеси во 2-ом этапе. До значений величины ЭДС, равной 130 МВ, что на 10 меньше величины экспериментально определенной критической ЭДС, отвечающей условию образования окисной фазы для данного состава металла обдувку ведут как на опытной плавке смесьюАг-С с соотношением 1/1 и расходом 2,4 м. /т мин. По достиженииЕ на 10 меньше Е переходят .на обдувку смесью ,А -О в соотношении 5/1 с расходом 2,4 м /т.мин В реэуль 3тате этого достигнуто содержание углерода 0,05 за 19 мин обработки расплава. Скорость обезуглероживания составляет 0,025, что выше по сравнению с пробной плавкой. В течение .всего периода окисления окисная фаза отсутствует на поверхности расплавки.881126 ной смеси с началом окислительного периода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью стабилизациипроцесса плавки, уменьшения угаралегирующих и железа, на пробнойплавке определяют величину критической ЭДС, соответствующую моментуобразования окисной фазы легкоокисляемых легирующих, а уменьшение количества кислорода в газокислороднойсмеси на последующих плавках начи нают с момента достижения величиныЭДС на 1,0-30;0 меньше величиныкритической ЭДС пробной плавки,Способ регулирования процесса окисО лительного рафинирования стали и сплавов, включающий газокислородную обработку расплава и снижение количества кислорода в газокислородй Предложенный способ позволяет стабилизировать процесс плавки. Из дриведенного выше примера видно, что на плавках достигается снижение угара хрома на 20, Учитывая, что эксперименты проводятся в лабораторной печи, следует ожидать, что в промышленных печах угар будет несколько больше лабораторного, однако меньше, чем имеющийся на практике в настоящее время. По расчетам этот угар снизится на 10-15. Поэтому ожидаемый эффект выразится в 10 кг/т хром- содержащей стали. В 20 т печи суммарная экономия Ре-Сч 20 т х 10 кг/т = 200 кг. формула изобретения Источники информации,лринятые во внимание при экспертизе1. ЭоаЮо Баюотоа Кесеп 1 Ргогем оЕАОВ хн, Ргогеээ,"телегио- ьааое, э.эоа 3 Меев эы. эар.",1977, 63, М 13,р. 1954-1964. 2. Авторское свидетельство СССРУ 203751, кл. С 21 С 5/52, 1971.о881126 Й.Ьброснка им останите хред М.Г Корректор В Синицка Редактор Н.Минко акаэ 9874 д. 4/5 Тираж 621 Подписн ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб