Способ выплавки низкоуглеродистых медьсодержащих высокохромистых сталей

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51 М Кл З С 21 С 5/52 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторыизобретения Центральный научно-исследовательсКий институт материалови технологии тяжелого и транспортного машиностроенияи Производственное объединение "ЭдалтраатдпьтЗжмащ"(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХМЕДЕСОДЕРЖАЩИХ ВЫСОКОХРОМИСТЫХСТАЛЕЙ Изобретение относится.к металлургии, в частности к производству качественных ниэкоуглеродистых высокохромистых сталей в дуговых электро- печах.В настоящее время на ряде машино. строительных заводов скопилось боль- . шое количество отходов, в том числе и массивных, высокохромистых никелевых сталей, содержащих 1-2 меди. Такие отходы це могут быть использованы в качестве шихты для выплавки других высокохромистых, хромоникелевых и нержавеющих сталей вследствие высокого содержания меди, которая является для них вредной примесью и не может быть удалена при плавке стали.Медь является дефицитным и дорогостоящим фондируемым металлом, а по условиям производства с целью обеспечения качества литья сталь для лопастей гидротурбин, содержащая,Ъ: хром 12,0-13,5, никель 1-0-1,5 Ъ, медь 0,8- 1,5 имеет ограничения по содержанию гаких примесей, как сера и фосфор, и выплавляется на свежей шихте без использования отходов.Известны способы выплавки высокохромистых (нержавеющих) сталей переплавом отходов с применением газооб- ЗО разного кислорода, включающее расплавление шихты, продувку расплавакислородом (в том числе и при включении печи), присадку в процессе продувки при температуре металла 17501950 С сплавов марганца с высокимсодержанием углерода и кремния 11,или присадку по ходу продувки порция-ми кремнийсодержащих материалов совгместно с марганецсадержащими ферросплавами 2). Также известен способ выплавки высокохромистой стали, заключающейся во введении перед продувкой кислородом в сталь после операции окислительного рафинирования углеродсодержащих материалов, ферросилиция, феррохрома и шлакообразующих материалов 13 .Укаэанные способы направлены на увеличение извлечения хрома из шихты и снижение расхода,малоуглеродистых сплавов марганца.Однако область применения их ограничена. Присадка в ванну углеродистого ферромарганца эффективна при выплавке стали с повышенным содержанием марганца (1,0-2,0), использование феррохрома при выплавке хромистыхсталей на свежей шихте, содержащихне менее 0,3 углерода.Несоблюдение этих положениИ приводит к повышенному угару соответственно марганца и хрома.Кроме того, при выплавке стали сограничениями по содержанию вредныхпримесей (сера, фосфор) использованиесплавов марганца, имеющих повышенноесодержание фосфора, неприемлимо безусложнения технологии, связанного с 10рга удалением, или использованияочень чистой по фосфору шихты.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки низкоуглеродистых нержавеющих (высакахромистых) сталей, включающий расплавление легированныххромом и никелем отходов, введение вметалл после расплавления перед началом продувки 45-нага ферросилиция 0в количестве 15-26 кг/т жидкого металла и последующую продувку метал.-.ла кислородом при подаче его в ваннуна глубину 100-200 мм пад углом 3045 к ее поверхности 4,25Такой способ позволяет повыситькоэффициент усвоения хрома и стойкость футеровки электропечей при переплаве мелких и средних отходов,а также легированных отходов с содер жанием углерода свыше 0,3, но он неможет быть использован при переплав массивных отходов низкоуглеродистых с содержанием С0,1 высокохромистых сталей, особенно медесодер жащих, вследствие того, что обладаявысокой температурой плавления, хромделает шихту тугаплавкой. При этомудлиняется период плавления и резковозрастает тепловое воздействие на 40футеровку печи, что приводит к снижению ее стойкости, Кроме того, акисляясь при длительном плавлении доокиси хрома и переходя в шлаковую фазу, хром придает ей высокую вязкостьи низкую активность, Такой шлак налипает на поверхности кусков шихтыи еще болеезатрудняет и осложняетнагрев и плавление шихты, а по расплавлению шихты рафинирование металла от вредных примесей, посколькус целью ограничения потерь хрома сошлаками, скачивание шлака и дефосфорацию проводить нецелесообразно. Медьтакже способствует образованию на отходах стойкой планки окислов. 55Цель изобретения - экономия легирующих элементов, получение качественной стали, повышение стойкости футероркД, использование массивных легированных отходов. 60Поставленная цель достигается тем,что согласно способу выплавки низкоуглеродистых высокохромистых сталейс использованием,легированных отходов, включающему завалку шихты, ее расплавление, введение в металл углерод- и кремнийсодержащих материалов,продувку расплава кислородом, углеродсодержащие материалы вводят в завалку в количестве 250-1000 кг/т отходов, а по расплавлению углеродсодержащих материалов вводят 5-30 кг/тферросилиция, после чего ванну продувают кислородом до ее полного расплавления и получения необходимого содержания углерода в расплаве.Общее содержание углерода в углеродсодержащих материалах поддерживают 0,8-4,0.В качестве углеродсодержащих материалов можно использовать металлизованные окатыши.Количество углерадсодержащих материалов (их расход) определяются габаритами и массивностью легированныхотходов таким образом, чтобы при рас,плавлении углеродистых материалов1 крупные массивные куски высокохромистой стали были полностью погружены вуглеродистый расплав,При расходе углеродсодержащих материалов менее 250 кг/т отходов приих расплавлении значительная частьотходов не погружена в углеродистыйрасплав, что приводит к затруднениюведения плавки, а при расходе более1000 кг/т отходов значительно снижается степень использования массивных легированных отходов и за счетприменения свежих шихтовых материалов повышается себестоимость выплавляемой стали.Содержание углерода 0,8-4,0 вуглеродсодержащих материалах выбраноиз условий быстрого их расплавленияи тем самымзащитой легированных отходов от окисления и связанных сэтим потерь легирующих элементов, атакже разрушением футеровки. Крометого, углеродистый расплав, взаимодействуя с легированными отходами,способствует насыщению их поверхностного слоя углеродом и более быстромуих оплавлению, Опытным путем установлено, что при содержании углерода вуглеродсодержащих материалах менее0,8 плавление их затягивается, а получение специальной шихты с содержанием углерода свыше 4 (среднеесодержание углерода в чугуне обычнопринимаемое по расчетам) Ъконамически и организационно нецелесообразно. Следует отметить, целесообразность применения в качестве углеродсодержащих материалов металлизованных окатышей, первородной .в виде гранул от 5 до 25 мм шихты, содержащей 80- 95 восстановленного железа и от 0,8 до 4 углерода, при очень низком содержании (менее 0,015) в них серы, фосфора и отсутствия таких вредных примесей как Ри, 5 п, Еп Аь. Нсполь956574 лерода в материалах поддерживают4,0. В качестве углеродсодержащихматериалов используют металлиэованные окатыши, По их расплавлению легированные отходы полностью погруженыв углеродистый расплав, В ванну присажинают ферросилиций в количестве30 кг/т и начинают продувку кислородом. Через 3 ч 40 мин от начала плавления ванна полностью расплавляется,Содержание углерода в металле 0,04.Далее плавку проводят по известнойтехнологии. Выплавленная сталь соответствует заданной марке 10 Х 12 НДЛ.Металл по свойствам соответствует су 15 ществующим требованиям.П р и м е р 3, Углеродсодержащиематериалы (С = 2,1) вводят в завалку в количестве 1000 кг/т отходов.В качестве углеродсодержащих материа 20 лов используют отходы стали, содержащей 0,85 углерода и чугун марки ПВК.По расплавлению углеродсодержащихматериалов легированные отходы полностью погружены н углеродистый рас 25 план. В ванну присаживают в количестве 5 кг/т и начинают продувкукислородом. Через 3 ч 10 мин от начала плавления ванна полностью расплавляется, Содержание углерода в металле 0,03. Далее плавку проводятаналогично примеру 2.П р и м е р 4. Плавку ведут аналогично примеру 3, Различие заключается только н содержании углеродав углеродсодержащих материалах, которое составляет 0,8. В качестве последних используют отходы стали, содержащей 0,8 Ъ углерода. Через 3 ч20 мин от начала плавления ванна полностью распланляетсяСодержание уг 4 О лерода в стали 0,04,В таблице приведены показатели плплавок по известному и предлагаемомуспособам.Содержание в стали по расплавлению, Ъ Способ меди никеля хрома расчетное поЛученное расчетное получен- ное расчет- полученное ное 0,90 0,68 1,0 7,80 12,4 1,2 Известный Предлагаемый 0,84 0,98 0,88 1,02 0,74 0,72 10,56 9,35 5,96 6,8 6,48 0,64 0,64 0,72 7,2 При анализе данных описываемыхплавок установлено, что использованиепредлагаемого способа нылланки низко зонанио лри ныилавк стали металлизированных окатышей приводит к значительному снижению содержания азота в металле. Все это позволяет повысить качество выплавляемой стали и интенсифицировать процесс плавки,Ввод ферросилиция по расплавлению углеродистых материалов в количестве 5,0-30,0 кг/т перед продувкой ванны кислородом, необходимым для предотвращения перехода хрома в шлак и ускорения нагрева расплава за счет химического тепла реакции окисления кремния, что очень сильно способству, ет интенсификации процесса плавления легированных отходов.При расходе ферросилиция менее 5,0 кг/т наблюдается сильное окисление хрома шихты и переход его в шлак; при расходе ферросилиция более 30 кг/т возможен перегрев металлической ванны и не наблюдается улучшение условий сохранения хрома шихты.Предложенный и известный способы опробованы при выплавке стали 10 Х 12 НДЛ в основной дуговой электропечи садкой 40 т.П р и м е р 1. Опробована известная технология выплавки стали 10 Х 12 НДЛ с использованием 100 мас-. сивных отходов этой же марки стали. Планление шихты затягивается и составляет более 6 ч, в то время как при принятой на заводе технологии период плавления должен составлять не более 3 ч. Высокая тепловая нагрузка на стены и свод печи приводят к силь;ому их разрушению и преждевременному выходу из строя. Сразу после полного расплавления и достаточного нагрева металл сливают из печи на заготовку.П р и м е р 2. Углеродсодержащие материалы вводят н завалку в количестве 250 кг/т отходов. Содержание уг 0,70 0,62 0,60 углеродистых медьсодержащих высокохромистых сталей ло сравнению с существующими повышат извлечение хро956574 Формула изобретения Составитель Л.МагаюмоваТехред А.Ач Корректор М.ШарошиФ Редактор Н.Киштулинец о Заказ 6522/6 Тираж 587 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ма, никеля и меди из шихты и приводят к их экономии за счет использования легированных отходов, способствует повышению стойкости футеровки, дает возможность использовать массивные легированные отходы и получать качественную сталь., не. уступающую по свойствам стали, выплавленной на свежей шихте.Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого способа выплавки низкоуглеродистой медьсодержащей высокохромистой стали 192 тыс. руб. 1. Способ выплавки низкоуглеродистых медесодержащих высокохромистых сталей с использованием легированных отходов, включающий завалку шихты, ее расплавление, введение в металл углерод- и кремнийсодержащих материалов, продувку расплава кислородом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, . что, с целью экономии легирующих элементов, получения качественной стали, повышения стойкости футеровки и использования массивных легированных фтходов, углеродсодержащие материалы вводят в завалку. в количестве 250-1000 кг/т отходов, а по расплавлению углеродсодержащих материалов вводят 5,0-30,0 кг/т ферросилиция, после чего нанну продувают кислородом до .ее полного расплавления и получения заданного содержания углерода в расплаве.10 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что общее содержание углерода в углеродсодержащих материалах поддерживают 0,8-4,0.3. Способ по п. 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве углеродсодержащих материалов используют металлизованные окатыши. Источники информации,;щ принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 605840, кл. С 21 С 5/52, 1976.2. Авторское свидетельство СССР9 759597, кл. С 21 С 5/52, 1976.3. Заявка Японии Ф 54-43114,кл. 10154, 1979.4. Авторское свидетелвство СССР