Способ получения нержавеющей стали с ниобием

,И 306 РЕТЕ Н ИЯК . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоаетскнкСоцналнстнчвскнкРеслублнк рц 962323(22) Заявлено 20,04 81 (21) 3279017/22-02с присоединением заявки РЙ(5 )М. Кл. С 21 С 7/10 тееударстмииьй канитет СССР иа делан изебретеиий и открытий(53) УДК 669,18. ,27 (088,8) Д. И. Бородин, С, И. Быстров, В. И, Мирошниченко,Н. А. Беляков,А. В. Губин, Б, С. Петров, Е. И. Тюрин, В. М, Буш елев,ф 6;"ЬЬЫбв;В. А. Минченко, Г. д. Шурыгин, В. П. Мирное, А. Д, Цчещ 1 руйи Л. А. ДанилюкТе(,.У;1 Е 1 йтДМосковский ордена Трудового Красного Знамени ордер(ЛИ 0 у 11 дОктябрьской Революции институт стали и спла(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРЖАВЕЮ 1 т 1 ЕЙ СТАЛИ С НИОБИЕМЙзобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам получения низкоуглеродистых легированных сталей с использованием установок вакуумного окислитель- ного рафинирования и может быть использо 5 вано в электросталеплавильных цехах метал. лургических заводов.Известны способы получения нержавеющих хромоникелевых сталей в дуговых электропечах с переплавом легированных отходов и10 применением кислорода 11) .Данные методы характеризуются .повышен. ным угаром металлошихты н, следовательно, высокой себестоимостью выплавляемой стали.Наиболее близок к предлагаемому по тех. нической сущности и достигаемому результату способ получения нержавеющей стали с ниобием, включающий завалку, расплавление и нагрев в дуговой электропечи легированной металлической шихты с окислительным рафини а рованием последней и легированием феррониобием 21.К недостаткам известного способа получения нержавеющей стали с ниобием следует отнести высокий расход дефицитного феррониобия и относительно низкую производительность плавильного агрегата, что обусловливаетвысокую себестоимость получаемой стали,Значительный угар ниобия (ниобий обладаетвысоким сродством к кислороду) при вводепоследнего в металл после проведения окислительной продувки, скачивания шлака и раскисления ванны обусловлен имеющей в ря.де случаев место несовершенной раскисленностью металла и шлака, а также наличиемокнслительной атмосферы в открытом плавильном агрегате, Относительно низкая про-.изводительность сталеплавильного агрегатапри получении нержавеющей стали с ниобием известным способом обусловлена необходимостью проведения нескольких длительных технологических операций (скачиваниеокислительного и наведение нового шлакови т.д.), а также низкими скоростями диффузионных процессов в шлаковой фазе походу восстановительного периода плавки инеобходимостью длительной выдержки длярастворения тугоплавкого феррониобия.3 962323Цель изобретеция - снижение себестоимости стали.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу получения нержавеющей стали с ниобием, включающему эавалку,расплавление и нагрев в дуговой электропечилегированной металлической шихты с окислительным рафинированием последней и леги.рованием феррониобием, окислительное рафинирование проводят путем продувки рас- Оплава кислородом и аргоном в вакууме дотемпературы металла 1600 в 17 С с присадкой па шлак в конце продувки порошкообразного алюмчния с плавиковым шпатом,Соотношение присаживаемых порошкообразного алюминия и плавикового шпатасоставляет (1 - 1,3): (5 - 8),Технология осуществления способа,Исходную металлическую шихту, .состоящуюиз легированных хромом и никелем металлических отходов (500 - 950 кг/т), различныхсортов феррохрома с содержанием фосфораменее 0,020 - 0,025% (10 - 15 кг/т), шихтовых слитков (до 450 кг/т), извести (10 -15 кг/т), 45% ферросилиция (10 - 15 кг/т)или чушкового алюминия (4 - 5 кг/т), загружают в дуговую электропсчь.После расплавления металла, содержащего, вес.%;1углерод 0,09 - 0,.80; кремний 0,5 - 1,2; марганец 1,0 - 2,0; сера 0,012 - 0,020; фосфор 0,017 -0,024; хром 21 - 21,5, никель 10 - 10 ф идостижения температуры ваннь. 1600 - 1650 Сосуществляют продувку последней через стальную трубу с внутренним диаметром 3/4 дюйма или 1 дюйм техническим кислородом втечение 2 - 12 мин с расходом 60-100 нм/т.ч. З 5После проведения окислительной продувкиметалл с температурой 1750 - 1800 С, содержащий, вес.%: углерод 0,09 - 0,35, кремний0,1 - 0,50; марганец 0,8 - 1,7; сера 0,009 - 0,017;фосфор 0,017 - 0,024; хром 19,5 - 20,0 никель 10,0 - 10,30, выпускают в рафинированный ковш. Температура металла в рафинировочном ковше составляет 1680 - 1720 С. Далее металл подвергается вакуумному окислительному рафинированию по следующейтехнологической схеме:1. Обработка вакуумом (250 - 300 мм рт,ст.)с одновременным перемешиванием расплавааргоном (0,5 - 0,75 нм/тч) в течение 3 -5 мин. 502. Обработка вакуумом (10 - 40 мм рт. ст.)с одновременным перемешиванием расплавааргоном (1,25 - 1,50 нм/т. ч) и продувкойкислородом (25,0 - 40,0 нм/т ч) в течение5 - 10 мин, 553. Перемешивание расплава аргоном (1,25 -1,50 нм/т ч) в условиях вакуума (10 -40 мм рт, ст.). 4,В процессе вакуумного рафинированияпроисходит улучшение качества металла засчет снижения в последнем содержаний кислорода, и азота соответственно до уровня0,02 - 0,03 и 0,015 - 0,025%, а также удалениеиз него неметаллических включений, что гарантирует получение высоких служебных свойствв выплавляемой нержавеющей стали с пиобием,Конечную температуру расплава поддержи.вают на уровне 1600 - 1700 С путем регулирования по ходу окислительпого рафинирования расходов кислорода и аргона.Далее металл раскисляют чушковым алю.минием (1,5 - 2 кг/т), который вводят в рафинировочный ковш на штангах,Процесс раскисления шлака проводят приатмосферном давлении путем присадок наего поверхности смеси порошкообразногоалюминия и плавикового шпата при соотношении их расходов (1 - 1,3): (5 - 8).Легирование металла ниобием производятпосле ввода раскислителей путем присадкив ковш феррониобия в количестве 5,0 - 8,0 кг/т.После ввода феррониобия и набора вакуума (5 - 10 мм рт. ст,) металл перемешиваютаргоном в течение 4 - 5 мин с расходом1,25 - 1,50 нм /т.ч.Указанные температуры конца вакуумногообеэуглероживания способствуют как эффективному предварительному раскислению металлауглеродом, так и формированию жидкоподвижного и, следовательно, обладающего высокой раскислительной способностью шлака, чтоминимизирует угар ниобия в процессе вводапоследнего в,металл.Окончание процесса при более низких температурах приводит к затормаживанию диффузионных процессов и, как следствие, относительно высокой окисленности металла и шлака, обуславливающей повышенный угар ниобияпри его вводе в металл.При более высоких температурах концаоперации окислительного вакуумирования необеспечивается требуемая стойкость футеровки рафинировочного ковша и пористой пробки для подвода аргона. Применение смесипорошкообразного алюминия и плавиковогошпата в указанных количествах в сочетаниис высокими температурами конца операциипозволяет сформировать в необходимом количестве жидкоподвижный шлак, что способ.ствует протеканию эффективного раскисленняи минимизирует тем самым угар ниобия.Применение смеси алюминиевого порошкаи плавикового шпата с большим соотношениемкомпонентов экономически нецелесообразнои не позволяет сформировать достаточно жидкоподвижный шлак. При использовании смеси96 г 3 26 Готовый металл имеет следующий химический состав, вес,%: углерод 0,07; кремний 0,56; марганец 1,7; сеоа 0,020; фосфор 0,022; хром 18,5; никель 10,0; ниобий 1,3. алюминиевого порощка с плавиковым шпатом с меньшим соотношением компонентов не достигается требуемая степень раскисления металла и шлака, угар ниобия при этом возрастает. 5В 1 случае необходимости одновременно с присадкой ниобия в металл вводят среднеуглеродистый феррохром в количестве 14 - 18 кг/т.Полученный металл с температурой 1580 - 1600 С переливают в разливочный ковш, в 10 который предварительно вводят металличес. кий марганец (15 - 25 кг/т) и 45% ферросилиций (6 - 10 кг/тонну). При работе на рафинировочных ковшах, снабженных шиберными затворами, операция перелива металла 15 отсутствует.После перелива температура металла в разливочном ковше составляет 1540 - 1570 С.Разливку металла осуществляют по действующей технологии.Готовый металл имеет следующий химический состав, вес,%: углерод 0,06-0,09; кремний 0,5 - 0,7; марганец 1,5 - 2,0; сера 0,020 - 0,025; фосфор 0,020 - 0,025; хром 18,5 - 21,5; никель 8,5 - 10,5; ниобий 1,2 - 1,50. 25П р и м е р. В дуговую печь загружаютлегированные никелем и хромом отходы вколичестве 950 кг/т. В эавалку присаживаюттакже углеродистый феррохром (10 кг/т),известь (15 кг/т) и 45% ферросилиций(1 О кг/т).После расплавления металл содержит, вес.%:углерод 0,40; кремний 0,6; марганец 1,5;сера 0,020: фосфор 0,020; хром 20,0; ни.35кель 10,0,После нагрева ванны до 1620 С осуществляют продувку ванны техническим кислородом в течение 7 мин с расходом 60 нмэ/т, ч,Температура металла в конце окислительнойпродувки составляег 1780 С,Металл, содержащий, вес. ;углерод 0,25;кремний 0,40; марганец 1,3;. сера 0,017;фосфор 0,022; хром 19,0, никель 10,2, выпускают в рафинировочный ковш. Температу 45ра металла в рафинировочном ковше составляет 1700 С.Далее металл подвергается выкуумномуокислительному рафинированию по следующейтехнологической схеме.сч1, Обработка вакуумом (280 мм рт. ст.)с одновременным перемешиванием расплавааргоном (0,6 нм/т. ч) в течение 4 мин.2. Обработка вакуумом (20 мм рт, ст,)с одновременным псремешнванием расплавааргоном (1,4 нмэ/т ч) н продувкой кислородом (20,0 нм/т ч) в течение 8 мин,3. Перемешивание расплава аргоном,(1,37 нмэ/т ч в условиях вакуума (20 мм рт. ст.) . гз 4Конечная температура расплава составляет1650 С.Далее на штангах ввели в рафииировочиыйковш 1,5 кг/т чушкового алюминия.На шлак присаживают порошкообразныйалюминий (2,2 кг/т)в смеси с плавиковымшпатом (12 кг/т), Феррониобий вводят врасплав в количестве 6,0 кг/т,После набора вакуума (8 мм рт. ст.) металл перемешивают аргоном в течение 4 минс расходом 1,37 нмэ/т.ч.Полученный металл с температурод 1580 Спереливают в разливочный ковш, в которыйпредварительно вводят металлический марганец (20 кг/т) и 45% ферросилиция(8 кг/т).После перелива температура металла в разливочном ковше составляет 1550 С,При выплавке нержавеющей стали с ниобием с использованием установки вакуумного окислительного рафинирования экономия феррониобия составляет 4,5 кг/т получаемой стали, При средней цене феррониобия 17 руб/кг экономический эффект выплавляемой стали составляет 76,5 руб.Таким образом, способ получения нержавеющей стали с ниобием позволяет существен. но снизить ее себестоимость за счет умень.1 щения угара ниобия при введении последнего в предварительно обезуглероженный под вакуумом и эффективно раскисленный смесью алюминиевого порошка с плавиковым шпатом металл.Формула изобретения 1. Способ получения нержавеющей сталис ннобием, включающий завалку, расплавление и нагрев в дуговой электропечи леги.рованной металлической шихты с окислительным рафинированием последней и легировапием феррониобисм, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, сцелью снижения себестои.мости стали, окислительное рафинирование проводят путем продувки расплава кислородом и аргоном в вакууме до температуры металла 1600-1700 С с присадкой на шлак в конце продувки порошкообразного алюми. ния с плавиковым шпатом. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю. щ и й с я тем, что соотношение расходов962323 Составитель А. ШербаковТехред М,Надь Корректор С ЫекмаРРедактор Л. Пчелииская Тираж 587 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открьпий113035, Москва, Ж - 35, Раушская иаб., д, 4/5 Заказ 7432/38 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4ф порошкообразного алюминия и плавиковогошпата составляет (1-1,3);(5-8),Источники информации,принятые во внимание при экспертизе