Способ получения сталей с низким содержанием углерода

)4 С 21 С 7 10 ОБР САНИЕ К ГЗАТЕНТУ 83013/ ,08.84 99/83 ,08.83 02 й хнолержан выш углец чест роля и ь изобретения овышенией путем к з расплавзу аргон ерху, чере ваемьщ сни олучаемых стал правления тех огическим состав,водимыхература иодимой охролируетс ичество о также тем роцессом.На чертеже из зменения состав ислородного дутПредлагаемая имои и от воды, и в завис данных регулир родувки аргономости оттся интена также аждающеилученных сивностьпроводятческие оп олучать с ехно соответствующи рации или обраб тура дымовых га измеряется с по ким содержанием у умного кислородно инструментальном кислородного дуть держания углерода тка,ов предпоощью ниемп чтительн ь-хром СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(71) Ленин Кохасати Мювек (Н 11)(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛЕЙ С НИКИМ СОДЕРЖАНИЕМ УГЛЕРОДА(57) Изобретение относится к чернметаллургии, в частности к теполучения сталей с низким содуглерода. Цель изобретения - по Изобретение относится к чернои металлургии, в частности к технологии получения .сталей с низким содержанием бражена диаграммагазов в процессе я и чистого кипения. ехнология позволяет низким с сверхнизглерода путем вакуго дутья при.строгом контроле точки конца я (в отношении сои температуры распние качества получаемых сталей путемконтроля и управления технологическимпроцессом, Способ получения сталей снизким содержанием углерода включаетвыпуск стали в ковш и ее последукцеевакуумирование с одновременной регу. -лируемой подачей аргона снизу, регулируемой продувкой кислородной струейсверху ниже уровня расплава и отводобразуемых дымовых газов, Кислородвводят ниже уровня расплава при давлении Р с 66 Па, причем кислородноедутье прекращают после подачи в расплав по меньшей мере 90% всего расчетного количества кислорода и при содержании окиси углерода в отходящихдымовых газах меньше 8 Х. 1 з,п, ф-лы,1 ил., 1 табл,лава), благодаря предотвратить пеВ процессе пр лородом, подавае лородное копье с пропускается под и непрерывно кон температура и кол дымовых газов, а количество подвод чему можно было быегрев расплава,дувки расплава кисмым в него через кисикелевого термоэлемента3 1484297а в дымовых газах прежде всего определяется содержание окиси углерода,углекислого газа и кислорода.По предлагаемому способу кислород 5ное дутье прекращают после подачи врасплав по меньшей мере 907 всегорасчетного количества кислорода икогда измеренное содержание окиси углерода в дымовых газах становитсяменьше 12%,При осуществлении предлагаемогоспособа необходимо также контролировать положение кислородного копья входе процесса. По мере износа кислородное копье вводится в расплав с соответствующей скоростью, а в том случае, когда при возрастании температуры дымовых газов одновременно уменьшается содержаиие в дымовых газах углекислого газа, перемещение кислородного копья осуществляется с повышенной скоростью до тех пор, пока отношение количеств углекислого газа иокиси углерода не примет прежнее эначение,Предлагаемый способ позволяет свысокой надежностью, хорошей воспроизводимостью и технологичностью получать коррозионно-стойкие стали с 30очень низким содержанием углерода,После преКращения кислородного дутья рекомендуется проводить раскисление углерода в высоком вакууме, продолжительность которого определятсязаданным конечным содержанием углерода, Продолжительность раскисленияможно регулировать путем измененияинтенсивности продувки стали аргоном,Предлагаемьп способ можно получать 40и специальные сорта сталей, а именно:стали с содержанием углерода ниже0,03%, В случае коррозионно-стойкихсталей стабилизирующие элементы могутотсутствовать, что существенно с экономической точки зрения;Ре-Сг-А 1-стали с очень низким содержанием серы, используемые для получения электронагревательных элементов;50мартенситно-стареющие стали;сплавы на основе никеля (например,с содержанием И 507., Сг 18%, 81. 1%)из скрапа сплавов. При этом металлический хром можно вводить в расплав55с порошкообразным феррохромом, Посравнению с вводом лигатуры послерасплавления шихты, проводимым в индукционных печах с использованием в качестве исходных материалов отдельных компонентов сплава, предлагаемый способ дает существенную экономию,Предлагаемый способ благодаря использованию более дешевых исходных материалов и более высокому качеству получаемых сталей (меньшее количество включений и более низкое содержание газов) позволяет получать и производимые в настоящее время жаростойкие (например, с содержанием И Зб%, Сг 16%, 81 2,0%), а также марганцевые стали.С помощью предлагаемого способа путем вдувания газообразного азота через пористый кирпич можно осуществлять микролегирование азотом." Предлагаемый способ дает возможность получать отливки с содержанием С (0,003%, Сг 137, М 4% (колеса Пельтона), а также исходный материаг: для трансформаторной жести высокой чистоты с очень низким содержанием углерода,Другое преимущество предлагаемого способа. заключается в возможностиполного автоматического контроля и управления ходом процесса с помощью вычислительной машины, которая позволяет не только определять необходимое количество кислорода, момент прекращения его подачи и управлять перемещением кислородного копья, но и определять необходимые количества используемых для легирования элементов и давать информацию о составе расплава и ходе рабочего процесса,П р и м е р, Плавка осуществлялась в электродуговой печи емкостью 80 т, а последующая обработка - в ковшовом агрегате, После удаления шлака и образования нового. шлака в блоке нагрева задавали начальную температуру дутья,При плавке в электродуговых печах экономичность в значительной степени определяется использованием в качестве исходного сырья корроэионно-стойкого скрапа, а также использованием для легирования хромом доступного РеСг - карбура, Введение М и Мо в электродуговых печах можно осуществлять путем добавки сравнительно де - шевых ферросплавов (например, ИО., МоО и т.п.). Остальную часть металлической шихты образует нелегированный или низколегированный скрап, Легиро5 14842Вание марганцем может О уцествлнтьсяпутем введения в расг-чав в ковше привыпуске Ре - Мп - карбура, Особенноважно, чтобы в используемых исходныхматериалах было низкое "одержание5фосфора, так как последующее удалениеиз расплава фосфора или невозможно,или связано с большими потерями хрома, По этой причине рекомендуетсявводить в расплав стальной скрап снизким содержанием углерода и фосфора, Что касается серы, то следует заметить, что условия на следующей закйслородным дутьем стадии восстановления благоприятны для обессеривания.В электродуговой печи после расплавления шихты в целях достижения содержания углерода 0,3, кремния 0,1 0,157. необходимо кислородное дутье, 20которое осуществляется через иэнашивающееся кислородное копье, вводимоечерез рабочее окно, В процессе дутьяв зависимости от количества в расплаве подлежащих окислению элементов 25температура расплава может возрастатьодо 1680 - 1750 С, Количество шлакообразователей не превышает 15 кг/т,ъДля восстановления могут использоваться Ре 81. и алюминиевая мелочь. Посколь ку в данном случае шлак из расплаваможет удаляться путем опрокидываниявагонетки, то в электродуговой печишлак не удаляется, а используется впроцессе выпуска для восстановления35хрома, Выпуск осуществляется при1660 С,После удаления шлака с помощью соответствующего устройства отбираетсяпроба стали для определения ее состава и измеряется ее температура. Перед началом кислородного дутья необходимо произвести корректировку содержания в стали легирующих элементов. Легирование хромом и марганцемосуществляется до содержания, соответствующего верхнему, а молибденоми никелем - нижнему пределу, Кислородное дутье в зависимости от содер-жания в расплаве подлежащих окислению 50элементов начинают при такой температуре расплава, чтобы в конце дутьяона не превышала 1700 С. При содержании углерода 0,37. начальная температура равна 1600-1620 С,Для контроля температуры кислородного дутья оптимальным исходным содержанием кремния является величина0,10-0,153, В целях предотвращения 97 бнеблагоприятного воздействия образующегося 81.0 ка футеровку ковша и уменьшения растворимости шлака СгО3 пе ред н ач алом дутья целе со образ но вводить в расплав негашекую известьР = 2,5).С помощью приведенной методики следует рассчитать необходимое количество кислорода и после начала работы вакуумного пароструйного насоса (по мере достижения давления 13300 - 16000 Па). можно начинать кислородное дутьеВначале интексивность дутья равна5, а затем 15 км /мин. Конец кислоэродного копья в процессе дутья долженнаходиться ниже уровня расплава,Вследствие горения образующихся газови разбрызгивания шлака контроль эапротекающим процессом с помощью вакуумного смотрового окна и телевизионной камеры весьма затруднен, Примернодве трети расчетного количества кислорода подается при давлении 40005000 Па при максимальной интенсивности индукционного перемешивакия,Для прорыва корки хромсодержащихшлаков н в целях улучшения контролявакуума в расплаве производится продувка последнего аргоном, подаваемымсо скоростью 150 л/мин,В конце дутья скорость окисленияуглерода уменьшается, Это проявпяетсяв уменьшении давления в реакционномпространстве, снижении температурыдымовых газов и охлаждающей воды, исользуемой для охлаждения газов, Приэтом аргон подается уже со скоростью18, л/мин, При соответствующей конечной точке температура падает до1680 - 100 С, При прекращении кислородного дутья содержание углерода врасплаве равно 0,03 - 0,05 Ж, Однакопри дальнейшем окислении углерода ввысоком вакууме при интенсивном индукционном перемешивании содержание углерода можно снизить в еще большейстепени. После чистого кипения следует стадия восстановления, Путем добавки СаО, СаГ , а затем Ге 51 осуществляется шлакообразовакие, а затем,при одновременном восстановлении шлаков, происходит сбессеривание, Высокий вакуум (66 Па) в течение 20.25 мин обеспечивает возможность образования хорошо восстановленного жидкого шлака, Одновременно протекаеттакже восстановление углерода, Суще-8-".0 017; Сг=17,0; %=10,13;200 кг СаО + 20 кг СаР 1710 0 С 1640 С Выпуск из электродуговыхпечей 1590 С 20 Удаление шлаков-р = 11000 Па О, = 15 м /минзО = 400 м 40 60 ственно, чтобы основность равняласькак минимум 2, Согласно практическимданным, предлагаемый способ позволяетпосле восстановленияпри Сг О = 5-62 3 5осуществлять извлечение хрома на97-98%После восстановления осуществляется точная корректировка температурыи химического состава и затем разливка расплава,ПВ таблице приведен пример получения сплава с низким содержанием углерода с указанием всех параметров про 1цесса.Вес шихты составлял 81500 кг, 15вес полученного металла 76700 кг, веслегирующих добавок 1062 кг, степеньизвлечения хрома 96,9%.Более подробно предлагаемый способпоясняется с помощью диаграммы. На 20чертеже показана диаграмма изменениясостава газов в процессе кислородногодутья и чистого кипения, Из нее хорошо видно, как изменяется содержаниев дымовых газах окиси углерода, угле кислого газа и кислорода на отдельныхтехнологических стадиях.Как видно из диаграммы, перед 20-йминутой содержание в газах окиси углерода резко уменьшается, тогда как 30содержание кислорода и двуокиси углерода резко возрастает, Это однозначно. свидетельствует о том, что кислородное копье не погружено в расплав. Поэтому скорость перемещения копья была 35увеличена, и в результате измеряемыевеличины снова приняли соответствующие значения,На чертеже хорошо виден также момент достижения конечной углеродной 40точки, Как следует иэ чертежа, по ме-. ре приближения к концу кислородногодутья содержание в дымовых газах окиси углерода уменьшается с большейскоростью и одновременно начинаетвозрастать содержание в них углекислого газа и кислорода, Это однозначносвидетельствует о достижении конечнойуглеродной точки Формула изобретения 1, Способ получения сталей с низким содержанием углерода, включающийвыпуск стали в ковш и ее последующеевакуумирование с одновременной регулируемой подачей аргона снизу, продувкой кислородной струей через фурмусверху и ниже уровня расплава и отводобразуемых дымовых газов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения качества получаемых сталейпутем контроля и управления технологическим процессом, кислород вводятпри давлении 66 Па, причем кислородное дутье прекращают после подачи врасплав по меньшей мере 90% всего количества кислорода и при содержанииокиси углерода в отходящих дымовыхгазах меньше 8%,2. Способ по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что фурму для продувки кислородом погружают в расплав соскоростью, соответствующей ее износу,причем с подъемом температуры дымовыхгазов и скачкообразного возрастанияв них двуокиси углерода и умЕньшения моноокиси углерода скорость погружения фурмы увеличивают до установленияпервоначального соотношения двуокисиуглерода и моноокиси углерода,порошкомС=О 03 Мп=1081 Я=0401 Р=О 032: Сг=179; %=107 1521 С 160 Разливка вкокиль С=О 03 Я 3=0401 Мп=106 Р=О 032Я 0,016; Сг=1764; Ид 11,26;Со=О 17,170 100 Л 7 ЮО Составител Циткина Техред М.Д.акт Заказ 5943 Тираж 530 ВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва, Ж Подписноеизобретениям и открыт5, Раушская наб., д. при ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 Прекрацениедразнения внагревательномустроиствеРазливка- р67 Па- р =67 ПаС 0,01; Яд"002; Я 0,015; Р О 033;- Ст 15,90; Нз. 10,48; Си 018;800 кг РеЯ 75 Х700 кг Ид гранулированный 99550 кг Ре рафинированный 9172300 кг РеСг - 707 (С=О 06)