Способ выплавки подшипниковой стали

Союэ СоветснмхСоцналнстнческнхРеслублнк ОП ИСАНИЕ ИЗЬВРЕТЕНИЯ(5 )М. Кл. С 21 С 5/52 3 ЪсударствсохыЯ комитет СССР ао делан изебретекиЯ к открытой(72) Авторы изобретения Центральный ордена Трудового Красно о Знамени научноисследовательский институт черной ме аллуттгни:.им. И, П. Бардина(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ПОДШИПНИКОВОЙ СТАЛИ Изобретение относится к черной металлургии, а именно к выплавке в электродуговых печах стали для последующих рафинирующих переплавов,Известен способ получения подшипниковой стали, по которому металл выплав- фляют в сталеплавильном агрегате с основной футеровкой с предварительным раскислением и рафинированием в ковше синтетическим шлаком,Для получения в стали неметалличес 1 Оких включений сульфидного и силикатноготипа сталь перед выпуском раскисляют впечи до содержания: кислорода не более0,006% и рафинируют в ковше синтетическим шлаком на основе кремнезема 1.1Недостатком указанного способа выплавки стали является необходимость обеспечения в электросталеплавильном цехеспециальной электродуговой печи для по 10лучения синтетического шлака на основекремнезема,Известен также способ получения стали, включающий выплавку стали с проведением доводки по температуре и химическому составу под шлаком с основностью 2,5-3,5 и последующую обработкукислыми шлаками. Отличие указанногоспособа заключается в проведении доводки плавки под шлаком, составляющим0,7-1,2% от веса садки, а за 5-10 миндо выпуска плавки основность шлака снижают до 0,3-0.7 присадкой кремнеземсодержащих материалов, при этом вводимуюмошность повышают на 20-30% от оптимальной 2. Недостатком этого способа выплавки является наведение в конце периода доводки в печи с основной магнеэитовой футеровкой кислого шлака, т.е, шлака с основностью меньше 0,7. Это приводит к сильному разъеданию магнезитовой футеровки по шлаковому поясу и может вызвать аварийное проедание печи, в особенности в случае задержки плавки с ввт-, пуском иэ печи, что бывает достаточно часто в производственных условиях.Вторым недостатком известного способа является необходимость проплавлениявыпуском плавки значительного количества кремнеэемсодержащего материала дляснижения основности печного шлака с2,5-3,5 до 0,3-0.7. Это требует дополнительного расхода электроэнергии и повышения вводимой в лечь мощности на20-30% от оптимальной,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемому изобретению является способ выплавки шарикоподшипниковой стали, включающий расплавление шихты, наведение восстановительного известкового шлака, введение в печь кварцитсодержащего материала и выпуск стали 3,Недостатками известного сйособа являются:1, Накэдение в основной электродуговой печи кислого шлака с основностью0,7-0,9. Это приводит к дополнительному износу магнеэитовой футеровки, повышению содержания окиси магния в печномшлаке, увеличению удельного расхода магнезитового порошка на заправку футеровки .ванны электродуговой печи2. Пониженная жидкоподвижность шлаков,с основиоетью 1,0-1,3 в системе Са 01 0 -МфО-АйО,5 являющейся основойэлектропечных шлаков, В особенности резко возрастает вязкость таких шлаков приснижении температуры до 150 д С и ниже, что затрудняет слив шлака из печи вковш, перемещение стопора во время разливки, слив шлака из ковша после конца разливки и вызывает загрязнение стали экзогенными включениями алюминатовкальция и магнезиальной шпинели, образующихся в металле на основе запутавшихся в стали капель вязкого печного шлака.Очень низкая десульфурируюшая способность шлаков основносгью 1 0,7-0,9.Бель изобретения - получение в стелиокисных неметаллических Включений преимущественно в виде корунда, повышениедесульфурации стали и увеличение выходагодного проката.Поставленная цель достигается тем,что в способе выплавки под 1 иишпщовой сталивключающем расплавление шихты, наведение восстановительного известкового шпака, введение в печь кварцитсодержащегоматериала и выпуск стали, в печь вводятФпюоритсодержащий материал в количестве0,3-0,6% от веса стали равными порциями, причем первую порцию вводят за 46 мии до присадки варпитсодержащего15 25 зо 35 4 о В 5 50 55 6-Я мин после присадки кварцитсодержащего материала и выпускают иэ печи первую четверть плавки со скоростью равной 1/2-1/3 скорости выпуска остальной плавки, а после выпуска. раскисляют сталь в ковше алюминием в количестве 0,03- 0,06% от веса стали.В качестве кварцитсодержащего материала может быть использован дробленный кварцит, кварцевый песок и др., в качестве фпкюритсодержащего материала - дробленный плавиковый шлат, окатыши флюоритового концентрата и др.1 При основности печного шлака 1,0- 1,3 и количестве его около 4% от веса стали введение флюоритсодержашего материала в количестве менее 0,3% от веса стали обеспечит увеличение в шлаке содержания фтористою кальция менее чем на 7,5%, что недостаточно для получения оптимальной жидкоподвижности такого шлака. Введение фпюоритсодержвщего материала в количестве более 0,5% от веса стали вызывает увеличение в шлаке содержания фгористого кальция более, чем на 12,5%, Такой шлак обладает уже излишней жидкоподвижностью и будет не эконом ичнымеВведение флюоритсодержащего материала в печь за 4-6 мин перед присадкой кварцитсодержащего материала и через 5-8 мин после присадки кварцитсодержащего материала, т.е. за 2-10 мин до выпуска плавки, обусловлено кратковременностью разжижающего действия на шлак ионов фтора, образующихся при диссоциации фтористого кальция в шлаке. Такой способ введения флюоритоодернащего материала обеспечивает, во-первых, достаточную жидкоподвижность шлака перед при.садкой в нею кварцитсодержащего материала,что существенно ускоряет растворение последнего в шлаке и, во-вторых, необходимую жидкотекучесть печного шлака непосредственно перед и во время выпуска плавки.Введение передприсадкой квврцитсодержащего материала менее половины всего количества флюоритсодержашего материала обеспечивает достаточное разжижение шлака для быстрого растворения в нем кварцитсодержащего материала. С другой стороны, введение в печь более половины всего количества фпюоритсхщержашего материала перед присадкой кварцитсодержащего материвла уменьшает степень жидко- подвижности 1 цлака перед выпуском плавки, что вызывает звгрязнение стали во40 При сливе первой четверти плавки со скоростью менее 1/2 скорости слива ос тальной плавки произойдет излишнее увеличение времени выпуска плавки, что вызовет дополнительное окисление струи металла и снизит иитенсивность перемешивания шлака с металломв ковше, При сливе первой четверти плавки со скоростью более 2/3 скорости слива остальной плавки произойдет перекрытие всего сечения выпускного отверстия металла и время слива в ковш шлаковыми включениями.Введение флюоритсодержашего материала менее, чем эа 4 мин до присадки кварцитсодержащего материала не достаточно для получения гомогенного жидкоподвижного шлака. С другой стороны, введение фпкюритсодержашего материала более, чем за 6 мин до присадки кварцитсодер- жашего материала приведет , к снижению 30 разжижающего воздействия фтора на шлак.Введение остального количества флюоритсодержащего матерцала менее, чем через 5 мин после присадки кварцитсодержашего материала нецелесообразно так 15 как при присадке кварцитсодержащего материала за 15 мин до выпуска плавки флюоритсодержащий материал будет присажен более, чем эа 10 мин до выпуска плавки. За зто время произойдет сниже ние разжижающего воздействия ионов фтора на шлак. С другой стороны, введение остального количества фпюоритсодержащего материала более, чем через 8 мин после присадки кварцитсодержаще- г 5 го материала не обеспечит оптимальной жидкоподвижности шлака перед выпуском плавки, так как при присадке кварцитсодержащего материала за 10 мин до вы-. пуска на усвоение шлаком флюоритсодер- З 0 жашего материала остается менее 2 мин, что недостаточно для получения однородного жидкоподвижного шлака.Для десульфурации стали шлаком необходимо обеспечить активную обработку металла в ковше печным шлаком. Дпя это-. го шлак должен быть слит в ковш в на-ф чапе выпуска плавки. Слив шлака из печи происходит наиболее полно, когда первую четверть плавки выпускают со скоростью равной 1/2-2/3 скорости выпуска остальной плавки, так как при этом во время медленного наклона печи в сторону сливного желоба не производит перекрытия металлом всего сечения выпускного отверстия и металл не препятствует сливу шлака. слив шлака вместе со сталью станет невозможен.Раскисление стали после выпуска в ковш алюминием в количестве 0,03-0,06% от веса стали обеспечивает присутствие в металле окисных неметаллических включений преимущественно в виде корунда, как зто было установлено на опытных плавках. Расхода алюминия менее 0,03% от веса стали недостаточно для полного раскисления металла. При расходе алюминия более 0,06% оч веса стали остаточное содержание алюминия в металле превышает оптимальное значение, что отрицательно сказывается на качестве стали.Преимушество данного способа определяется важностью повышения выхода годных слитков подшипников стали после рафинируюших переплавов, В настоящее время, например, методом злектрошлакового переплава получают слитки весом до 5,5 т,используя литые расходуемые злектроды,Это обстоятельство налагает высокие требования к природе окисных неметаллических включений в исходном металле для рафинирующи. переплавов и к содержанию в нем серы Наиболее полно снижение загряэнения окисными включениями в процессе рафинирующих переплавов происходит, когда в исходном металле окисная неметаллическая фаза представлена, главным образом, корундом.Выплавка подшипниковой стали по предложенному изобретению обеспечивает присутствие в ней окиси ых неметаллических включений преимущественно в виде корунда и содержание серы не более 0,015%. Это объясняется тем, что получают к выпуску плавкирафинировочный шлак высокой жидкоподвижности. Последнее гарантирует от попадания в металл зкэогенных шлаковых включений на основе окиси кальция и магния, Во-вторых, обработку стали шлаком с основностью не выше 1,3 препятствует развитию процесса восстановления из шлака кальция и магния из-за низкой активности окиси кальция и магния. в таком шлаке. Это предохраняет металл от последукицего загрязнения окиснымивключениями на основе кальция и магния. Таким образом, в результате конечного раскисления стали в ковше алюминием основным типом окисных включений в нейявляется корунд.Изобретение эа счет нормирования скорости слива плавки обеспечивает активную обработку металла в ковше печным шлаком. Это особенно важно дляполучения в стали содержания серы не865925 Я более 0,015%, имея ввиду, что основность печного шлака не более 1,3. Нормирование скорости слива плавки создаетвоэможность выплавки поашипниковой стали на свежей шихте, после расплавлениякоторой металл может содержать до0,040% серы.Выплавка подшипниковой стали ло изобретению позволяет увеличить выход год -ного проката электрошлаковых слитков на 1012-18%,Выплавка подшипниковой стали со снижением осковности рафннировочного шлакаперед выпуском плавки минимум до 1,0не уменьшит стойкости магиезитовой футеровки современных сверхмощных зле ктродуговых печей с удельной мощностьюпечных трансформаторов 500-600 вВА/т.,Для таких печей стойкость футеровки является важным вопросом из-за работы ихна ьысоких рабочих напряжениях, т,е. надлинных электрических дугах,1П р и м е р 1. В 25 т электродуговой печи выплавляют подшипниковую стальмарки ШХ 15 на свежей шихте с полнымокислением, После расплавления шихты,проведения окислительного периода и скачивания окислительного шлака наводятвосстановительный известковый шлак изизвести в количестве 14 кг/т, кварцита4 кг/т и плавикового шпата 4 кг/т. Шлакпо ходу восстановительного периода раскисляют порошком кокса, За 15 мин довыпуска плавки в печь присаживают прокаленный кварцевый песок в количестве З 511 кг/т, т.е. 275 кг на плавку. За 4 миндо присадки кварцевого песка в лечь вводят плавиковый шлат в количестве 0,15%от веса стали, т.е. 38 кг на плавку. Через 8 мин после присадки кварцевого пе оска вводят в лечь плавиковый шлат в количестве 0,15% от веса стали, т.е. 38 кгна плавку, Перед сливом в ковш шлак содержит, вес.%: СаО 37,8; 50 37,8;МО 13,8; СаР 2 7,5; РеО 3,0, 45Основа оков шпака .ЯО60 фВыпуск первой четверти плавки производят со скоростью равной 1/2 скоростивыпуска остальной плавки, а именно первую четверть плавки выпускают со скоростью 4 т/мин, остальную плавку со скоростью 8 т/мин. После выпуска стальраскисляют в ковше алюминием в количестве 0,06% от веса стали т,е, 15 кг нау55плавку. Содержание серы в готовой стали0,015%, содержание алюминия 0,03%.Металл разлит на установке полунепрерывной разливки стали в аве заготовки,из которых приготовлены 4 расходуемыеэлектроды для ЭШП. После проката слитков ЭШП на трубную заготовку У 180 ммпри контроле на загрязненность неметаллическими включениями в О 120 мм выходготовой стали с первого испытания увеличился на 18%,П р и м е р 2. В 25 т электродуговой печи выплавляют подшипниковую стальмарки ШХ 15 на свежей шихте с полнымокислением. После расплавления шихты,проведения окислительного периода и скачивания окислительного шлака вводят вметалл 45%-ный ферросилиций на 0,250,27% кремния, углеродистый феррохромна нижний предел содержания хрома и наводят восстановительный известковый шлакиз извести в количестве 15 кг/ткварцита 4 кг/т и плавикового шпата 4 кг/т.Шлак по ходу восстановительного периодараскисляют порошком кокса 2-3 порциямиобщим количеством 3-4 кг/т. За 12 миндо выпуска плавки в печь присаживаютпрокаленный кварцевый песок в количестве 10 кг/т, т,е. 250 кг на плавку. За5 мин до присадки кварцевого песка впечь вводят окатыши флкоритового концентрата в количестве 0,2% от веса стали, т.е. 50 кг на плавку. Через 6 минпосле присадки кварцевого песка вводятв печь окатыши флюоритового концентрата в количестве 0,2% от веса стали, т.е.50 кг на плавку. Корректировку содержания кремния в стали производят присадкой65%-ного ферросилиция в ковш. Передсливом в ковш печной шлак содержит,вес.%: СаО 41,0 510 35 0 4 ДО 11,2СаР 10,0; ГеО 28, Основность шлакаСаО502 кВыпуск первой четверти плавки производят со скоростью равной 3/5 скорости выпуска остальной плавки, а именно первую четверть плавки выпускают со скоростью 5 т/мин, остальную плавку со скоростью 8 т/мин. После выпуска сталь раскисляют в ковше алюминием в количестве 0,04% от веса стали, т,е. 10 кг на плавку. Содержание серы в готовой стали 0,012%, содержание алюминия 0,02%.Металл разлит на установке полунепрерывной разливки стали в заготовки сечением квадрат 370 мм, Литые заготовки разрезаны пополам на расходуемые электроды, которые переплавлены в печах электрошлакового переплава в слитки весом 5,5 т. После проката слитков получен готовый прокат сечдняс л 105-130 мм. Выход годного проката по чистоте от неметаллических включений возрос на 15%.П р и м е р 3, При выплавке подшипниковой стали марки ШХ 15 СГ в 25 т печи после расплавления шихты, проведенияокислительного периода и скачивания окислительного шлака вводят в металл45%-ный ферросилиций, ферромарганец иферрохром на нижний, предел содержаниясоответственно кремния, марганца и хро,ма и наводят восстановительный известковый шлак из 16 кг/т извести, 4 кг/ткварцита и 4 кг/т плавикового шпата,Шлак по хоау рафинировки раскисляют порошком коксы в количестве 2-4 кг/т. За10 мин до выпуска плавки в печь присаживают прокаленный кварцит в количестве 9,5 кг/т, т.е. 238 кг на плавку.За6 мин до присадки кварцита в печь вводят плавиковый шпат в количестве 0,25%от веса стали, т.е, 62 кг на плавку. Через 5 мин после присадки кварцита в печьвводят плавиковый шпат в количестве0,25% от веса стали, т.е. 62 кг на плавку. Корректировку содержания кремния встали производятприсадкой 65%-ного ферросилиция в ковш. Перед сливом в ковш5 мин до присадки кварцевого песка впечной шлак содержит, вес,%; СаО 432;50 33,2; ИЯО 9,0; СаР 2 12,5; ГеО2,0. Основность шлака СаОэо,Выпуск первой четверти плавки производят со скоростью равной 2/3 скорости выпуска остальной плавки, а именно5,5 т/мин,остальную плавку со скоростью8 т/мин, После выпуска сталь раскисляют в ковше алюминием в количестве0,03% от веса стали, т.е, 7,5 кг на плавку. Содержание серы в готовой стали0,010%, содержание алюминия 0,015%.Металл разлит на УПНРС в расходуемые электроды и подвергают электрошлаковому переплаву. Выход готового проката электрошлаковых слитков в профиле9 140, 9 120 мм возрос на 12% за счетуменьшения отбраковки по оксидным неметаллическим включениям. Экономическая эффективность иэобре/тения определяется повышением выхода годного прокатд элек.рошлаковых слитков в среднем на 15%. Прокат электрошлакового металла, не выдержавший контроль на загрязненность неметаллическими вктпочениями, обычно сдается потребителю по цене проката металла, выплавленною в открытой дуговой печи. Тонна проката электрошлакового металла подшипниковой стали дороже тонны проката металла дуговой плавки минимум на 228 руб. Таким образом на каждой тонне проката экономия составит не менее 34 руб.15формула изобретенияСпособ выплавки подшипниковой стали,включающий расплавление шихты, наведение восстановительного известкового шлака, введение в печь кварцетитсодержащегоматериала и выпуск стали, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью полученияв стали оксидных неметаллических включений, преи 1 ущественно в виде корунда,повышения десульфурации стали и увеличения выхода годного проката, в печь вводят флюоритсодержащий материал в колизочестве О 3-0 5% от веса стали равнымипорциями, причем первую порцию вводятза 4-6 мин, до присадки кварцитсодержащего материала, а остальное количествочерез 5-8 мин после присадки кварцитсодержащего материала и выпускают иэ печипервую четверть плавки со скоростью равной 1/2-1/3 скорости выпуска остальнойплавки, после чего раскисляют сталь вковше алюминием в количестве 0,030,06% от веса стали.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР433220, кл. С 21 С 7/00, 1974,2. Авторское свидетельство СССР500241, кл, С 21 С 5/52, 1976.3. Авторское свидетельство СССР461128, кл. С 21 С 7/00, 1975.Составитель А. ШербаковРедактор С. Патрушева Техред 3, фанта Корректор П. Бокшан,Заказ 7992/39 Тираж 621 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент г. Ужгород, ул. Проектная, 4