Способ раскисления стали

(51)М, Кл. С 21 С 7/1 О Гкударетвеаай каттатет ССьР ае ааакм 4 ретенкк и еткувей(53) УДК 669 18 .27(088,8) Дата опубликования описания 23, 02. 83 С.П. Бакуменко, Е.А.Упшинский, Ю.И. Крут и Ю.С. Хитриков.) Заявитель 4) СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве высококачественной стали со специальными свойствами.Известен способ раскисления стали, включающий введение раскислителей в металл в конце циркуляционного вакуумирования, после интенсивного углеродного раскисления под вакуумом. К моменту ввода раскислителей достигаются низкие концентрации кислорода, благодаря чему получают в металле низкое содержание включений - продуктов раскисления1 . Однако данный способ не обеспечивает высокой стабильности свойств металла, поскольку он не учитывает исходной окисленности металла и шлака.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ раскисления стали, включающий введение раскислителей в металл в процессе циркуляционного вакуумирования. Способ обес 2печивает высокую стабильность свойств определенных групп марок стали 23.Однако известный способ имеет ряд существенных недостатков: повышенный расход раскислителей, так как способ не использует важного эффекта вакуумной обработки стали - углеродного раскисления с образованием газообразного продукта реакции и удалением его из металла, практически весь кислород из металла и шлака удаляется за счет раскислителей, Известный способ не исчерпывает полностью возможности вакуумирования по снижению загрязненности стали неметаллическими включениями, Продукты раскисления алюминием.остают-. ся в стали, и окончательный уровень загрязненности неметаллическими включениями определяется степенью их поглощения шлаком при интенсивной циркуляции металла. В то же время введение раскислителей на поверхность расплава. в вакуумной камере не позволяет быстро и равномерно распределять в обьемеметалла их и продукты раскисления, так как в данной зоне потоки металла гидродинамически неорганизованы, Это также затрудняет формирование включений. 3При раскислении алюминием в стали формируются в основном глиноземистые включения, которые для определенных групп марок стали отрицательно сказываются на служебных свойствах изделий.9Целью изобретения, является уменьшение расхода раскислителей, снижение загрязненности стали неметаллическими включениями, повышение стабильности 5 служебных свойств стали.Поставленная цель. достигается тем, что согласно способу раскисления стали, включающему введение раскислителей в металл в процессе циркуляцион ного.вакуумирования, раскислители вводят одновременно под всасывающий и сливной рукава вакуумной камеры, причем под всасывающий рукав вводят элементы с раскислительной способнос тью ниже, а под сливной - выше раскислительной способности углерода в условиях процесса.Ввод раскислителей начинают послеЗО 1,5-3,0-кратного прохождения металла через вакуумную камеру.После введения раскислителей вакуумирование продолжают в течение 0,5- 1,5-кратного прохождения металла через вакуумную камеру.Стандартное изменение изобарного потенциала реакцииСЯ 01 =СОг, при температуре процесса 1873 К равно 93,69 кДж/моль, В этих условиях данная величина реакций раскисления с об 10 разованием твердых продуктов соответственно составляет кДж/моль: Мп О 32,94;075,71; УО 167,10; Т 1 О 332,62; А 1 О 382,04;ЕгО 361,11. Следовательно, под всасывающий рукав можно вводить элементы: Мп, Ч; под сливной рукав - 51, Т 1, А 1, Ег.Ввод раскислителей начинают после 1,5-3,0-кратного прохождения металла через вакуумную камеру, а после введения раскислителей вакуумирование продолжают в течение 0,5-1,5-кратного прохождения металла через вакуумную камеру.Одновременный ввод раскислителей под всасывающий и сливной рукава ва- . куумной камеры обеспечивает их дифференцированное действие и позволяет в большей степени использовать возможности вакуумной обработки,Введение под всасывающий рукав Мп,Ч и других элементов с раскислительной способностью ниже, чем у углерода, не подавляет реакцию углеродногораскисления и большая часть растворенного кислорода легко удаляется из металла в виде газообразной окиси углерода, не засоряя металл продуктамиреакции. В результате повышается ус/воение элементов, т.е. уменьшаетсярасход раскислителей, снижается загрязненность стали неметаллическимивключениями " продуктами раскисления.При введении под всасывающий рукавслабых раскислителей часть кислородаметалла вступает с ними во взаимодействиеПродукты реакции, преимущественно.жидкие, служат подложкой дляобразования комплексных включенийпри окончательном раскислении металла, чем ускоряется процесс формирования и удаления включений.Вводимые под сливной рукав элементы с раскислительной способностью выше, чем у углерода: 51, А 1, Т 1, 2 г и1др., выполняют две функции. Первыепорции вводимых элементов расходуются на раскисление шлака, т,е. пассивацию его окислительного влияния.Этим достигается стабильность процесса раскисления стали и, как следствие, стабильность служебных свойствметалла. В дальнейшем их задачей является окончательное раскисление стали с достижением низких концентрацийкислорода и формирование заданнойструктуры неметаллических включений.Введение раскислителей непосредственно в нисходящий из вакуумной камерыпоток металла обеспечивает отсутствиеих контакта с футеровкой ковша и шлаком. Этим создается воэможность регулирования количеством и структуройнеметаллических включений путем введения определенного типа и количества раскислителей, благодаря чему .достигается низкая загрязненность стали неметаллическими включениями и высокие служебные свойства.Целесообразно начинать ввод раскислителей в металл после периода вакуумирования нераскисленного металла,что обеспечит дополнительное энергичное углеродное раскисление металла иснизит содержание кислорода в стали.Если этот период менее цикла 1.5-коат5 99853 ного прохождения металла через вакуумную камеру, то эффективность удаления кислорода снижается, что приводит к повышенному угару раскислителей. Продолжать этот период более 3,0-крат-ь ной циркуляции металла нецелесообразно, так как общее время вакуумирования ограничено, и определяется, как правило, величиной снижения температуры металла в ковше, еПосле окончания ввода раскислителей необходим период для равномерного. распределения в объеме металла вводимых элементов и сформировавшихся включений. Менее 0,5-кратной циркуля ции металла его.недостаточно, а верхний передел - 1,5-кратная циркуляциякак и в предыдущем случае, ограничен общим временем вакуумной обработки. П р и м е р. В 120-тонной мартеновской печи выплавляют сталь 20 ХН 3 А с последующим циркуляционным вакуумированием. Металл выпускают в ковш по сле предварительного раскисления в печи силикомарганцем. Раскисления в ковше при выпуске не производят,Содержание кремния в металле перед вакуумированием составляет 0,07-0,113,2 Ьчто обеспечивает интенсивное кипение металла под вакуумом. Через 1-3 цикла циркуляции одновременно под всасывающей и сливной рукава вакуумной камеры вводят раскислители. Ввод осуществляют с помощью толкающего устройства, позволяющего погружать в жидкий металл на определенную, глубину материалы, запрессованные в металлическую оболочку сечением 80160 мм из жести.Количество вводимых раскислителей и момент их ввода, а также полученные результаты представлены в таблице.Оценку неметаллических включений производят на телевизионном микроскопе, служебные свойства стали характеризуют величиной коэффициента интенсивности напряжений К 1 с.Из представленных данных следует (таблица), что способ позволяет новы- сить усвоение элементов, снизить загрязненность стали неметаллическими включениями на 15-10 и получит их благоприятный тип, повысить на 8-10 служебные свойства стали, что представляет увеличение ресурса работы изделий.Зкономический эффект составит 5- 6 руб/т стали,% о оо о щ - еч оЮ ем СВЪ М ЮЮиг ееевиееайее еее Тираж 566 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений й открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5,Заказ 1077/46 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,9 . 998532 10Формула изобретения 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что ввод раскислителей1, Способ раскисления стали, аклю- . начинают после 1,5-3,0 кратного прочающий введение раскислителей в металл . хождения металла через вакуумную ка" в процессе циркуляционного вакуумиро"меру.вания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ичто, с целью уменьшения расхода рас- ч а ю щ и й с я тем, что после введекислителей, снижения загрязненности ния раскислителей вакуумирование простали неметаллическими включениями, должают в течение 0,5- 1,5 кратного повышения стабильности служебных 10 прохождения металла через вакуумную свойств стали, раскислители вводят од- камеру.новременно под всасывающий и сливной Источники информации, рукава вакуумной камеры, причем под принятые во внимание при экспертизе всасывающий рукав вводят элементы с 1. Морозов А.Н. Внепечное вакуумираскислительной способностью ниже, 5 рование стали. М "Металлургия", а под сливной - выше раскислительной .1975, с. 135-143. способности углерода в условиях про. Авторское свидетельство СССР цесса, М 692865, кл. С 21 С 7/10, 1979