Способ выплавки высокохромистых сплавов и лигатур и шихта для его осуществления

(56) 1, АвторсР 381690, кл.2. Крамаровстали в электрогия". 1969, с.3. Авторско459513, кл. г ХРОМИСТА ДЛЯ ЛАВКИ ВЫСОИГАТУР И ШИЯвыплавки в ысоких хроигатур в дуговой Родувку Высоко- а кислородом пос-1650 С, пришкообраэных и в ремнийсодержащих и ч а ю щ и й елью полученияметалла, максиания углеродсома, уменьшения ния себестоимос- Ъ-ного хромисородом производят его 7-10 кг/т рас- %-ного ферросили 0-60 0-45 ель оды нержавею марок сталей О щ 0-25 АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ ое свидетельство ССС21 С 5/52, 1973.А.Д, Производствопечах, М., "Металлур276свидетельство СССР21 С 7/00, 1975.(54) СПОСОБ ВЫП ТЫХ СПЛАВОВ И Л ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕН (57) 1. Способ мистых сплавов и л печи, включающий и хромистого расплав ле нагрева его до садку на шлак поро металл кусковых к материалов, о т л с я тем что, с ц низкоуглеродистого мального использов держащего феррохро угара хрома, сниже ти, продувку 20-45 того распЛава кисл после введения в н плава кускового 45 ция и ведут до содержания углерода 0,02-0,06%, затем шлак раскисляют 4-7 кг/т расплава 75-ным порошкообразным ферросилицием и 2-3 кг/т расплава порошкообразным алюминием при одновременном введении в металл 5-7 кг/т расплава кускового 45-ного ферросилиция и 2-3 кг/т расплава кускового алюминия.2. Способ по п. 1, .о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью резкоо снижения перегрева расплава, увеличения стойкости Футеровки печи, в расплав после продувки его е кислородом. вводят 150-180 кг/т расплава безуглеродистого феррохрома и/или отходы низкоуглеродистыхИ марок сталей.3. Шихта для получения высокохро мистых сплава и лигатур, содержащая среднеуглеродистый феррохром и отходы нержавеющих марок сталей, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, Я с целью получения низкоуглеродистого металла, максимального использования углеродсодержащего ферро- хрома, уменьшения угара хрома, снижения себестоимости, шихта дополнительно содержит углеродистый феррохром и никель при следующем соотношении компонентов, вес. Ъ.Среднеуглеродис.тый и углеродиатый феррохром 3 Н 360 Изобретение относится к металлургии хромосодержащих сталей и сплавов и может быть использовано вметаллургическом производстве длявыплавки сплавов и лигатур.Известны способы выплавки хромосодержащих сталей и сплавов вдуговой печи, включающие продувкухромосодержащего расплава кислородом, присадку в металл в процессе продувки кремнийсодержащихраскислителей, дополнительное легирование его феррохромом 1,Недостатком данных способов являются трудности, возникающие привыплавке сталей и сплавОв вследствие образования тугоплавкого высокохромистого шлака, длительного периода расплавления Феррохрома, большого угара хрома, невозможностьпродувки расплава, содержащего более 20 хрома и невозможность по"лучения металла с низким содержанием углерода.При высоком содержании хрома инизком содержании углерода в металле при низких температурах расплава хром обладает более высокимсродством к кислороду, чем углероду. Поэтому введенный в ванну принизких температурах расплава кислород взаимодействует не с углеродом, а с хромом 2 .Поэтому целесообразно начинатьпродувку расплава кислородом ритемпературе не ниже 1600-1650 СНаиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату являетсяспособ выплавки высокохромистыхсплавов и лигатур в дуговой печи,включающий продувку высокохромистого расплава кислородом после нагрева его до 1600-1650 С, присадкуна шлак порошкообразных и в металлкусковых кремнийсодержащих материалов,В известном способе расплав ссодержанием хрома 10-14 и углерода на 0,6-0,8 выше верхнего предела его содержания в готовой ста-.ли продувают кислородом и с повышением содержания хрома сверх укаэанного на каждый процент момент на.чала продувки по содержанию углерода в металле сдвигается вверх на0,1.По ходу продувки расплава кислородом на шлак равномерными порциями по 0,3-1,0 кг/т с интервалами 30-60 с присаживают кремнийсодержащие порошкообразные материалы, при атом величина присадкизависит о минимального 5-10 м /ти максимального 20-30 м 3/т расхода кислорода. При содержании углерода в расплаве 0,15-0,20 вметалл по ходу продувки присаживают кусковой Ферросилиций со скоростью 0,2-0,8 кг/мин на тонну жидкойстали 31,Данный способ не обеспечиваетвоэможность продувки кислородомрасплава; содержащего более 20хрома, вследствие образованиятугоплавкого высокохромистого шлака, так как продувка хромистогорасплава и присадка раскислителейведется только в зависимости от10 химического состава металла и расхо.да кислорода без учета температурного режима и состояния плавки. Этоприводит к невозможности получениянизкоуглеродистого высокохромистогометалла, к затягиванию продолжительности продувки расплава кислородом,ухудшению шлакового режима плавки,повышенному угару хрома и увеличениюсебестоимости металла.Цель изобретения - получениенизкоуглеродистого металла, максимальное использование углеродсодержащего феррохрома, уменьшение угара хрома снижение себестоимости.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу выплавкивысокохромистых сплавов и лигатурв дуговой печи, включающему продувку высокохромистого расплава кислородом после нагрева его до 1600 ЗО 1650 С, присадку на шлак порошкообразных и в металл кусковых кремнийсодержащих материалов, продувку 20-45-ного хромистого расплава кислородом производят после ввеЗ 5 дения в него 7-10 кг/т расплава кус 4кового 45-ного ферросилиция и ведут до содержания углерода 0,020,06, затем шлак раскисляют 47 кг/т расплава 75-ным порошкооб"40 Разным ферросилицием и 2-3 кг/трасплава порошкообраэным алюминием при одновременном введении вметалл 5-7 кг/т расплава кусково"го 45-ного .Ферросилиция и 2-3 кг/трасплава кускового алюминия.45С целью резкого снижения перегрева расплава, увеличения стойкости футеровки печи, в расплав после продувки его кислородом вводят150-180 кг/т расплава безуглеродис 50 того Феррохрома и/или отходы низкоуглеродистых марок сталей,Состав шихты для осуществленияспособа, содержащей среднеуглеро"дистый феррохром и отходы нержаве 55 ющих марок сталей, дополнительно содержит углеродистый Феррохром иникель при следующем соотйошениикомпонентов, вес. :Среднеуглеродистый и углеродистый феррохром 30-60Никель 30-45Отходы нержавеющих,марок сталей 10-25При разработке способа выплавки65 высоколегированных сплавов и лига10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тур и шихты для его осуществления исходят из необходимости обеспечить возможно более низкое содержание углерода в металле при максимальном использовании при выплавке дешевого и недефицитного углеродсодержащего феррохрома,а также из того что применяемые раскислители должны обеспечить минимальный угар хрома при продувке высокохромистого расплава кислородом до низких содержаний углерода 0,02-0,06, небольшов содержание тугоплавких окислов хрома и шлака в металлеминимальное содержание растворенного кислорода и неметаллических включений в готовом металле.Для получения низкоуглеродистого расплава с содержанием хрома 20- 45 путем продувки его кислородом необходимо пОвысить активность углерода в таком расплаве, что можно достигнуть посредством добавки в металл никеля. Как известно, никель повышает активность углерода в желеэохромоникелевом расплаве.Нижний предел по содержанию хрома в расплаве. перед началом продувки его кислородом определяется неразработанностью процесса продувки таких расплавов, а верхний его предел ограничивается необходимостью быстрого снятия перегрева расплава после окончания продувки, для чего требуется присадить в расплав низкоуглеродистые отходы или фферохром. Кроме того, верхний предел по содержанию хрома ограничивается содержанием никеля в расплаве.Нижний предел содержания никеля 31) в расплаве перед началом продувки кислородом определяют по существенному повышению активности углерода в высокохромистом расплаве, что позволяет осуществить процесс продувки расплава кислородом до содержания углерода 0,02-0,.06. При более низком содержании никеля процесс обезуглероживания расплава замедляется и становится малоэффективным. Верхний предел по содержанию никеля определяется требуемым химическим составом конкретного сплава (лигатуры) по никелю и содержанию хрома в сплаве.В соответствии с вышеизложенным, а также учитывая угар хрома в процессе плавления шихты, химический состав Феррохрома и отходов нержавеющих марок сталей разработан состав шихтовых материалов,При этом использование лома и/или стружки нержавеющих марок сталей вызвано необходимостью утилизировать высоколегированные отходы и снизить себестоимость сплава.Температура расплава перед началом продувки его кислородом выбрана 6 1600-1650 С, поскольку при этой температуре сразу же начинается процесс обезуглероживания высоколегированного железохромоникелевого расплава. Интервал по температуре определяется чисто практическими методами измерения температуры в производственных условиях и техническими возможностями.Для быстрого разогрева металла и, следовательно, интенсивного обезуглероживания, уменьшения угара хрома при продувке расплава кислородом и частичного ошлакования образующихся тугоплавких кислот хрома перед началом продувки вводят в жидкий металл 7-10 кг/т металлического расплава кускового 45 ферросилиция. Введение меньшего количества малоэффективно, а. большие его количества ведут к сильному перегреву металла из-эа окисления больших количеств кремния.Для быстрого снятия переокисленности металла после продувки его кис лородом, раскисления шлака и для восстановления образовавшихся тугоплавких окислов хрома металл раскисляется 5-7 кг/т жидкого металла кусковым 45-ным ферросилицием и 2-3 кг/т жидкого металла кусковым алюминием при одновременном раскислении шлака 4-7 кг/т жидкого металла 75-ным порошкообразным ферросилицием и 2-3 кг/т порошкообраэным алюминием. Образующиеся при этом окислы кремния и алюминия приводят к ошлакованию невосстановившихся тугоплавких окислов хрома 100 восстановления окислов хрома практически добиться очень трудно с образованием комплексных включений легкоудаляемых из металла и разжижающих шлак, меньшие коли. чества присаживаемых раскислителей не обеспечивают высокую степень восстановления окислов хрома и раскисленности металла и шлака, и нужной консистенции последнего, а большие количества раскислителей приводятк повышенному их расходу. Количество присаживаемых раскислителей в рекомендуемых пределах) определяется содержанием углерода в металле после окончания продувки его кислородом. При низком содержании углерода в металле раскислители присаживаются на верхних пределах и наоборот.Способ осуществляют следующим образом. В дуговую электропечь загружают среднеуглеродистый и углеродистый феррохром, никель, стружку или лом нержавеющих марок сталей. В зависимости от требований конкретного химического состава сплава (лигатуры) составляющие шихтовых ма 1038365териалов берут на нижнем, среднем,или верхнем рекомендуемых пределах.П р и м е р 1 (по шихте). Еслитребуется иметь в готовом сплаве(лигатуре) нижний предел по содержанию хрома, в эавалку дают 300 кг/тсреднеуглеродистого и углеродистого Феррохрома, 450 кг/т никеля и250 кг/т стружки и/или лома нержавеющих марок сталей.П р и м е р 2 (пс шихте). Если 30в сплаве лигатуре) необходимо иметьвозможно большее содержание хрома,в завалку дают 600 кг/т феррохрома,300 кг/т никеля и 100 кг/т отходбвнержавеющих марок. сталей. При этом 15охлаждение металла после его продувки кислородом необходимо производить безуглеродистым феррохромом.П р и м е р 3 (по шихте). Присреднем химическом составе по хромуготового сплава (лигатуры) шихтасостоит из 450 кг/т феррохрома,350 кг/т никеля и 200 кг/т отходовнержавеющих марок сталей.В середину завалки дают 15-18 кг/тизвести. После расплавления шихтыметаллическая ванна нагревается дотемпературы 1600-1650 С и в нее приосаживают 7 кг/т кускового 45-ногоФерросилиция при содержании феррохрома в шихте 300 кг/т (пример 1) 30или 10 кг/т ферросилиций при содержании феррохрома в шихте 600 кг/тпример 2), соответственно присреднем содержании феррохрома вшихте 450 кг/т в ванну присаживают 358,5 кг/т ферросилиция (пример 3).Затем производят частичное подкачивание шлака и металлический расплав продувают кислородом до содержания углерода 0,02-0,06 (в за.висимости от химического составаготового металла), после чего шлакраскисляют порошками 4-7 кг/т жидкого металла 75-ного ферросилицияи 2-3 кг/т алюминия, а в металлвводят 5-7 кг/т кускового 45-ного 45Ферросилиция и 2-3 кг/т кусковогоалюминия.Вьппе подробно рассмотрены примеры выполнения способа с обоснованием конкретных параметров. Одновременно с вводом раскислителей длярезкого снижения температуры в металл присаживают 150-180 кг/т безуглеродистого Феррохрома или ломанизкоуглеродистых марок сталейв зависимости от химического состава,готового сплава лигатуры) похрому. Во время проплавления ломаили феррохрома .на шлак в зависимости от его состояния) могут присаживаться порошкообразные раскислители до получения светло-серогошлака: ферросилиций, силикокальцийалюминий. После нагрева расплавадо 1530-1550 С его выпускают в ковш.По предлагаемому способу проведено четыре плавки низкоуглеродистого хромоникелевого сплава в50 т дуговой печи по нижним, средним и верхним параметрам процесса выплавки и химического составашихтовых идобавочных материалов. Подробныесведения по этим плавкам приведены в табл. 1 и 2. Эти сплавы используют в качествелигатуры для голучения больших масс 120-150 т нержавеющей стали марки 08 Х 18 Н 10 Т. Испытания поковок и листов, полученных из этой стали, показали, чтоони полностью удовлетворяют всемнеобходимым требованиям,Сплавы выплавляютв открытых ивакуумных индукционных печах с использованием беэуглеродистого феррохрома.В табл. 2 приведен фактическийэкономический эффект от использования предлагаемого способа. Данныепо выплавке сплавов в открытой индукциочной печи приведены по расчету, Для сопоставимости результатовплавок в дуговой и индукционной печах общее количество использованного феррохрома, никеля и отходов соответственно одинаково.Иэ приведенных данных следует,что предлагаемый способ обеспечивает получение ниэкоуглеродистых высокохромистых никельсодержащихсплавов в крупнотоннажных электропечах при использовании в шихтеуглеродсодержащего феррохрома иотходов нержавеющих марок сталей.При этом в зависимости от марок применяемого феррохрома и егоколичества получен экономическийэффект в сумме 25-53 р./т сплава.-1 1 1 1 Ядз, 0 Ц Ц аь ООЗ ДЖО 1 ф 9Ж О О,Фф ОЖЖ ИОЗ ЮЪЮ ЮсО 1 1С т 4Ф Щю, Ц жао е одофа Ц а М ХО В 4 ОД,Ц Д Ф 1 1В Юд О О Ю Ж Ю 14 ЦВ 1 91фаей Раб:Ф:ь ФЖ ЕМЕЦ ЦМОО Я СФОЮЭД О %ХАМИ 3 1ФсфФ Юа, о 3 М О Х ЦОФ Ф О О О хЦ 11 Ю Щ Ч СЬ Фф 4 1.11 1 1 1 1 1 1 1О С О Х 1ОГЪОЦ 4ОЖХ НЖ йХ ХР 3ьЦ 30015 ЪЦИ 1 ХХж 3"ф ОООчД ОИ ОйЦ МЭ Ой ХО ХОИ 1038365 1 1 11;ь 03ЦО НЗ В.О ЦИ ИХОЙ йс СЭ С) Ф ОЪ ф й СЧ СЯ ФфЪ Ф О О О О 1 1,- 1 1 1 1 1 1 1 1 а 1 ъ 1: . 1 1 1 1 1 1 1 111038365 Таблица 2 Состав шихтовых и добавочных материалов и данные по эффективности предлагаемого способа при выплавке ннэкоуглероднстого хромоникелевого сплава в 50 т дуговой печи. Состав шихтовых материалов, кг/т шииты Плавка Никель Предлагаеыюй способ 100 300 100 150 450 250 150 139193 40160 139331 30 100 300 100 Уол.1 600 Уюлв 3 40 20. 300 Уев.3 30 300. 160 Уо 4 40 160 Среднеуг- Углероелероднс- днстыйтый РеСг РеСгФХ 100 ФХХ 650 139113 500 139136 300 Отходынержавеющихсталей, ФХ 100 фХ 004Предлагаемой способ 139113 250 147 220 332 125 22 53 139130 75 25 139192 112 38 112 139221 110 40 Иэвестный "пособ Усл.1 200 200 100 усл,2 100 Усле 3 150 150 Усл. 4 150 150 Составитель Л. МагаюмоваРедактор Й. Кешеля Техред И.Тепер Корректор С, Шекмар Сумчар-ная стоимостьФеррсгхромаюнхты,р./тсплава еисиоаъвование в винте углеродистого Феррохрома более 100 кг/т щнхты неаелатеньно, поскольку это ведет х натягиванию процесса продувки расплава кислородом а ухудвеаае алахового ревмма. Заказ б 145/2 б Тираа 568 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д.4/5