Способ выплавки хромистой стали Советский патент 1983 года по МПК C21C5/52 

со

4 IvD Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к произволству в дуговых электропечах.,хромистой стали, характеризуемойпри комнатной температуре наличием а струк туре феррита,,перлита и труднорастворимых карбидов. Известен способ выплавки xpoMcoV держащей стали методом переплава с применением продувки газообразным кислородом. Этот способ включает введение в завалку различных видов металлической шихты, в том числе части феррохрома, требующегося по расчету. О1Етавшуюся часть феррохром используют как охлаждающую добавку для присадки в прокаленном виде в ванну по окончании кислородной продувк,и 1 . ., Но даже при использовании низкоуглеродистых ферросплавов такая обя затёльналприсадка материала с повышенным содержанием хрома в ванну со сравнительно высоким содержанием углерода (О,6-0,8%) создает предпосьшки. к формированию уже в расплаве группировок, близких по структуре К Карбидам, если не образование нёпо. средственно карбидов, О такой возможности свидетельетвуют,. в Част йОс ти, данные по температурам Шхавлёнй соответствукщщх карбидов: - 1665°С, CrjjCg - 1550°G, Fe-jG Д 165D°G; т.н. смешанны карбиды типа (Gr, Fe)7G3, (Fe, Gr)3G и (Gr, S зависимости. от соотношения Cr tFe также температуру плавления в пределах G. Опасность возникновения карбидообразных группировок существует так же и при введении в р.асплав высокоуглеродистых материалов в частности науглероживателей. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки хромистой стали, включающий загрузку в печь . металлошихты, расплгшление, -продувк газообразным кислородом, присадку металлических охладителей, раскисле ние и доводку t2.. Недостатком известного способа является обязательный ввод в ванну по окончании кислородной продувки феррохрома - сплава с содержанием хрома 65-75%. В совокупности с допустимым вводйк науглероживателей ванны (из-за чрезмерного окисления углерода) при .кис лородной продувке такая последовательность операций (при выплавке металла с содержанием углерода боле 0,50%) ведет к формированию в метал ле карбидообразных группировок , становящихся более стабильными с понижением температуры, а при последующей кристаллизации стали таки группировки служат подложками, на которых растут крупные единичные карбиды, сохраняющиеся вплоть до грт.ового проката. Другим недостатком является ограниченная возможность использования вь сокоуглеродистых (а следовательно, наиболее . дешевых): сортов феррохрома, так как содержание углерода в ферросплавах,присаживаемых после окислительного перисда, должно обеспечивать попадание в заданные пределы содержания углерода в- стали (значительно меньше, |чем, например, у феррохрома марки ФХ8|00) . Для -изучения природы происхоя дения карбидов в готовой стали в jia6oраторной индукционной печи емкостью 10 кг провели две серии экспериментов. Во всех плавках расплавляли шихту с получением содержания Gr 12,513% и с .0,65-0,70%. После нагрева металла до 1730-iy50G в вайну присаживают металлические охладители в количестве 10% веса садки. В перовой серии плавок охладители имели постоянное содержание углерода, равное Q,70%, а содержание хрома изменяли от 6,1 до 99,5%. Во второй серии ;плав Ok Постоянным Иали содержание хрома (12,8%) Bf; то время как содержание углероМа йэмейялй в пределах от 0,05 ДО 2 5%. Как. показали результаты проведенйых плавокf размер единичных карбидов начинает резко возрастить при прэвышеНИИ содержания в охладителях ма - уровня 30, а углерода - уррвия 1,0%. На. основании результатов эг.огЬ исследования был сделан вывод о . злияНИИ последовательности ввода хром.и углеродосодержащкх материалов в печь и связи состава такого рода присадок с развитием карбидных включений. Целью изобретения является по|вы шение качества стали и снижение |ее себестоимости. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки хромистой стали, вклю чающему загрузку в печь металлошихты, padплaвлaниe, продупку газообразным кислородом, присадку металлических охладателзй раскисление- и доводку, все компо1}енты металлошихты с содержанием хрома 30,1-95% и углерода 1,01-8,0% вводят в печь ДО начала кислородной про.цувки, а для охлаждения металла посае кислородной продувки Используют компоненты с содержанием хрома 0,1-30% и углерода О,О 5-1 О %. Причем продувку металла кислоЬодом заканчивают при содержании у.глерЬда на 0,01-0,03% ниже нижнего предела с учетом разбавления иди добавление углерода металлическими охладителями. Кроме того, растворение охладителей и раскисление металла и шлак а

ин,тенсйфицируют вдуванием инертного газа в металлический расплав.

Таким образом, последовательность

ввода компонентов металлошихты в. печь сводится к тому, чтобы, с одной стороны, все без исключения потенциально карбидосодержащие (или способствующие образованию карбидных группировок) материалы, а именно компоненты шихты с содержанием хрома . более 30% и углерода более 1,0%/загружались в печь с завалкой или подв,алкой и подвергались интенсивной высокотемпературной обработке в процессе кислородной продувки, в то время как для охлаждения ванны после кислородной продувки используют только часть тех компонентов металлошихты, у которых содержание хрома не превышает 30%, а углерода - 1,0%, Граничное критическое содержание хрома (3Q%) и углерода (1/0%) определено, исходя из результатов лабораторного исследования , Било установлено, что содержание хрома И; углерода в присадках ниже критического (т,е. меньше 30% и 1,0% соответственно) обеспечивает получение металла с карбидами, размеры которых не

наносят ущерба качеству готового проката;напрртий, превышение указанкшЕ содержаний углерода и хрома в присйжйдааемом материале йеизбежг

но приводит к формированию и развитию крупных карбидов, а в конечнрм итоге - в; браку в готовой продукций Нижний предел содержания -угдеррда и icpoMa в металлических охладителях По предлагаемому способу определен, исходя из экономических соображений, а именно: использование для охла} ше ния дорогостоящего чистого по примесям металлолома (с содержанием хрома ниже 0,10% и углерода ниже 0,05%) Приводит к неоправданному повышению затрат на мёталЛОшихту, не компенсируемому экономической выгодой от примененияпредлагаемого способа, А основной статьей экономического эффекта при использовании предлагаемого способа является ввод в завалку всего треб4тощегося.феррохрома в виде самого дешевого сплава с максимальным содержанием углерода (вплоть до 8,0%), что не представляет опасности (поскольку имеющиеся

в нем труднорастворимые карбиды не смогут сохраниться в металле более, чем до окончания кислородной продувки,

С другой стороны, присадка в ванну материалов, не содержащих карбидов и .не способствующих их образованию, удовлетв.оряя технологическому требованию обязательного охлаждения металла, неизбежно нагреваемого до / чрезмерно высокой температуры в ходе кислородной продувки, соответствует

также задача предотвращения процес сов формирования карбидных группировок в жидком металле.

Здесь необходимо подчеркнуть, что науглерожийатели к числу которых относятся кокс, электродный бой и т,п,, должны вводиться до киОлородной продувки, которая в связи с этим ограничивается глубиной обезуглероясивания расплава до нижнего мароч10ного содержания углерода или не более, чем на О,01-0,03% ниже нижнего предела его содержания,

Полезным дополните ль ньо4 приемом является продувка ванны аргоном после ввода охладителей с цел&ю ускорв 5ния процесса их растворения и ырав-. нивания температуры в объеме:ванны4

Пример 1, в 40-т дуговую печь загружают отходы хромистых сталей, нелегированный меташлолом и

0 феррохром ФХ800 из расчета Об.еспечения в металле по расплавлении содержания Сг 14,1% и С 1,44%, По расплавлении около 70% шихты начинают продувку ванны кислородом через во5доохлаждаемую Форму, Ориентируясь по содержанию углерода в экспресспробах, продувку в общей сложности ведут 19 мин, По получении в Металле С 0,68%, Сг 14,75% при темп ературе ..

0 металла в ванну присадили 5т нёлегированйого металлолома с содержанием Сг 0,10% и С 0,20%. После этого присаживают феррЬаилиций для раскисления и в течение 4 Ш1Н про

5 дувают ванну аргояш с помощью трубки, введенной через рабочее окно, В пробе, отобранной после расплавления отходов и усвоения раскислителей, содержалось С 0,63,% и Сг 12,135% Температура металла 1580°С, а к вы0пуску плавки ее понижают до , после чего осуществляют выпуск металла в ковш и разливку в слитки развесом 2,8 т; в ленте, полученной многоступенча.тым переделом слитков,

5 максимальный размер единичных карбидОв - 6 мкм

Пример 2, Шихтовка этой плавки аналогична приведенной в примере Г; расплавление и кислородную

0 прОдувку проводят так же-; Суммарная длительность кислородной продувки составляет 21 мин, к концу продувки при температуре металла получают в металле содержание С 0,66% и

5 Сг 13,20%, Затем присаживают 4 т отходов стали марки 2X13 (содержание С 0,20%; Сг 13%), дают ферросилиций для раскисления и продувсоот в течение 3 мин ванну аргоном через труб0ку, введенную «ерез рабочее окно. После растворения отходов, раскислеНИ.Я и доводки температура металла снизилась до 1565°С, а содержание С 0,64 и Сг 12,90%, Разливку металла осуществляют в слитки развесом 2,8 т;

5

размер максимальных карбидов в готовой ленте не превышает 8 мкм.

Пример 3. UJHXTOBKa этой плавки отличается присадкой в завалку кокса, так как используют феррохром марки ФХ100; расчетное содержание С 1,3%; Сг 14,2%. Расплавление и кислородную продувку металла выполняют по режиму плавки (пример 2). После кислородной продувки температура металла равна 1780°С, а содержание С 0,58%; Сг 12,85%..Для охлаждения ванны присаживают. 2 т отходов высокохромистой стали (С 0,15%; Сг 28%) и .

2 т отходов, стали марки ШХ-15 (С 1,0% Сг 1,5%). Затем вводят раскислитепи и продувают металл аргоном в т.ечение 7 мин К выпуску плавки температ/ра металла снижается до , а соцер жание С 0,62; Сг 12,7%. Металл раз ливают в слитки развесом 2,8 т; раз мер максимсшьных карбидов в готоврй ленте не превышает 10 мкм.

Применение изобретения обеспеч вает снижение расхода феррохрома, снижение брака и себестоимости ме|гал ла, что вместе взятое может дать значительный экономический эффект

1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ХРОМИСТОЙ СТАЛИ, включающий загрузку в печь металлошихты, расплавление, продувку газообразньм кислородом, присадку металлических охладителей, раскисление и доводку, отличающийся тем, что, Ь целью повышения качества стали и снижения ее себестоимости, все компоненты металлошихты с содержанием хрома 30,1-95% и углерода :1,01-8,0% вводят в печь до начала кислородной продувки, а для охлаждения металла после кислородной продувки используюг компоненты с содержанием хрома 0,1-30% и углерода 0,051,0%. 2.Способ по п. 1, о-т л и ч а ющ и йен тем, что продувку металла кислородом заканчивают при содержании углерода на 0,01-0,03% ниже нижнего предела ус учетом разбавления или до-, бавления углерода металлическими охладителями.( 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и(Л чаюцийся тем, что растворение охладителей и раскиЪление металла и шлака интенсифицируют вдуванием инертного газа в металлический расплав.