Способ получения нержавеющей стали Советский патент 1984 года по МПК C21C7/10 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно.к. способам получения нержавеющей стали с использованием установок вакуумного окислительного рафинирования, и может быть использовано в электросталеплавильных цехах металлургических заводов .

Известны способы получения нержавеющих сталей методом переплава в ду говых электросталеплавильных печах легированных отходов с применением газообразного кислорода П ,

Данные способы из-за необходимост окислительного рафинирования при атмосферном давлении характеризуются повышенным угаром легирующих элементов и железа, что обусловливает высокую себестоимость получаемых нержавеющих сталей,

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения нержавеющей стали, включающий расплавление шихты, кислородную продувку расплава с последующей обработкой восстановительной смесью и легирующими. В качестве восстановительной смеси используют порошок алюминия с плавиковым шпатом 2j.

Недостатками известного способа являются повьшенная себестоимость выплавляемой стали, обусловленная значительными безвозвратными потерями хрома с конечным шлаком, содержащим после присадки восстановительной смеси до 12 вес.% окислов хрома (в пересчете на окись, хрома), а также применением относительно дорогостоящего плавикового шпата; технологичес кие затруднения при последующей корректировке химического состава металла вследствие повышенной вязкости и недостаточной раскисленности шлака; снижение качества готового металла в результате роста содержания в нем фосфора на 0,002-0,003% при использовании технического плавикового шпата, содержащего 0,15-0,35% фосфора и повьшенного содержания серы в готовом металле из-за низкой десульфурирующей способности шлака, получаемого после присадки восстановительной смеси.

Цель изобретения - повышение качества стали.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу получения нержавеющей стали, включающему расплавление щихты, кислородную продувк расплава с последующей обработкой восстановительной смесью и легирующими, в качестве восстановительной смеси испоэтьзуют смесь алюминиевого порощка с отработанным в процессе электрошлаковьгх переплавов флюсом в соотношении (1:4)-(1:8).

В составе восстановительной смеси применяют отработанный в процессе электрошлакового переплава флюс, состоящий в, основном из фтористого кальция и глинозема в соотношении, близком к эвтектическому, однако с некоторым недостатком глинозема. Окисление алюминия, присутствующего в восстановительной смеси, после присадки последней на поверхности шпака увеличивает содержание глинозема и приводит к получению соотношения между фтористым кальцием и глиноземом, соответствуняцего эвтектическому. В частности, при содержании 63% фтористого кальция и 37% глинозема их смесь имеет т.пл. 1260 С по сравнению с 1380 С для фтористого кальция. Поэтому восстановительная смесь, состоящая из порошка алюминия и отработанного в процессе электрошлакового переплава флюса, взятых в соотношен ж (1:4)-(1:8) обладает повьпиенной (по сравнению с используемой согласно способу-прототипу) разжижающей и, следовательно, раскислительной способностью, а ее применение увеличивает восстановление хрома, что ведет к уменьшению расхода низкоуглеродистого феррохром .и способствует снижению себестоимости выплавляемой стали.

Более жидкоподвижный и раскисленный шлак обладает повьшгенной десульфурирующей способностью. Обработка металла таким шлаком позволяет повысить качество продукции в результате снижения.содержания серы в готовом металле.

При использовании смеси алюминиевого порошка с отработанным в процессе электрошлакового переплава флюсом с меньшим соотношением компонентов не достигается требуемая степень раскисления металла и шлака, удар легирующих при этом возрастает, повьшается вязкость ХРОМИСТЫХ шпаков

Применение смеси алюминиевого порошка и отработанного в процессе электрошлакового переплава флюса с большим соотношением компонентов экономически нецелесообразно и не позволяет сформировать достаточно жидкоподвижный шлак. Отработанный в процессе электрошлакового переплава флюс содержит не более 0,03% фосфора, т.е. его применение в составе восстановитель ной смеси также способствует повыше нию качества выплавляемой нержавеющей стали (уменьшается содержание фосфора в последней). Использование при выплавке .нержа веющей стали отработанного в процессеjj, электрошлакового переплава флюса позволяет снизить стоимость восстанови тельной смеси и, следовательно, себе стоимость стали. Пример. В дуговую сталеплавильную печь загружают, кг/т: легиро ванные никелем и хромом отходы 600 и шихтовые слитки 210 (содержание фосфора не более 0,005%). В завалку присаживают, кг/т: угле родистый феррохром 150; никель 40; известь 15; 45%-ный кусковой ферроси лиций 6 и чушковый алюминий 3,2. При расплавлении металл содержит вес.%: углерод 0,40; кремний 0,6;. марганец 1,2; сера 0,020; фосфор 0,017; хром 20,0; никель 10,0. После нагрева ванны до 1620 С шлак, образовавшийся в период плавления,удаляют из печи и осуществляют продувку расплава техническим кислоро дом в течение 7 мин с расходом 60 нм /т.ч. Температура металла в конце окислительной продувки 1780 С Металл, содержащий, вес.%: углеро 0,25; кремний 0,18; марганец 0,40; сера 0,017; фосфор 0,018; хром 19,0 никель ГО,2 - выпускают вместе со шпаком, образовавшимся в окислительный период, в рафинировочный ковш. Температура металла в рафинировочном ковше 1730°С. Рафинировочный ковш устанавливают в вакуум-камере. Далее металл подвергают вакуз ному окислительному рафинированию по следующей технологической схеме: обработка (40 кПа) .с одновременным перемешиванием расплава аргоном (0,5 ) в течение ,4 мин; обработка вакуумом (2,6 кПа) с одновременным перемешиванием расплава аргоном (1,3 нм/Тч) и про894дувкой кислородом (30 ), в течение 8 мин; перемешивание расплава аргоном (1,3 нм /т ч) в условиях вакуума- (2,6 кПа) в течение 4 мин. Конечная температура расплава 1680°С. После окончания вакуумного окислительного рафинирования металл содержит, вес.%: углерод 0,5; кремний 0,12; марганец 0,30; сера 0,013; фосфор 0,019; хром 18,6; никель 10,1, В рафинировочный ковш на штангах вводят 1,5 уг/т чушкового алюминия. Раскисление шлака проводят при атмосферном давлении путем присадки на его поверхности смеси порошкообразного алюминря (2,3 кг/т) и отработанного в процессе электрошлаково- го переплава флюса (13,8 кг/т). Отработанный в процессе электрошлакового переплава флюс имеет следующий состав, %: фтористый кальций - основа; глинозем 25; кремнезем 2,5; окись кальция 6,0; углерод 0,08; сера 0,05: фосфор 0,03. Производят легирование металла ниобием путем присадки в ковш 23 кг/т феррониобия. В течение 4 мин при давлении 2,6 кПа металл перемешивают аргоном (расход 1,40 нм /Тч). Затем металл, имеющий температуру 1620 С, переливают в разливочный ковш, в который предварительно вводят металлический марганец (10 кг/т) и 45%-ный ферросилиций (7 кг/т). После перелива температура металла в разливочном ковше 1550 С. Разливку металла производят в соответствии с известной технологией. Готовый металл имеет следующий химический состав, вес.%: углерод il 0,07; кремний 0,65; марганец 1,70; сера 0,009; фосфор 0,020; хром 19,2; никель 10,0; ниобий 1,3. Во время проведения опытно-про1«шшенных плавок при раскислении шлака после окончания вакуумнбго v окислительного рафинирования соотношение между порошком алюминия и отработанным в процессе электрошлакового переплава флюсом изменяют от 1:3 до 1:9 при общем расходе смеси в среднем 16 кг/т. Технологические показатели этих лавок в сравнении со способом-протоипом приведены в таблице.

.N

Соотношение между компонентами восстановительной смеси 1:3 - 1:8 , обеспечивает получение более раскисленных по сравнению с прототипом конечных шлаков. Однако при использовании восстановительной смеси с соотношением компонентов 1:3 наблюдается уменьшение жидкотекучести получаемого шлака, что создает технологические затруднения при последующем вводе легирующих добавок и снижает степень десульфурации стали. Соотношения между порошком алюминия и отработанным в процессе электрошлакового переплава флюсом 1:4 - 1:8 обеспечивают восстановительной смеси йовышенную разжижающую и раскислительную способность. При этом из шлака восстанавливается хрома в среднем больше на 2,0 кг/т, а жидкотекучесть полученных после присадки восстановительной смеси шлаков больше на 18-63%. В результате при вводе легирующих добавок практически не возникают технолог гические затруднения, связанные с повьш1енной вязкостью шлака. В готовом металле, полученном по предлагаемому способу содержится на 0,002-0,003% фосфора и 0,003-0,005% серы меньше, что свидетельствует о его повьшхенном качестве.

Экономия за счет повышения извлечения хрома и удешевления восстановительной смеси составляет 2,40 руб./т.

Дополнительный экономический эффект может быть получен в связи с уменьшением брака, обусловленного повьш1енным содержанием фосфора серы в готовом металле, и снижением брака на первом пределе вследствие повьш1ения горячей пластичности металла.

Таким образом, предлагаемый способ получения нержавеющей стали позволяет существенно снизить ее себестоимость при одновременном повьш1ении качества.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ, включающий расплавление шихты, кислородную продувку расплава с последующей обработкой восстановительной смесью и легирунмцими, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стали, в качестве восстановительной смеси используют смесь алюминиевого порошка с отработанным в процессе электрс5шлакового переплава флюсом в соотношении 1:4-1:8.