Способ выплавки нержавеющих марок сталей одношлаковым процессом Советский патент 1984 года по МПК C21C5/52 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к металлургии высококачественных нержавекмцих марок сталей. Известен способ рафинирования нер жавеющих сталей, заключающийся в том что с целью снижения содержания вред ных примесей в металле и удешевления выплавки нержавеющей стали, в шихту вводят желобной шлак электротермичес кого силикоалюминия и известь 7,8011,70 и 14,80-24,80 кг/т шихты соответственно lj . Недостатками известного способа рафинирования стали являются излишняя затрата тепла на расплавление жалобного пшака в печи и наводка шлака восстановительного периода, также требующая дополнительные затраты тепла. Кроме того, вьтлавка нержавеющих марок стали двухшлаковым процессом, т.е. скачивание шлака окислительного периода и наведение шпака восстановительного периода влечет за собой потери времени плавки и тем самым снижает производительность печи; а так как в этом случае скачивают окис лительный шлак, оголяют зеркало ванны, то тем самым насыщают сталь азотом, что в конечном счете отражается на качество готовой старта и отрицательно влияет на экономику произ водства нержавеиндей стали. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является способ вьтлав ки нержавекицей стали, включающий рас плавление шихты, присадку извести, продувку расплава газами, легировани металла и раскисление шлака 2j. В известном способе выплавку нержавеющей стали осуществляют со скачи ванием окислительного шлака и наводкой восстановительного шлака,используют отходы алюминиевого производства содержащие - основа, 1-3% кремния, 1-2% меди, 5-10% железа, вместо присадок ферросилиция после расплавления шихты и после кислородной продувки.- Заменяют часть кремния ферросилиция в обеих присадках на алюминиевые отходы, т.е. на алюминий Недостатками известного способа являются невозможность осуществления выплавки нержавеющей стали одношлако вым процессом и получения стали с низким содержанием азота; высокий угар титана при раскислении и легировании стали в ковше за счет шлаков, содержащих до 17% окислов кремния; невысокая производительность дуговой печи, а также низкая десульфурация стали шлаком в ковше вследствие недостаточно высокой основности печных шлаков. Целью изобретения является снижение себестоимости стали, повьапение производительности дуговой печи и качества стали. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки нержавеющих марок сталей одношлаковым процессом, включающему расплавление шихты, присадку извести, продувку расплава газами, легирование металла и раскисление шлака, после присадки извести в печь перед кислородной продувкой металла и после нее присаживают на поверхность шлака в суммарном количестве 30-60 кг/т стали биметаллические пластины из алюминия и нержавеющей стали при соотношении алюминия и стали (3-17):(17-3), при этом пластины располагают алюминием вверх, покрывая 0,3-0,8 поверхности ванны, а после кислородной продувки присаживают оставшуюся часть пластин и расплав перемешивают пульсирующей подачей аргона в течение 2-8 мин с интенсивностью 0,01-0,08 . мин в зависимости от температуры расплава от 1900 до . Использование сварных пластин, состоящих из разной толщины слоев алюминия и стали, близкой по химическому составу к выплавляемой, целесообразно вследствие возможности эффективно раскислять шлак алюминия, не внося заметного количества его в выплавляемую сталь, применять отходы листовой нержавекнцей стали разных марок, имеющих на предприятиях не только черной металлургии, но и на предприятиях-потребителях нержавеющей стали. Кроме того, в присутствии алюминия, который при окислении в шлаке или в жидком металле дает эффект экзотермической реакгщи, нержавеющая сталь в виде тонкого слоя в пластинах (3-10 мм) быстрее усваивается металлической ванной печи. Присадку сварных пластин после . присадки извести осуществляют с целью ускорения растворения извести и образования известково-глиноземистого шлака в процессе кислородной продувки. Цель наведения известково-глиноземистого шлака заключается в том, что с одной стороны под этим шлаком меньше окисляются хром при продувке стали кислородом и титан легировании в печи и в ковше на вьтуске. Кроме того, известково-гяиноземистый шлак хорошо растворяет азот, который iможет образовать соединения с алюминием (нитриды), а последние усваива1ются жидким шлаком, тем самьм снижаj ют содержание азота в готовой стали В процессе кислородной продувки происходит неизбежный сход шпака через порог рабочего окна в пшаковую чашу; вместе со шлаком удаляется часть азота. Однако после кислородной продувки необходимо добавить или восполнить в шлаке содержание окислов кальция и алюминия. Поэтому после кислородной продувки вновь присаживают известь и сварные пластины алюминия с нержавеющей сталью. Присадка сварных пластин менее 30 кг/т не достаточна для образования в шлаке содержания глинозема (ABjO) на необходимом уровне, 20 вес.-%. А присадка пластин более 60 кг/т стали не рациональна по экономическим и технологическим причинам. В этом случае окисляется много алюминия, и (по закону распределения) в металл, как правило, пере ходит более 0,15 вес. % алюминия, . что нежелательно для дальнейшего . i передела (низкое качество поверхности слябов на разливке, не регламенj тированное содержание альфа-фазы). Присадку сварных пластин произво дят либо через рабочее окно мульдой либо через свод коробкой. В первом случае в мульду на 2/3 ее высоты закладывают пластины слоем алюминия вниз, а верхние пластины - слоем ал миния вверх. На печи сектор разворо та хобота завалочной машины с мульдой из-за ограниченных размеров раб чего окна составляет всего около 10 и рассыпать пластины на большую площадь ванны затруднительно. При наклоне мульды пластины сходят в шлак, не переворачиваются, а при опрокидывании мульды остальные пластины падают в расплав слоем алюминия вверх. Во втором случае загрузку пластин производят 3-бортовой металлической коробкой. При отвороте свода коробку с пластинаьм опускают так, чтобы сторона без борта была при подходе к поверхности шлака. При этом пластины сползают одна за другой и не переворачиваются. В этом случае все пластины в коробке укладывают слоем алюминия вверх. Как показал опыт, чем на большую площадь ванны распределены пластины, тем быстрее ход плавки. Поэтому покрытие-меньше чем 0,3 площади поверхности ванны печи ведет к затягиванию процесса пшакообразования.. Однако наиболее предпочтительно осуществлять присадку пластин через свод, когда можно рассыпать пластины на большую площадь поверхности ; шлака, т.е. повысить упомянутое по- . крытие до 0,8, этим самым ускорить наведение известково-глиноземистого шлака, улучшить усвоение легирующих элементов из присаживаемой массы сварных пластин. Практически покрытие сварными пластинами более 0,8 площади поверхности ванны печи получить не удается. Использование сварных пластин с долей алюминия менее 3 технрлогически не целесообразно, потому что в этом случае удельный вес пластины составляет более 7,3 г/см, и она опускается на подину, пройдя слой шпака, а количество алюминия в металле возрастает до уровня выше требований стандартов. Применение пластин с долей алюминия более 17 также не целесообразно по экономическим причинам, так как пластина в этом случае не тонет, а плавает некоторое время в слое шлака. При i этом окисляется неоправданно большое количество алюминия. При средней плотности электропечного пшака в пределах 2,8-3,0 г/см удельный вес пластин составляет 2,4 г/см. Использование нержавеющей стали в соотношениях пластин ограничивается только целесообразностью применяемых долей алюминия, и поэтому доля нержавеющей стали в пластинах также может быть обоснована изменением, плотности пластин. Для интенсификации массопереноса в расплаве ванны высокомощной печи, как показал опыт, эффективно использование продувки жидкой стали аргоном, что в пульсирующем режиме при одинаковом времени продув ки 8 1,5 раза эффективнее равномерной продувки. .Для сохранения темпа ведения плавки в высокомощной дуговой печи в скоростном режиме продувку с пульсирующей подачей аргона осуществляют в зависимости от температуры расплава в печи. 1900°С При температуре расплава подают пульсацию от минимальных значений интенсивности (0,01 м /т-мин) до максимальных (0,08 м /ТМин)в те чение 5 мин не более, так как при больинх значениях параметров продув разъедать футеровку ки начинает подрывать подину печи. и Продувка аргоном в течение менее 2 мни,не эффективна, не дает по окон чании продувки гомогенного жидкоподвижного шлака. При меньшей чем 1650 температуре расплава продувка его не желательна, так как в этом слзтаае при неизбежных потерях тепла после присадок ко4)ректирующих добавок возникает опасность получения гетерогенного вязкого шпака. Интенсивность подачи аргона менее 0,01 м/т.мин не эффективна, при этом возникает опасность заметалливайия фурмы или трубки. Использование данного способа позволяет сократить время плавки за счет проведения процесса выплавки под одйим шлаком, снизить содержание азота в готовом металле, а также себестоимость стали за счет использования отходов и лома биметаллов, улучшить организацию труда в цехе (ликвидация операции скачива ния шлака) и экологические условия благодаря использованию отходов машиностроительных заводов . П р им е р 1. После расплавлени металлической части шихты присажива ли известь в количестве 10-20 кг/т стали. Затем после усвоения шлаковым расплавом извести и достижения тем пературы металлической ванны 15601580 С присаживали сварные пластины алюминия с нержавеющей сталью в количестве 40 кг/т. Присаживали сварны пластины мульдой на хоботе завалочно машины через рабочее окно. Укладывали по высоте мульды до уровня 2/3 ее высоты пластины слоем алюминия йниэ так, чтобы все пластины находились в шлаковом расплаве слоем вверх При этом получали покрытие пластинами площади поверхности ванны печи равным 0,5. Соотношение алюминия к нержавеющей стали ограничивали пределами как 3:17. Продували металл кислородом. После окончания продувки для охлаждения металла присаживали корректирующие присадки - отходы группы Б-26 в количестве 20 кг/т, а затем в коробке через свод печи присаживали сварные пластины в количестве 20 кг/т, при этом достигали покрытия пластинами поверхности ванны печи равным 0,8, а соотношение алюминия к нержавеющей стали в них ограничивали как 17:3..При температуре расплава 1900 С его интенсивно продували в течение 8 мин в пульсирующем режиме, повышали и снижали интенсивность подачи аргона от 0,05 до 0,08 м /т«мин. Получали гомогенньй раскисленный шлак и металл, присаживали большую ДОЛЮ;кремния и титана в печь и вьтускали плавку в ковш. При окончательном анализе готовой стали получали содержание азота 0,009%, серы 0,015%. Сокращение времени плавки составршо 15,8 мин. П р им е р 2. После расплавления металлической части шихты присаживали известь в количестве 10 кг/т стали. После усвоения шлаковым расплавом извести и достижения температ5фы металлической ванны 1560-1580с присаживали сварные пластины алюминия с нержавеющей сталью в количестве 20 кг/т стали. Присаживали пластины ,л4ульдой на хоботе завалочной мапины через рабочее окно. Укладывали по высоте мульды до уровня 2/3 ее высоты пластины слоем алюминия вниз, а остальные пластины укладывали слоем алюминия вверх так, чтобы все пластины оказались в шлаковом расплаве слоем вверх. При этом получили покрытие площади поверхности ванны печи равным 0,3. Соотношение алюминия к нержавеющей стали ограничивали как 5:15. Продували металл кислородом. После окончания продувки для охлаждения металла присаживали отходы группы Е-26 в количестве 10 кг/т, а затем в коробе через свод печи присаживали сварные пластины в количестве 10 кг/т, при этом достигали покрытие площади поверхности ванны печи равным 0,5, а отношение алюминия к нержавеющей стали в пластинах ограничивали

до уровня, равного 15:5. При температуре в ванне 1650°С его (металл) продували в течение 2 мин в пульсирующем режиме, повьшали и снижали интенсивность подачи аргона от 0,01 до 0,04 м /т-мин. Получили гомогенный раскисленный пшак, присаживали корректирукщие добавки в печь и выпускали плавку в ковш с предварительно загруженным титаном. После окончательного анализа плавки получили следующие данные: снижение времени плавки на 20 мин, содержание азота и серы из пробы, взятой после. разливки, соответственно 0,010 и 0,016 вес.%.

Пример 3. После расплавления металлической части шихты, присаживали известь в количестве 30 кг/т стали. После усвоения шлаковым расплавом извести и достижения температуры металлической ванны f560-1580c присаживали сварные пластины алюмини с нержавеющей сталью в количестве 30 кг/т. Присаживали пластины через свод коробкой слоем алюминия вверх. При зтом обеспечивали покрытие пластинами площади поверхности ванны равным 0,6. Соотношение алюминия к нержавеющей стали ограничивали пределами как 4:16. Продували металл кислородом. А после окончания кислородной продувки для охлаждения металла присаживали отходы группы Б-26 в количестве 15 кг/т, а затем в коробке через свод печи присаживали сварные

пластины в количестве 10 кг/т стали при этом достигали покрытия пластинами площади поверхности ванны печи равным 0,6, а отношение алюминия к нержавеющей стали в сварных пластинах ограничивали соответственно до уровня, равного 4:16. При температуре расплава в ванне 1780 С его продували в течение 5 мин в пульсирующем режиме, повьш1али и снижали интенсивность подачи аргона от 0,02 до 0,06 .мин. Получили гомогенный раскисленный шлак, присаживали корректирующие присадки в печь и выпускали плавку в ковш с предварительно загруженным титаном. После окончательного анализа плавки получены следующие данные: снижение времени плавки составило 16 мин, содержание азота и серы из пробы, взятой из кристаллизатора на УНРС, соответвенно 0,009 и 0,013 вес. %.

Осуществление одношлакового процесса вьтлавки нержавеющих марок стали под известково-глинозёмистым шлаком позволяет добиться высокой экономической эффективности процесса за счет снижения времени плавки в среднем на 5%, снижения брака по поверхности на прокате на 0,1% вследствие снижения содержания азота и неметаллческих включений; а также добиться экономии титана в виде ферротитана в количестве 10 кг/т при легировании плавки в печи и в ковше.

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НЕРЖАВЕЮЩИХ МАРОК СТАЛЕЙ ОДНОШЛАКОВЫМ ПРОЦЕССОМ, включающий расплавление шихты, присадку извести , продувку расплава газами, легирование металла и раскисление шлака, отличающийся тем, что, с целью снижения себестоимости стали, повышения производительности дуговой печи и качества стали, после присадки извести в печь Перед , кислородной продувкой металла и после нее присаживают на поверхность шлака в суммарном количестве 3060 кг/т стали биметаллические пластины из алюминия и нержавеющей стали при соотношении алюминия и стали