Способ азотирования жидкой стали Советский патент 1985 года по МПК C21C7/00 

СП

00

ел

00

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее, к легированию азотом жидкой стали в ковше. Известен способазотирования ст ли, согласно которому в ковш с металлом вдувается смесь цианамида кальция и алюминия в струе инертно го газа ГОНедостатком данного способа азо тирования стали является то, что о не может использоваться для низкоуглеродистых марок стали с содержанием углерода менее 0,12% изза высокого, содержания углерода (до 20% )в т анамиде кальция. Кроме того, применение цианнмида каль ухудшает условия труда обуслуживаю щего персонала. Наиболее близким по технической сущности и дocти aeмoмy . яв ляется способ азотирования жидкой стали, включающий продувку расплав струей газообразного азота, несущей порощкообразнай сияикокальНедостатком известного способа азотирования жидкой стали, является то, что степень усвоения азота . не удовлетворяет требованиям технологии и требует длительной продувки металла, что не позволяет уложиться в цикл работы конвертер - МИЛЗ. . Цель изобретения - повышение степени усвоения азота, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу азотирования жидкой стали, включающему продувку расплава струей газообразного азота, несущей порошкообразный сшгакокальций, в струю газообразного азота вводят порошко образную смесь из силикокальция и соединений циркония при соотноше нии азота, кальция и циркония по массе 1:(0,6-5,0 ) : (0,15-0,85), а интенсивность продувки расплава по кальцию и Цирконию вместе взяты поддерживают в пределах 1260 г/т-мин. Степень усвоения азота повышается, с одной стороны, вследствие образования соединений азота с цирконием и их растворения в метал ле, с другой - цирконий взаимодействует с поверхностно-активным кис лородом, освобождая больше кальция 72 для взаимодействия с серой. Комплексное взаимодействие кальция и циркония с поверхностно-активными элементами серой и кислородом увеличивает контактную поверхность азот - металл. Указанные пределы приняты,исходя из следующих условий. При продувке металла в ковше смесью с соотношением азота, кальция и циркония по массе меньше, чем 1 : 0,6 : 0,15 степень усвоения азота весьма низка и равна 10-15%, что соизмеримо с величиной степени усвоения азота при продувке одним газообразньм азотом. При продувке металла в ковше смесью с соотношением азота, кальция и циркония больше ,чем : 5,0 ; 0,85 степень усвоения азота остается величиной постоянной, хотя количество кальция и циркония при этом увеличивается. Продувка металла в ковше смесью силикокальция и силикоциркония в потоке азота с интенсивностью по кальцюо и цирконию менее 12 кг/т, приводит к снижению степени усвоения азота до 10-15% и по величине равна степени усвоения, xapai Tepной для продувки одним азотом. При интенсивности продувки металла в ковше по калецию и цирконию 1260 г/Тмин степень усвоения азота достигается 60-80% что удовлетворяет требованиям технологии. Продувка металла с интенсивностью по кальцию и цирконию более 60 г/т мин приводит к получению стали с содержанием кремния вьш1е верхнего предела, ограниченного требованиями технических условий. ,При продувке металла в ковше смесью с .соотношением азота, кальция и циркония в пределах 1: :(0,6-5,(0,15-0,85 ) степень усвоения азота составляет 60-80%, что позволяет получать сталь с заданньм содержанием азота при продолжительности продувки 8-12 мин. Количество кальция и циркония в заданных пределах дается в зависимости от содержания кислорода и серы в металле. Tak, при продув- ке глубокораскислениого металла с высоким содержанием серы цирконий берется ближе к нижнему пределу, а кальций - к верхнему. При продувке менее раскисленного металла. но с низким содержанием серы, нао

СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ ЖИДКОЙ СТАЛИ, включающий продувку расплава струей газообразного азота, несущей порошкообразный силикокальций, отличающийся тем, что, с целью повышения степени усвоения азота, в струю газообразного азота вводят порошкообразную смесь из силикокальция и соединений циркония при соотношении азота, кальция и циркония по массе 1:(О,6-5,0) : : (О,15-0,85, а интенсивность продувки расплава по кальцию и цирконию вместе взятым поддерживают в пределах 12-60 г/т.мин. (Л

3 .

борот, цирконий берется ближе к верхнему пределу, а кальций - ближе к нижнему. Продувка металла в ковше смесью, состоящей из силикркальция и соединений циркония, позволяет повысить степень усвоения азота до 80% и тем самым ограничить продолжительность продувки мeтaлJJa до 12 мин и уложиться в цикл работы конвертер - МНЛЗ,

Реализация предлагаемого способа азотирования стали наиболее эффективна при производстве стали с нйтридным упрочнением для металлических конструкций, работающих в условиях Севера.

С Мп Si S Р 0,12 U52 0,15 0,006 0,014

Продувку металла осуществляют смесью силикокальция СК-30 и силикоциркония СЦр-50 в потоке азота при помощи пневмонасоса аэрационного типа через фурму, погруженную на глубину 2,7 м. Для этого расход азота, устанавливают 70 нм час, используют смесь следующего состава: 36 кг 30%-ного силикокальция и 31 кг 50%-ного силикоциркония, и продувают в течение 12 мин.

Соотношение азота, кальция и циркония равно при этом 1:0,6:0,85, интенсивность продувки составляет 12 г/т.мин. После продувки замеряют температуру и отбирают пробу металла на химический анализ.

С Мп Si S . 0,08 1,40 0,28 0,018

Металл продувают смесью силикокальция СК-30 и силикоциркония СЦр-50 в потоке азота, состоящей из 200 кг 30%-ного силикокальция и 2 кг 50%-ного силикоциркония с расходом азота 80 им/ч и продувают металл в течение 12 мин.

Соотношение азота, кальция и-циркония равно при ,этом 1:3:0,5, а интенсивность продувки ПО кальцию И цирконию составляет 17 г/т.мин. После окончания продувки отбирают пробу на химический анализ.

Содержание азота увеличилось в жидком металле на 0,004%, а степень

С Мп Si В 0,15 1,48 0,45 .0,025

585974

Пример 1. Полупродукт для стали 14Г2АФУ вьтлавляют в 180-тонном конвертере, замеряют температуру и вьтускают в ковш, в который 5 перед выпуском слили 8 т синтетического шлака. -При сливе из конвертера металл раскисляют и легируют 350.кг алюминия, 2750 кг ферромарганца, 330 кг феррованадия, сили10 комарганцем и ферросилицием и одновременно рафинируют синтетическим известково-глиноземистым шлаком, отбирают пробу металпа на химический анализ.

Химичес1 ий состав металла перед продувкой следующей,.мае.%:

А1 V N 0,032 0,08 0,009

Содержание азота увеличилось в жидком металле на 0,007%,-а степень усвоения азота составила 70%, Сталь по химическому составу и механическим свойствам удовлетворяет требованиям технических условий.

Пример 2. Полупродукт для стали 09Г2АФ выплавляют в 350-тоннон- конвертере, за меряют температуру и выпускают в ковш. Раскисление и легирование металла производят теми же ферросплавами, что и в примере 1 Затем отбирают пробу металла на химический анализ.

Химический состав стали перед продувкой следующий, мас.%:

F А1 V N 0,012 0,06 0,09 0,008

усвоения азота - до 70%. Сталь по химическому составу и механическим свойствам, как показали испытания, удовлетворяет требованиям техничес-.

5 ких условий.

П р и м е р 3. Полупродукт для стали 16Г2АФ выплавляют в 100-тонном конвертере, замеряют температуру и выпускают в ковш, раскисляют

0 . и легируют теми же ферросплавами, что и в примере 1. Перед продувкой металла в ковше порошками отбирают пробу на химический анализ.

Химический состав металла следующий, мас.%:

Р А1 V N 0,017 0,07 0,10 0,009 5 11585 Металл продувают смесью силикокальция СК-30 и силикоциркония СЦР50 в потоке азота, состоящей из 162 кг 30%-ного сюппсокальция и 3 кг силикоцнркония с расходом азо-5 та 80 и продувают металл в течение 8,5 мин, Соотношение азота, кальция и циркокия равно 1:5,0:0,15, а интенсив-О ность продувки по кальцию и цирконию составляет 60 г/т.мин. После окончания продувки отбирают пробу на химический анализ, 7 Содержание азота увеличилось в металле в результате продувки на 0,010%, а степень усвоения азота достигает 70%. Сталь, азотированная по предлагаемому способу, удовлетворяет по химическому составу и механическим свойствам требованиям технических условий. Технический эффект от использования предложенного способа азотирования жидкой стали состоит в получении стали с заданным содержанием азота и повышении качества готовой металлопродукции.