Способ производства подшипниковой стали Советский патент 1989 года по МПК C21C5/52 

Изобретение относится к металлургии, конкретно к способам производства высококачественной подшипниковой стали в электропечах.

Цель изобретения - снижение загрязненности стали сульфидными и глобулярными неметаллическими включениями.

Внепечная обработка стали высокоосновным синтетическим шлаком осуществляется следующим образом.

Ковш с предварительно расплавленным высокоосновным синтетическим шлаком и алюминием (расход алюминия 0,3-0,5 кг/т) подают под выпуск

плавки. Из печи в ковш выпускают нераскисленный металл, при этом наклон печи производят таким образом, чтобы исключичъ попадание в ковш окислительного печного шлака в начале выпуска плавки.

При введении в жидкий шлак алюминия при выпуске нераскисленного металла происходит частичное раскисление стали и снижается активность в ней ионов кислорода, что в свою очередь увеличивает коэффициент распределения серы между металлом и шлаком и повьтцает степень лесулъ- фурации стали. Кониентрапнч серы в

4Ь J

сл

со

00

металле снижается с (0,020-0,025)% до (0,005-0,008) %. Содержание кислорода в металле составляет 0,001- 0,002%, а глобулярные включения оцениваются баллом не более 0,5 (см. табл. 1 )

В табл. 2 приведены результаты экспериментов по влиянию количества вводимого в шлак алюминия на процесс раскисления.

Из приведенных данных следует, что при расходе алюминия 0,3-0,5 кг/т содержание сульфидных и глобулярных неметаллических включений составляет 0,5 балла (плавки 6 и 7). Уменьшение расхода алюминия до 0,2 кг/т приводит к уменьшению степени десульудаления как оксидных (глиноземистых) включений, так и сульфидов. С целью предотвращения образования наиболее опасных глобулярных включений (образуются путем восстановления в металл магния и кальция из соответствующих компонентов шлака и их последующего окисления

с образованием глобулей) и повышения эффективности вакуумирования на заключительной стадии выпуска плавки (после наполнения 2/3 высоты ковша) в ковш сливают 10-20% окислительного печного шлака. Этот прием приводит к снижению активности окислов магния и кальция в шлаке и повышению окисленности металла. Нижний предел количества слива

Изобретение относится к металлургии. Цель изобретения - снижение загрязненности стали сульфидными и глобулярными неметаллическими включениями. Способ включает выплавку стали в электропечи, внепечную обработку нераскисленного металла в ковше высокоосновным синтетическим шлаком, продувку инертным газом и вакуумирование. Внепечную обработку металла высокоосновным шлаком производят одновременно с раскислением его жидким алюминием в количестве 0,3-0,5 кг/т стали, а на заключительной стадии выпуска плавки в ковш сливают 10-20% окислительного печного шлака от количества высокоосновного синтетического шлака. Использование предлагаемого способа позволяет существенно снизить загрязненность стали сульфидными, оксидными и глобулярными включениями, повысить долговечность подшипников на 10%. 3 табл.

фурации вследствие повышения окислен-,20 емого в ковш окислительного печного

ности металла и увеличению размера сульфидных включений до 2,0 балла (плавка 5) Увеличение расхода алюминия до 0,6 кг/т приводит к повышению степени десульфурации, однако при этом размер глобулярных включений возрастает до 1,5 балла (плавка 8) .

В этом случае существенно ухудшается эффективность вакуумирования хо-30 0,002%, а глобулярные включения име- рошо раскисленной стали.ют 0-0,5 балла).

Наличие алюминия в жидком синтети- Верхний предел количества сливаемого в ковш окислительного печного шлака (20%) обусловлен тем, что при

35

ческом шлаке перед выпуском металла из печи способствует глубокой де- сульфурации стали при значительно меньшем удельном расходе шлака. Из сравнительных данных, приведенных в табл. 2, видно преимущество одновременного раскисления алюминием с обработкой нераскисленного металла 40 (с содержанием кремния 0,03-OJO%) по сравнению с раскислением алюминием после обработки и выдержки металла в течение 5 мин в сталеразливоч- ном ковше.45

Применение для раскисления стали твердог о алюминия например, в виде чушек, забрасываемых на шлак, малоэффективно в связи с тем, что при выпуске в ковш плавки часть алюминия сгорает на воздухе вследствие большой разницы в удельном весе алюминия (3 г/мм) и стали (7,2 г/мм).

Жидкий рафинировочный шлак и алюминий имеют практически одинако- 55 вый удельный вес и поэтому алюминий равномерно эмульгирован в объеме шлака, что существенно улучшает кинетические условия образования и

50

этом еще не происходит существенного ухудшения десульфураиии стали, что можно проиллюстрировать данными табл. 3.

Из приведенных данных видно, что оптимальное количество окислительного печного шлака, сливаемого в ковш, с точки зрения получения низкого содержания сульфидов и глобулей 0- 0,5 балла составляет 10-20% (плавки 2 и 3)

Уменьшение количества сливаемого в ковш окислительного печного шлака до 21% (плавка 4) приводит к существенному снижению активности окис лов магн-ия и кальция в шлаке и повышению окисленности металла, что позволяет получить в металле низкое содержание глобулей. При этом заметно снижается эффективность десуль- фурации, что приводит к повышению содержания серы в металле до 0,008% и увеличению размеров сульфидных включений до 1 ,5 балла.

5

шлака (10%) обоснован эффективной степенью разбавления высокоосновного синтетического шлака, при которой процессы восстановления кальция и магния не получают существенного развития с повышением окисленности металла, что способствует увеличению эффективности вакуумирования (содержание кислорода снижается до 0,001

этом еще не происходит существенного ухудшения десульфураиии стали, что можно проиллюстрировать данными табл. 3.

Из приведенных данных видно, что оптимальное количество окислительного печного шлака, сливаемого в ковш, с точки зрения получения низкого содержания сульфидов и глобулей 0- 0,5 балла составляет 10-20% (плавки 2 и 3)

Уменьшение количества сливаемого в ковш окислительного печного шлака до 21% (плавка 4) приводит к существенному снижению активности окислов магн-ия и кальция в шлаке и повышению окисленности металла, что позволяет получить в металле низкое содержание глобулей. При этом заметно снижается эффективность десуль- фурации, что приводит к повышению содержания серы в металле до 0,008% и увеличению размеров сульфидных включений до 1 ,5 балла.

Пример. Подшипниковую сталь марки ШХ16 выплавляли в 100-тонной дуговой печи с основной футеровкой. Выплавку производили на свежей шихте методом переплава отходов или с использованием металлизированных железорудных окатышей 70% и углеродистого стального лома 30%.

После .расправления шихты в случае переплава отходов (металл выплавляли с использованием части металла и шлака предыдущей плавки) производили окислительный период с использованием железной руды и газообразного кислорода. Б середине окислительного периода для лучшего удаления фосфора и серы из металла шлак обновляли на 60-80%. Перед выпуском для получения высокой окисленности шлака в печь присаживали железную руду.

Перед подачей сталеразливочного ковша под выпуск плавки в него одновременно вводили (жидкий или твердый) алюминий в количестве 0,3-0,5 кг/ стали и жидкий рафинировочный шлак. Шлак может быть получен прямо в ковше путем сжигания самоплавких шлаковых смесей.

В ковш сливали нераскисленный металл, при этом наклон печи производят таким образом, чтобы исключить попадание в ковш окислительного печного шлака в начале выпуска

Это достигается тем, что сталевы пускное отверстие разделывается при наклоненной электропечи на 3-5 к горизонту в сторону сталеразливоч- ного ковша. При появлении первых порций металла печь постоянно наклоняется в сторону ковша таким образом, что исключается попадание окислительного печного шлака в ковш при наполнении его на 2/3. Затем, когда процесс десульфурации в основном завершен вместе с металлом вы

4759316

пускается 10-20% (от массы синтетического) окислительный шлак, что предотвращает образование глобулярных включений, так как не происходит восстановление в металл магния и кальция из соответствующих компонентов шлака.

Остальной шлак и 10-15% металла

10 оставляют в печи на следующую плавку.

После окончания выпуска плавки ковш подают на установку вакуумной обработки, где производят порционное вакуумирование в течение 20-30

15 циклов. Осуществляют доводку металла по химсоставу и производят довакууми- рование в течение 20-30 циклов с одновременной продувкой металла в ковше инертным газом.

20Опробование предлагаемого способа

показало, что подшипниковая сталь не содержит крупных глобулярных включений. В профиле (круг 140 мм) загрязненность сульфидными, оксидньми и

25 глобулярными включениями оценивалась максимальным баллом 0,5 по шкале, что позволяет увеличить, долговечность подшипников на 10%.

30

Формула изобретения

0

5

Способ производства подшипниковой стали, включающий выплавку ее в электропечи, выпуск нераскисленного металла без шлака в ковш на синтетический шлак, продувку инертным газом и вакуумирование, отличающийся тем, что, с целью снижения загрязненности стали сульфидными и глобулярными неметаллическими включениями одновременно с синтетическим шлаком в ковш перед вьиуском металла вводят алюминий в количестве 0,3-0,5 кг/т стали, а при наполнении ковша на 2/3 в него сливают окис- 5 лительный печной шлак в количестве 10-20% от количества синтетического шлака.

Таблица -1

В синтетический шлак до выпуска нераскисленного металла

В раскисленный металл через синтетический шлак после обработки и выдержки металла в

- % печного шлака от количества синтетического шлака

Таблица 2

20-30

0,03-0,1070-82