СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ШЛАКА И СПЛАВА ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛЕЙ НИКЕЛЕМ И МОЛИБДЕНОМ Советский патент 1996 года по МПК C21C5/54 

Изобретение относится к металлургии, а именно для выплавки синтетического шлака, используемого при выплавке сталей легированных никелем и молибденом.

Целью изобретения является снижение расхода ферросплавов при выплавке сталей, легированных никелем и молибденом, и повышение ее пластических свойств.

П р и м е р. Получение стали 40ХН2МА по предлагаемому способу.

Мартеновскую сталь-заготовку выплавляют в основной мартеновской печи емкостью 70 т, согласно существующей на предприятии технологии. Жидкий сплав и синтетический шлак готовят в 6-ти тонной электропечи. При выплавке сплава в печь загружают, кг: углеродистая шихта 2980, ферросилиций ФС45 480, ферромарганец ФМн6 270, феррохром ФХ800 470. Всего 4200.

Для наведения синтетического шлака в завалку загружается 1000 кг извести и 400 кг катализатора нефтеперерабатывающей промышленности. Остальная часть подается в печь по расплавлении легирующего расплава. Всего шлакообразующих материалов 2400.

Полученный синтетический шлак имеет следующий химический состав, мас. оксид кальция 51,8; глинозем 29,4; оксид магния 10,2; оксид кремния 6,24; закись железа 0,22; оксид марганца 1,14; оксид натрия 0,8; оксид калия 0,2.

Химический состав жидкого сплава (проба из электpопечи) следующий, мас. углерод 1,54; марганец 4,85; кремний 3,82; хром 8,5; молибден 1,33; никель 0,54; железо остальное.

После смешения полупродукта-заготовки с синтетическим шлаком и жидким сплавом получают сталь, удовлетворяющую требованиям ГОСТа и имеющую следующий химический состав, мас. Углерод 0,41 Марганец 0,58 Кремний 0,26 Фосфор 0,016 Сера 0,014 Хром 0,67 Никель 1,31 Медь 0,18 Молибден 0,17 Железо Остальное
Отработанные катализаторы нефтеперерабатывающей промышленности представляют собой пористые гранулы в форме цилиндров и содержат, МoO₃ 5,0-25,0 NiO 2,5-20,0 SiO₂ 1,0-12,0 Al₂O₃ Остальное которые не находят дальнейшего применения, что ведет к затариванию больших производственных площадей и загрязнению окружающей среды.

Высокое содержание в указанных отходах производства глинозема, являющегося основным компонентом рафинирующих жидких шлаков, и низкое содержание нежелательных примесей делают рациональным получение из них синтетического шлака путем сплавления с известью и получением легкоплавких систем.

Использование отработанных катализаторов нефтеперерабатывающей промышленности по предлагаемому способу обеспечивает восстановление молибдена из его оксида в сплав (степень использования молибдена 95-100%), что дает возможность отказаться от легирования ферромолибденом полупродукта-заготовки, получаемой в другом плавильном агрегате (мартеновской печи).

Кроме того, из оксида катализатора восстанавливается никель в сплав, что увеличивает предел растворимости в нем кальция из извести, присутствующей в системе. Соединение кальция с никелем взаимодействует с серой и неметаллическими включениями раскисляющего сплава, образуя сульфиды кальция. Никель усваивается жидким металлическим сплавом и в процессе обработки легирует сталь, снижая расход никелевых ферросплавов, а образующиеся в жидкой стали оксисульфиды калия равномерно распределяются в объеме металла, повышая его пластические свойства.

Кремнезем катализаторов в общем процессе рафинирования вследствие снижения температуры плавления и вязкости изменяет рафинировочные свойства шлака по отношению к кислороду и кислородным неметаллическим включениям, преобразует их состав, повышает пластичность оксидов при температуре прокатки стали.

Таким образом, отработанные катализаторы нефтеперерабатывающей промышленности в сравнении с отработанными молибденовыми катализаторами и катализаторами ИМ-220, помимо из различия в химическом составе и назначении в применении (источник глиноземсодержащей составляющей), в предлагаемом способе использования проявляют новые технические свойства прямое легирование обрабатываемой стали молибденом и никелем, а также повышение ее пластических свойств за счет преобразования состава кислородных неметаллических включений и равномерного распределения оксисульфидов кальция.

Соотношение по расходу катализаторов к составу (0,12-0,25):1 выбрано опытным путем при проведении опытно-валовой партии плавок. При соотношении менее 0,12:1 возникает необходимость в дополнительном легировании полупродукта-заготовки молибденом, а количества восстановленного никеля недостаточно для повышения содержания кальция в сплаве и, как следствие, пластические свойства обрабатываемой стали повышаются незначительно; при соотношении более 0,25: 1 ухудшаются вязкостные свойства шлака, снижается степень десульфурации, что также ведет к снижению показателей пластических свойств.

Совокупность известных и отличительных признаков предлагаемого способа получения синтетического шлака для выплавки сталей, легированных никелем и молибденом, обеспечивает эффективное рафинирование и дополнительное легирование стали никелем и молибденом, снижение расхода ферросплавов и себестоимости ее выплавки, а также повышение пластических свойств обработанного металла.

При проведении опытных плавок определяли степень десульфурации, расход ферросплавов на плавку, а также контролировали механические свойства обрабатываемой стали по плавочному контролю в соответствии с ГОСТ 4543-71. Для сравнительного анализа сталь 40ХН2МА известным способом.

Результаты опытных и рядовых плавок представлены в табл. 1.

Как видно из представленной табл. 1, пластические свойства (относительное сужение и ударная вязкость а_н) стали, выплавленной по предлагаемому способу выше, чем стали обычной технологии (прототип) на 12-18% расход ферроникеля снижается на 20-25% а ферромолибден не используется совсем (снижение 100%). Синтетические шлаки, полученные на основе отработанных катализаторов и извести, имеют степень десульфурации на 18-23% выше по сравнению с прототипом. При расходе катализаторов в соотношении менее, чем предлагаемого в примере 1, хотя и позволяет получить достаточно высокие показатели механических свойств, но остается низкой степень десульфурации вследствие низкого содержания кальция в сплаве (высокий расход ферросплавов). При расходе катализаторов в соотношении более, чем в примере 5, снижаются расходы ферросплавов, но при этом ухудшаются показатели механических свойств (в частности, пластических), вследствие снижения степени десульфурации и содержания кальция в сплаве.

В табл. 2 представлены результаты выплавки никель-молибденсодержащей стали (40ХН2МА) с использованием катализаторов нефтеперерабатывающей промышленности и известных алюмомолибденовых катализаторов. Как видно из табл. 2, степень десульфурации, содержание восстановленного кальция в сплав и, как следствие, уровень механических свойств (пластических) стали, выплавленной по предлагаемому способу (примеры 1, 2, 3) выше, чем по известному, на 12-20% по отдельным показателям.

Изобретение относится к металлургии и предназначено для использования при выплавке сталей, легированных никелем и молибденом. Целью изобретения является снижение расхода ферросплавов и повышение пластических свойств стали. Способ получения синтетического шлака для выплавки сталей, легированных никелем и молибденом, включает сплавление извести и отработанных катализаторов нефтеперерабатывающей промышленности совместно с железосодержащими материалами и ферросплавами в одном плавильном агрегате при расходе катализаторов и расплава в соотношении (0,12-0,25):1. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ШЛАКА И СПЛАВА ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛЕЙ НИКЕЛЕМ И МОЛИБДЕНОМ, включающий ввод в агрегат углеродистой шихты и ферросплавов, расплавление, ввод на расплав извести и глиноземсодержащего материала и их плавление, отличачающийся тем, что, с целью снижения расхода ферросплавов и повышения пластических свойств обрабатываемой стали, в качестве глиноземсодержащего материала используют отработанный катализатор нефтеперерабатывающей промышленности, который вводят в агрегат при соотношении расходов отработанного катализатора и металлического расплава, равным (0,12-0,25):1. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют отработанные катализаторы нефтеперерабатывающей промышленности, содержащие,%:
Оксид молибдена - 5,0-25,0
Оксид никеля - 2,5-20,0
Оксид кремния - 1,0-12,0
Оксид алюминия - Остальное