Способ выплавки титансодержащих сталей и сплавов Советский патент 1993 года по МПК C21C5/52 

Изобретение относится к металлургии титаносодержащих сталей и сплавов и может быть использовано на предприятиях, имеюцих дуговые печи для выплавки сталей и сплавов.

- Известные способы выплавки титаносодержащих сталей включают присадку титаносодержацего материала в ковш, после удаления из ковша шлака или присаживают ферротитан во второй ковш и переливают на него металл из первого ковша.

Недостатками этих способов являются трудности удаления лака из ковша, необходимость продувки металла в кооше инертным газом, недостаточность раскисления шлака перед вводом в ме- тадл титана и повышенный угар титана.

Наиболее близким (принятым авторами в качестве прототипа) к предложенному способу по максимальному совпадению признаков является способ выплавки титаносодеркащих сталей и сплавов, заключающийся в наведении нового шлака (перед легированием металла титаносодержащими материалами) из плавикового шпата в количестве 2- 7 кг/т, в присадке в металл кускового алюминия 1-5 кг/т, выдержка металла в течение 2-8 мин и введении в печь высокопроцентного ферротитана. Недостатком этого способа является повышенный угар титана, невозможность использования отходов сплавов титана, отсутствие комплексного раскисления и легирования.

Целью изобретения является создание способа выплавки титаносодержа- цих сталей и сплавов в дуговой печи, позволяющего одновременно легировать металл титаном, раскислять и модифиЁ

00

ю ю

Јь

ю

со

цировать его алюминием, цирконием и ванадием, повысить усвоение титана и качество металла, снизить себестоимость,е

Поставленная цель достигается присадкой отходов сплавов титана с алюминием, цирконием и ванадием в количестве 0,2-2,0% от массы металла и после растворения сплавов титана садкой извести и раскислением образовавшегося илака порошком алюминия в количестве 2-k кг/т металла до получения содержания окислов титана в шлаке . Целесообразно применение «с отходов сплавов титана с содержанием 3,0-6,5% алюминия, 0,3-7,0% циркония, 1,0-2,5% ванадия и остальное титан. По другому варианту отходы сплавов титана целесообразно присаживать в -п кови, а выпуск шлака в ковше производить после схода металла в ковш.

Присадка в сталь небольших количеств алюминия, циркония или ванадия оказывает раскисляющее и модифицирую-25 щее действие. Рекомендуемые отходы сплавов титана содержат в своем составе относительно небольшие количества, (по сравнению с титаном) алюминия, циркония и ванадия с Поэтому при при- зд садке в сталь отходов сплавов титана происходит не только легирование ее титаном, но и одновременное раскисление, и модифицирование стали алюминием, цирконием и ванадием. Применение предложенного способа позволяет про- вести комплексное раскисление и модифицирование стали, в результате чего существенно повышается ее качество.

Количество присадок отходов спла- 0 оов титана определяется химическим составом выплавляемой стали по титану. Титан является высокоактивным элементом, поэтому присадка алюминиевого порошка на шлак необходима для лк уменьшения угара титана и хорошего его усвоения сталью. При максимальной присадке отходов сплавов титана на шлак присаживается максимальное количество порошка алюминия кг/т и наоборот. Более низкие присадки порошка алюминия на шлак, чем заявленные, приводят к существенному увеличению угара титана, а более высокие его присадки лишь незначительно уменьшают угар титэна и.поэтому 55 они являются нецелесообразными.

При рекомендуемых содержаниях окислов титана в шлаке 3-5% (для всех

50

п с п

5

0 к 5

0

вариантов выплавки) наблюдается относительно небольшой угар титана 15-20% и хорошее качество стали. Большое содержание окислов титана в шлаке указывает на повышенный угар титана и существенное снижение качества стали. Полумать меньиее содержание окислов титана в шлаке нецелесообразно, поскольку в этом случае незначительно уменьшается угар титана и существенно повышается расход порошкообразного алюминия без повышения качества стали. Разброс по содержанию окислов титана в шлаке практически объясняется точностью методики определения окислов титана и колебаниями массы шлака в печи. Химический состав отходов сплавов титана определяется химическим составом наиболее распространенных сплавов титана.

Известь вводится в печь в количестве около 1% для получения нормально жидкоподвижного шлака с целью уменьшения угара титана. Такой шлак может быть эффективно раскислен порошком алюминия до концентрации окис- лоб титана 3-5%, при которой обеспечивается высокое и стабильное усвоение титана металлом. Оставление в печи шлака, состоящего только из одного высокоактивного плавикового шпата, как это предусмотрено в известном способе-прототипе, приводит к большому разъеданию футеровки печи, к повышенному содерхонию неметаллических включений в стали и ухудшению свойств металла.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. Выплавка стали производится в дуговой печи. Перед легированием металла титаном производится скачивание ишака из печи и наведение нового шлака из плавикового шпата. Если требуется иметь в готовой стали (сплаве) нижний предел по содержанию титана, то в металл присаживается 0,2 отходов сплавов титана. После растворения отходов сплавов титана в печь присаживается известь в количестве около 1/; и образовавшийся илак раскисляют порошком алюминия в количестве 2 кг/т стали до содержания окислов титана в шлаке 3-5%.

Пример 2. Если требуется иметь в готовой стали (сплаве) верхний предел по содержанию титана, то

в металл присаживается 2% отходов сплавов титана, а опак раскисляется порошком алюминия в количестве кг/т стали. Остальные особенности технологии такие же, как и в примере 1.

Пример 3. Если требуется иметь в готовой стали (сплаве) сред- ний пример по содержанию титана, то в металл присаживается 1,1% отходов сплавов титана, а шлак раскисляется пороиком алюминия в количестве 3,0 кг/т стали. Остальные особенности технологии такие же, как и в примере 1.

По предложенному способу было проведено 3 плавки титаносодержащих кор- розионностойких сталей в 50 т дуговой печи по нижним, средним и верхним параметрам процесса выплавки. Основные данные по технологии выплавки этих плавок приведены в табл. 1, для сравнения в этой же таблице приведены такие же данные по плавке, изготовленной по способу прототипа (базовому способу). Результаты испытаний листов, полученных из указанного металла, показывают существенное повышение качества стали, полученной по заявленному способу по сравнению с прототипом (табл. 2): содержание кислорода в стали снижается с 0,ООС% до 0,005- 0,006, азота с 0,011% до 0,006- 0,008, оксидов с 3,0% до 1,5-2,0 баллов, нитридов с 3,5 до 2,0-2,5 баллов, микрозерно измельчается от С до баллов и повышаются пластические свойства - удаление с 50% до 57- 60%, сжатие площади поперечного сечения с 62% до 71-76%. i

Для сопоставления релультатов, присадки ферротитана в известном способе соответствовали среднему количеству присадок отходов сплавов титана в заявленном способе в расчете на содержание титана с учетом содержания в них титана и угара титана при выплавке. За счет дополнительного рас

кисления шлака пороиком алюминия по заявленному способу угар титана составлял на 20% меньше, чем в известном способе. При средней присадке отходов сплавов титана 1,1% (содержание титана в отходах 90%) необходимо соответственно присадить 1,С% высокопрочного ферротитана (содержание титана в котором 70%) при этом кусковой алюминий присаживался в металл также в средних количествах.

Из вышеизложенного следует, что предложенный способ обеспечивает одновременное легирование металла титаном, раскисление и модифицирование его алюминием, цирконием и ванадием, повышение усвоения титана и качества металла, снижение себестоимости.

10

15

Формула изобретения

1.Способ выплавки титансодержа- щих сталей и сплавов, включающий скачивание ишака перед легированием металла титаном, наведение нового шлака из плавикового шпата, присадку в металл алюминия и титансодержащего материала, отличающийся тем, что в качестве алюминия и титансодержащего материала присаживают отходы сплавов титана с алюминием, цирконием, и ванадием в количестве 0,2- 2,0% от массы металла, после растворения которых вводят известь и образовавшийся шлак раскисляют порошком алюминия в количестве 2-Ц кг/т металла до содержания окислов титана в шлаке .

2.Способ поп.1, отличающийся тем, что отходы сплавов титана содержат 3,0-6,5% алюминия, 0,3-0,7% циркония, 1,0-2,5% ванадия, остальное - титан.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что отходы сплавов титана присаживают в ковш, а выпуск шлака в ковш производят после слива металла.

Основные данные no

Т а б я и ц 1

технологии «плавки титаносолерюлих, корроэионностойких сталей 50 т дуговой печи Ияорский завод

Суцность изобретения: в качестве алюминия и титансодержащих материалов присаживают отходы сплавов титана, содержащие 3,0-6,5% алюминия, 0,3-7,0% циркония, 1,0-2,5% ванадия, остальное - титан, в количестве 0,2- 2,0% от массы металла. После растворения отходов вводят известь, и шлак раскисляют порошком алюминия в количестве 2-4 кг/т металла до содержания окислов титана в шлаке . 2 табл.

Изаестиый

XH5Q7

Основные данные по Луговой печи ПО

Таблица 2

качеству листов титаиосолерварих коррозионностойких сталей, выплавленных в 50 т Ияорский завод по предложенному способу

Известный

25

О.ООС 0,011 3.0

3,5

50

62