Способ производства азотсодержащей стали Советский патент 1976 года по МПК C21C5/52 C21C7/00 

Изобретение относится к черной металлургии.

Известна выплавка нержавеющих сталей, легированных азотом, заключающаяся в том, что легирование металла азотом от 0,1 до 0,8% производят путем присадки в металл азотированных ферросплавов: феррохрома, ферромарганца, металлического марганца 1J. Недостатки такой выпл.авк-и - .применение дефицитных и дорогостоящих азотированных ферросплавов, необходимость глубокого предварительного .раскисления металла для эффективного усвоения азота и, следовательно, наличие высоких удельных расходов раскислителей, сложность осуществления технологического процесса. Например, температуру металла до начала ввода азота ограничивают 1430°С (в противном случае происходит выделение азота из металла).

Известен способ азотирования жидкого металла, который заключается в том, что металл во время выпуска в ковш продувают через газопро.ницаемое по всей ллощади днище газообразным азотом и его секундный расход в продолжении всего выпуска непрерывно увеличивают пропорционально уровню наполнения ковша металлом 2. При продувке газообразным азотом на поверхности газового пузыря адсорбируются поверхностно-активные элементы, такие как кислород и сера.

снижающие эффективность азотирования всей плавки в целом.

.Известен способ производства стал.и с повышенным содержанием азота, заключающийся в расплавлении шихты, окислении примесей, скачивании шлака, выпуске полупродукта в ковш, смешении полупродукта с легирующим расплавом, насыщенным азотом, выплавленным Б другом сталеплавильном агрегате по технологии, включающей расплавление шихты, наведение восстановительного шлака, легирование, выпуск легирующего расплава в ковш, продувку расплава газообразным азотом 3. В процессе реализации этого способа используются два сталеплавильных агрегата: один для выплавки легирующего расплава, другой для выплавки полупродукта, причем возникают трудности в организа.ции синхронной работы этих агрегатов. Необходимость последующего разбавления уже насыщенного азотом легир.ующего расплава полупродуктом, как правило, имеющим в несколько раз большую массу и объем, значительно снижает эффективность азотирования всей выплавки в целом .

Цель изобретения - достижение содержания азота в стали 0,01 -1,0%, улучшение ее качества, увеличение производительности сталеплавильного агрегата, снижение трудоемкости процесса выплавки и себестоимости азотсодержащей стали.

Сущность способа заключается в расплавлении щихты, окислении примесей, обновлении и скачивании окислительного шлака, легировании, выпуске металла в ковш, раскислении и продувке его в течение 2-25 мин восстановительной рафинировочной смесью, содержащей 0,3-7 кг магния на тонну стали Б смеси с железным порощком, в струе азота с последующей продувкой одним азотом в течение 2-15 мин с расходом азота 0,1-2,5 л на тонну стали в контролируемой атмосфере азота с давлением 0,8-5 ат.

Обработка расплава порощкообразным магнием, который обладает сильным химическим сродством к кислороду и сере, и железным порощком, который повышает отвод тепла из зоны реакции окисления примесей, уменьшает окисленность расплава и снижает содержание серы в нем, что повышает скорость абСОрбциИ азота металлом. За счет создания парциального давления азота над жидким расплавом повышается растворимость азота. Обработка расплава магнием в струе азота способствует образованию нитридов магния.

Ниже приведены варианты осуществления предлагаемого способа, не исключающие других вариантов в объем-е предмета изО:бретения, при выплавке марок 17Г2САФ и ОХ18Н5Г12АБ.

(Пример 1. В дуговую печь емкостью, .например, 100 г загружают шихту и расплавляют ее на максимальной мощности трансформатора с подвалкой шихты и присадкой извести 3,5 т и железной руды 2-2,5 т. В процессе расплавления шихты и в период кипения металла производят периодическое обновление окислительного шлака, что позволяет наиболее полно провести дефосфорацию металла. При содержании в металле фосфора не более 0,01 и углерода 0,15% скачивают окислительный шлак, легируют марганцем, выпускают металл в ковш, раскисляют алюминием, при этом температура металла 1600-1620° С.

Ковш с металлом накрывают крышкой или помещают в специальную камеру. Свободную полость ковша или специальной камеры заполняют азотом под давлением 0,1 - 1,2 ат и металл продувают механической смесью магния с железным порошком, вводимой в струю азота.

Продувку твердым и газообразным реагентами производят в течение 10-12 мин с расходом магния 4 кг/т, затем металл продувают одним газообразным азотом еще в течение 10 мин. При этом общий расход азота составляет 0,5 .

lOo окончании продувки магнием или с начала чистой продувки одним азотом присаживают ферромарганец, ферросилиций и феррованадий в количествах, необходимых для получения в готовой стали 1,5% кремния, 0,9% марганца и 0,12% ванадия.

После продувки металла его поверхность засыпают порощком магнезита и затем металл разливают.

Пример 2. В дуговую печь емкостью, например, 100 т загружают шихту, состоящую из отходов, кг: хромистой стали (Б-18) 68000, ПОДШИПНИКОВОЙ стали (Б-3) 13000,

никеля 5000, углеродистой стали 10000, расплавляют на максимальной мощности трансформатора, производят окисление примесей и углерода, легирование металла ферромарганцем в количестве 12000 кг, скачивание окислительного шлака и выпуск расплава в ковш при 1730-1750° С.

Далее ковш устанавливают в вакуумную камеру и при остаточном давлении 0,5-30 лж рт. ст. расплав продувают газообразным кислородом в течение 15 мин. Затем насос отключают, металл раскисляют алюминием, ковш накрывают крышкой или помешают в специальную камеру. Свободную полость ковша или специальной камеры заполняют

азотом под давлением 1,0-1,1 ат и металл продувают гранулированным магнием в струе азота в течение 12-15 мин с расходом магния 5 кг/т. Затем металл продувают азотом в атмосфере азота еще в течение 12-15 мин

с расходом азота 0,5 . В процессе продувки чистым азотом в металл вводят ферроцерий (0,5 кг/т) и ферробор (на 0,002%). По окончании продувки поверхность металла покрывают порошком магнезита и сталь разливают.

Пизкое содержание серы и кислорода в металле, модифицирующее действие магния, а также образование нитридов магния позволяют повысить качество металла, в частности

повышается предел хладноломкости конструкционной стали, увеличивается пластичность в (3-4 раза) и улучшается коррозионная стойкость нержавеющих марок стали. Исключение восстановительного периода

(1 -1,5 ч) позволяет увеличить производительность сталеплавильного агрегата, напри535

мер 100-тонной печи, на - - Х100% 30%

О

Все вышеперечисленцые факторы, а также экономия шлакообразующих и сравнительная дешевизна порошков магния и железа позволяет снизить себестоимость стали. Экономический эффект от внедрения новой технологии может составить около 1,5 руб на тоину стали.

Формула изобретения

1. Способ производства азотсодержашей стали, включающий расплавление шихты, окисление примесей, обновление и скачивание окислительного шлака, легирование, выпуск расплава в ковш, раскисление, продувку азотом, отличающийся тем, что, с целью достижения содержания азота в стали 0,01 -

1,0%, улучшения ее качества, увеличения производительности сталеялавильного агрегата, снижения себестоимости стали, после раскисления над .расплавом в ковше создают атмосферу из азота с давлением 0,8-5 ат, в расплав вводят в течение 2-25 мин порошкообразный магний 0,3-7 кг на тонну стали в смеси с железным порошком в струе азота, а затем в течение 2-15 мин расплав продувают только азотом с расходом 0,1-2,5 м на тонну стали.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю ш, и и с я тем, что в расплав вводят порошкообразную смесь магния и железного порошка, содержашую 5-95% магния.

3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что легирование металла ферросплавами осуш,ествляют перед продувкой смесью магния и железного порошка.

4.СпосОб по пп. 1, 2 и 3, о т л и ч а юш и и с я тем, что обработке подвергают металл после вакуумного обезуглероживания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1.Г. М. Бородулин, Е. И. Мошкевич «Нержавеюш,ая сталь, М., Металлургия, 1973 г., стр. 183-186.

2.Авт. св. СССР № 381692, М. Кл.2 С 21 С 7/00, 1971 1Г.

3.Авт. св. СССР № 371278, М. Кл. С 21 С 5/52, 1970 г. (прототип).