Способ выплавки стали Советский патент 1976 года по МПК C21C5/52 

Наиболее эффективно способ может быть использован на металлургических и машиностроительных дредприятиях для получения сталей применительно к изделиям, работающим ;при ловышенном износе в области знакопеременных нагрузок, высоких давлений и переменных температур (подшипниковые и валковые марки стали).

Из:вестен способ выплавки стали для валков в элек тро1печи, при котором шихту распла)вляют и начинают окислительный период плавки, в течение этого .периода ванна интенсивно килеть. После окончания окислительного периода и скачи1ван:ия окислительного шла|ка -наводят ,новый известковый шла-к. В печь подают карбидную смесь: известь, плавиковый шпат и кокс и проводят раскисление металла. По получении карбидного шлака в расплавленный металл вводят докрасна нагретый феррохром. За 15 мин до выпуска стали вводят кусковой ферросилиций 1.

Недостатками данного способа получения стали являются трудоемкость лроцесса, длительность рафинировочного периода и необходимость использования высококачествен-ных шихтовых материалов.

Известен способ выплавки стали, жоторый включает расплавление шихты, окислительный и восстановительный периоды пл.авки 2. Этот способ предъявляет повышенные требоваяия ,К шихтовым .материалам, отличается значительной длительностью процесса выплавки стали и не обеспечивает достаточно высокого качества металла из-за наличия в нем

газов (водород и азот), а также большого количества неметаллических включений.

Наиболее близким к .предлагаемому по технической сущности является способ получения стали для валков холодной прокатки, при котором шихтовыми материалами служат железный лом, стальные отходы собственного производства и высококачественный чугун. После расплавления шихты проводят окислительный лериод .плавки, который заканчивается

получением необходимого содержания фосфора в металле и скачиванием шлака. Рафинирование начинается наводкой нового шлака из извести и плавикового шпата. После образования такого шлака его раскисляют алюминиевым nopomiKOM и молотым коксом. После образования карбидного шлака металл легируют хромом. После выдерж1ки карбидный шлак переводят в белый, присаживая молотый ферросилиций. Перед выпуском вводят алюминий 0,3 кг на тонну 3.

Для получен-ия таким способом качественной стали необходимо и.меть высококачественные шихтовые и вспомогательные материалы вследствие высоких требований к низкому содержанию серы в готовом металле. Кроме того, недостаток этото способа - длительность и строгое Соблюдение технологии рафинировочного .периода главки металла, так как лимитирующим звеном данной технологии является процесс десульфурации металла, который таротекает диффузионно я поэтому очень медленно. В готовом 1металле имеется большое количество неметаллических включений и газов: азота и водорода. Наличие последнего вызывает образование «флакенов, приводящих к браку отлиаок и пойовок. Цель изобретения - повышение стойкости, надежности и долсоеечности особо ответственных деталей машиностроения, какими являются лрокатные валки и подшипники, а также улучшение обрабатызаел ости стали, что повышает производительность труда. Для этого ,по предлагаемому способу ,вынла,вки сталей, содаржаш,их углерода 0,5-1,5 вес. % и хрома 1 -10 :зес. % п легированных марганцем, кремнием, ванадием и молибденом, В|КЛЮчаюш,1ему распла|ВЛение шихты, окислительный и восстановительный периоды плавки, после скачивания окислительного шлака металл раскисляют глубинно-кусковым алю.минием 0,2- 0,5 кг па тонпу, .восстановительный период проводят под глиноземистым шлаком, диффузио.нное :раакисление (Которого проводят углеродом п кремнийсодержащими раскислителями, причем легирование сталп хромом и серой пр0;водят сразу после наведения восстановительного шлака с получением серы в готовом металле 0,03-0,1% и окончательно раскисляют алю:миниеМ в количестве 0,015- 0,03 кг на тонпу. Данный способ выпла.вки сталн позволяет повысить стойкость, надежность и долговечность изделий и улучшить обрабатываемость стали за счет содержания 0,03-0,1% серы в готовом металле. Вышеприведенное содержаНие серы было проверено при статической обработке влияния различных металлургических и технологических факторов на стойкость валков холодной н.рокатки. Благотворное влияние сульфидов объясняется тем, что -оксидные включения в металле «охватываются сульфидами. Так как оксидные включения имеют малый коэффициент расширения, то 1растягиваюш,ие напряжения образуются по соседству с такими включениями при сжатии стали при закалке. Коэффици е.нт расширения Сульфида марганца является больше той величины, которая соответствует обш,ей величине сжатия стали при закалке. Это противодействует образованию трещин и, следовательно, создает тенденцию к павышению износостойкости. В связи с тем, что в данном случае пет необходимости удалять серу, а наоборот, необходимо .производить легировапие стали серой, а также обеспечить наименьшее значение содержания кислорода в металле, так как толькю в этом случае качество изделий из готового металла наилучшее, восстановительный период плавки имеет существенные отличия. Отпадает необходимость иметь известковые шлакн, которые хорошо удаляют серу, но газопроницаемы и поэтому за .период десульфурации .металл насыщается водородом и азоНеобходимость иметь минимальное количество кислорода ;в .готовом металле предусматривает глубинпое раскисление алюминием в количестве 0,2-0,5 кг па тонну сразу после скачивания шлака о.кислительного периода. Такое большое количество вводимого алюминия связано с тем, что .в процессе окислительного периода металл насыщается кислородом. |Проведение восстановительного периода под глиноземистым шлаком, диффузионное раскнслание которого проводят углеводородом и крамнийсодержащими раскислителями, способствует уменьшению газонасыщенности металла. После наведения глиноземистого шлака проводят легирование стали хромом и серой с получением серы в готовом Металле 0,03-0,1%. Лимитирующим звеном восстановительного периода .данного способа выпла.вки стали является растворение хрома, которое .протекает значительно быстрее, чем в обычНом способе выплавки стали. Металл, полученный данны м способом, более чист по неметаллическим включениям. Окончательное раскисление проводят алюминнем, вводимым в количестве 0,015-0,03 кг на тонну. Такое .количество вводимого алюминия объясняется тем, что большое количество алюминия было введено в период глубинного раскисления. Пример. Выплавка стали марки 9Х2М.Ф для валков холодной ирокатки с серой 0,05% в .30-тонной электропечи. .Шихтовку составляли из 10% чистовой стальной стружки, Й5% отходов цеха металлоконструкций, 15% электронечного лома и 50% крупиого лома (отходы куанечно-етрессового цеха и стального литья) из расчета получения углерода в ванне .по распла.влении не ниже 1%. ЗлектрОпечной лом как и вся шихта 1не должен содержать вредных примесей, цветных металлов, чугунного боя и не должен быть проржа.вленным. С целью лучшеюо проведения периода дефосфорадии в завалку давали 1,5% извести и 1% железной руды от веса .плавки. Расплавл.ение металла вели на максимальном электрорежиме. Для ускорения процесса плавления производилось трехкратное п.оворачивание ванны. В окислительный период плавки подводимая мощность регули.руется в соответствии с температурой (металл.а. Руду и известь давали рав.номерными порциями в течение ВСегоокисл.ительного периода в количест1ве, обеспечивающем интенсивное кипение ванны. Затем вводили ферромолибден. В период кипения

шлак был основным, ланистым, жидкоподвижным и самотеком сходил через поры ра-бочего окна. СжорОСть .выгорания углерода составляла 0,4% в час. К Концу окислительного периода содержание фосфара в готовом металле составляло 0,015%. Общая продолжительность периода 75 мин.

После скачивания оки-слительного шлака налисто IB жидкий металл лодазали кусковой алюминий 0,35% и расчетное количество фер рованадия, затем шамотный порошок 2% от веса металлической садки. Для быстрого расплавления шлаковой смеси печь включали на максимальную мощность, а мосле расплавления шлака Переключали на режим, обеспечиБающий достаточную жидкотекучесть шлака.

На шлак подавали раокислители: смесь порошков ферросилиция и 1кокса. После наведения глиноземистого щлака в печь вводили прокаленный феррохром . и сер-нистое железо из расчета получения в готовом металле необходимого количества хрома ц серы 0,05%. После растворения хрома (40 мин) производили слив металла в ковш, на дно которого помещали алюминий 0,03 кг иа тонну. Из «овша металл разливали по изложницам.

В ранее известных способах рафинировочный период составляет 1 ч 20 мин-1 ч 45 мин. Предлагаемый способ позволяет сократить период рафинирования, уменьшить газонасыщенность Металла и количество неметаллических включений, сократить затраты электроэнергии и повысить производительность сталеплавильных печей.

6

Формула изобретения

Способ выплавки стали для лрокатных валков и подшипни1ков, включающий расплавление шихты, окислительный и восста-новительный периоды -плавки, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости изделий, улучщ-ения их механической обрабатываемости и повыщения .производительности сталеплавильных агрегатов, после окислительного периода скачивают шлак, затем металл раскисляют глубинно-кусковым алюмяннем 0,2-0,5 кг на тонну металла, восстаиовительный ;период проводят иод глилозамистым шлаком, раскисление которого проводят углеродом и кремнийсодержащими раскислителями, причем легирование стали хромом и серой проводят сразу после наведения восстановительнОШ шлака с .получением серы в готовом металле 0,03-0,1% и окончательно раскисляют алюминием 0,015-0,03 кг на тонну металла.

Источники йнфор;мации, принятые во внимание 1При эк спертизе:

1.А. П. Карманов «Производство валков холодной П1р01катки, Металлургиздат, 1962 г. стр. 24.

2.Б. П. Ладыженский и др. «Выплавка стали в машиностроении, изд. «Металлургия, 1968 г. стр. 80.

3.В. Н. Новикова «Валки листовых станов холодной прокатки, нзд. «Металлургия, 1970 г. стр. 24.