Способ выплавки низкоуглеродистых высокопрочных сталей мартенситностареющего класса Советский патент 1977 года по МПК C21C5/52 

Введение в расплав ферромолибдена (5- 20 кг/т) и известняка (3-17 кг/т) в момент достижения указанной концентрации углерода обеспечивает снижение темиературы на заключительнол этаие окислительиого рафннирования безхромистого расплава до 1680- 1720°С, а в случае хромсодержащего расплава-до 1790°С.

Анализ экспериментальных данных, полученных на иервых опытных плавках, позволяет установить, что введение указанных компонентОВ на более ранней стадии окислительного рафинирования не обеспечивает л елаемого технологического эффекта, .поскольку расплавлеине ферромолибдена и разложение известняка происходит значительно раньше интенсивного развития экзотермических реакцнн окисления железа и хрома ванны. Введение ферромолибдена и известняка в предлагаемых количествах позволяет стабилизировать температуру ванны, т. е. снизить ее на 40-50°С, и навести оптимальное количество шлака (2-3%). Увеличение количества присаживаемого ферромолибдена недопустимо в связи с опасностью загрязнения металла вредными примесями, в частности кремнием, а введение большего количества известняка приводит к увеличению количества -шлака.

Пример 1. Выплавка высокопрочной конструкционной стали мартенситно-стареющего класса. Выплавку производят в основной пятитонной электродуговой печи, футеровка которой выполнена без использования каменноугольной смолы, пека и жидкого стекла. В качестве шихтовых материалов применяют железо, чистое по содержанию- фосфора и серы, собственные отходы и соответствующие легирующие элементы (кобальт, ферромолибден, металлический титан).

В завалку дают железо, никель, кобальт, собственные отходы и электродный бой из расчета получения углерода по расплаву 0,4- 0,5%. После полного расплавления металла и рудного кипа при получении в металле 0,ООЭ% Р шлак скачивают, на голый металл присаживают дробленную известь в количестве 8 кг/т и при температуре металла 1580°С начинают окислительную продувку металла кислородом. Продувку ведут через футерованные трубки диаметром 3/4 при давлении кислорода 9,5 ати с расходом 2 м /т-мин. При получении в металле 0,025% С, что фиксируется по характеру выбивания пламени в надсводовом пространстве, окислительную продувку прерывают. Температура металла при этом 1710°С. Содержание закиси железа в шлаке к этому моменту достигает 23%. После присадки ферромолибдена (10 кг/т) и известняка (8 кг/т) окислительную продувку продол кают в течение 4 мин до получения в металле 0,012% С. Температура металла к концу окислительной продувки 1720°С, а содержание закиси железа в шлаке 42%, что на 25-30% ниже обычно наблюдаемых содержаний ее в шлаке. По окончании продувки

производят легирование металла кооальтом и никелем. Общий вес легирующей присадки не превышает 15% от общего веса металла. После расплавления легирующей добавки л скачивания окислительного шлака на открытый металл задают и нттангах алюминий на 0,10% и металлический кальций -на 0,03%. Доводку металла до заданного химического состава производят лод. известково-глиноземистым шлаком, полученным после присадки мелко дробленной извести и диффузионного раскисления алюминиевым порошком. За 15 мин до выпуска в виде лигатуры подают цирконий на 0,05% его угара. За 10 мин до

выпуска при отключенной печи и температуре 1615°С присаживают металлический титан. В период расплавления титана присаживают ферробор на 0,003% без учета его угара. Перед выпуском металл раскисляют металлическим кальцием. Выпуск металла в ковш производят вместе со шлаком.

Пример 2. Выплавка высокопрочной нержавеющей стали мартенситно-стареющего класса. Металл выплавляют в основной пятитонной электродуговой печи. В качестве шихтовых материалов используют железо, чистое по сере и фосфору, собственные отходы в количестве 30% от веса металлической шихты, электролитический никель, ферромолибден,

металлический хром и титан. В завалку задают железо, никель и отходы собственной марки. Электродный бой подают на подину из расчета получения после расплавления содержания углерода не менее 0,4%. В конце расплавления шихты в жидкий металл присаживают ферромолибден в количестве 28 кг/т. После полного расплавления при температуре металла 1590°С скачивают шлак начисто, присаживают дробленную известь в коли-честве 7,5 «г/т и, нагревая металл до 1650°С, приступают к окислительной продувке ванны кислородом через футерованные трубки диаметром 3/4. Давление кислорода 10 ати; расход 2 м /т-мин.

При получении в металле концентрации углерода, равной 0,062%, что фиксируется по характеру выбивания пламени в надсводовом пространстве, окислительную продувку прерывают. Температура металла к этому моменту 1750°С. После присадки ферромолибдена (10 кг/т) и известняка (8 кг/т) окислительную продувку продолжают в течение 4 мин до получения в металле 0,015% С. Температура металла к концу окислительной продувки

1790°С.

По окончании продувки производят легирование раснлава хромом, предварительно раскисляют ванну кусковым алюминием на 0,62%. В период расплавления легирующей

добавки присадками тонкосеянного алюминиевого порошка производят восстановление из шлака хро.ма, очисляющегося за период продувки. После расплавления хрома щлак скачивают начисто и заводят новый известковоглиноземистый шлак, под которым производят доводку металла до заданного химического состава. За 15 глин до выпуска присаживают е Л1-ую лигатуру. За 10 мин до выпуска при 1620 С присаживают титан. в период расплавления титана печь отключена. В это время дают ферробор, а перед самым выпуском раскисляют металл кальцием. Выпуск металла в ковш производят со шлаком. Химически состав и механические свойства сталей ЗП637 и ЗП678, .выплавленных по предлагаемому способу и подвергнутых вакуумно-дуговому переплаву, удовлетворяют требованиям технических условий на эти стали. Предлагаемый способ позволяет снизить потери металла на угар до 8%, стабилизировать температурный режим окислительного рафинирования расплава, что создает благоприятные условия для использования хромсодержащих отходов при выплавке высокопрочных нержавеющих сталей мартенситно-стареющего класса с низким содержанием углерода и кремния (не более 0,03% С; не более 0,15% Si). Экономический эффект от внедрения в производство разработанного способа составляет около 10 тыс. руб. в год. 6 Формула изобретения Способ выплавки -низкоуглеродистых высокопрочных сталей мартенситно-стареющего класса, включающий расплавление шихты, глубокое окислительное рафинирование расплава, например кислородную продувку, и доводку металла под быстроформирующимся известково-глиноземистым шлаком, отличающийся тем, что, с целью стабилизации температурного режима окислительного рафинирования расплава, уменьшения потерь металла на угар, использования собственных отходов и снижения себестоимости сталей, окислительную продувку металла прерывают при достижении концентрации углерода в ванне 0,02-0,08%, .в расплав вводят 5-20 кг/т ферромолибдена и 3-17 кг/т известняка и продолжают окислительное рафинирование металла до получения содержания примесей, обеспечивающего марочный химический состав. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Бородулин Г. М., Мошкевич Е. И. Нержавеющая сталь. М., Металлургия, 1973, с. 172. 2.Лактионов П. В., Филлипов С. И. и др., журнал «Сталь. М., Металлургия, 1971, № 9, с. 807-810.