Способ производства нержавеющей стали Советский патент 1978 года по МПК C21C5/52 C21C7/00 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству нержавеющих сталей. Известен способ выплавки нержавеющей стали с низким содержанием углерода 1 . Способ заключается в том, что продутый кислородом в конвертере нераскисленный металл выпускают в ковш и помещают в вакуумную камеру, где проводят окислительное- вакуумирование с продувкой металла кислородом при пониженном парциальном давлении окиси углерода. Для достижения минимальных концентраций углерода до или во время вакуумирования добавляют в стехиометрическом количестве носители кислорода, например железную руду. Далее металл корректируется легирующими и рас кислителями. Однако при вакуумном обезуглерожи вании до весьма низких содержанийуглерода не создается условий для десульфурации металла. Наиболее близким к предлагаемому является способ производства нержаве ющей стали с применением вакуума 2} Способ производства нержавеющей стали в сталеплавильном агрегате пред усматривает расплавление шихты, окис ление примесей, продувку расплава кислородом, легирование, выпуск металла в ковш, вакуумирование металла с продувкой кислородом сверху, раскисление кусковым алюминием, продувку аргоном или злектромагнитное перемешивание металла . При таком способе наблюдается высокое содержание серы и неметаллических включений в готовой стали. Кроме того, необходимо проводить дополнительные присадки извести для проведения десульфурации, что увеличиваема;, время пребывания металла в печи. Целью изобретения является осуществление эффективной десульфурации при производстве нержавеющих марок сталей, увеличение производительности сталеплавильного агрегата за счет сокращения времени, необходимого на проведение десульфурации, уменьшение расхода шлакообразующих, снижение себестоимости стали. Это достигается тем, что после вакуумного кислородного обезуглероживания металл продувгиот порошкообразной смесью магния, ферросилиция и.технического железа при соотнесении (1-6): (1-8) : (О, 5-7) г гфй этс порошкообразЙую смесь подают ia струе инертного гзза в течение 3-20 мин на глубину 0,20,8 высоты расплава.

В результате обработки расплава магнием, обладающим большим химическим средством к кислороду и сере, содержание последних , снизится соответственно до 0,004 и 0,015 %. Кремний, вводимый в виде ферросилиция, способствует увеличению рас- творимости магния и ошлаковыванию сульфидов магния. Железный порошок вводится для повышения отвода тепла из зоны реакции окисления примесей. Пример 1.При выплавке стали марки Х18Н10 проводят расплавление шихты, состоящей из отходов: хромистой стали {Б-18) 68000 кг, подшипнико вой стали (Б-3) 15000 кг, углеродистой стали 10000 кг, феррохрома 10000 кг, никеля 10000 кг. Затем осущестБЛяют окисление примесей (продувка расплава кислородом в течение 30 мин) до содержания углерода 0,25-0,30%, корректировку химического состава и легирование ферромарганцем в количест ве2700 кг и выпуск расплава в ковш при 1730-1750°С. Ковш устанавливают в вакуумную камеру и при остаточном давлении 0,530 мм рт.ст. расплав продувают кислородом с давлением .на выходе из фурмы 14-15 атм в течение 15 мин. Металл накрывают крышкой или помещают в специальную камеру. Создают инертную атмосферу над Meталлом и продувают его порошкообразным алюминием в струе инертного газа (аргона) в течение 1 мин с расходом алюминия 3 ,кг/т. После продувки алюми нием металл обрабатывают смесью порошков магния, ферросилиция и технического железа с расходом магния 1 кг/т, ферросилиция 1 кг/т и технического железа 0,5 кг/т, -которую пода ют в токе аргона в течение 2 мин на глубину 0,8 высоты расплава, а затем продувают только аргоном в течение 5 мин. Пример 2.Выплавку стали ведут по примеру 1,но порошкообразный алюми НИИ подают в струе инертного г.аза в течение 1 мин с расходом 0,5 кг/т, с последующей продувкой порошкообразной смесью, состоящей из 6 кг/т Mg,8 кг/т Fe3i и 7 кг/т Ре, в течение 19 мин на глуби ну 0,4 высоты расплава с дальней шей обработкой одним инертным газом в течение 1 мин. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение нержавеющих ст лей с содержанием серы не более 0,015 кислорода не более 0,005% (по примеру 1) и 0,010%S, 0,003%О(п6 примеру 2) при одинаковом исходном содержании се ры и кислорода Перед обработкой порош кообразными элементами.

Данный способ производства позволит отказаться от кусковых раскислителей, например алюминия, снизить расход извести и увеличить производительность сталеплавильного агрегата на 10% за счет сокращения времени пребывания металла под окислительным шлаком в печи. Все это позволит снизить себестоимость стали на 0,5 руб/т. Предложенное соотношение элементов смеси, время продувки, глубина погружения фурмы и последовательность операций являются тем необходимым и достаточным ус/говием для обеспечения максимального усвоения активных компонентов, обеспечения безопасности ведения процесса, заданного химического состава стали, чистой по неметаллическим включениям. Предлагаемый диапазон использования магния в смеси Wg ; PeSi-Ге о бусловлен необходимостью иметь в стали гарантированное содержание серы и кислорода в металле в соответствии с требованиями ГОСТ или ТУ (нижний предел по Mg), а также возможностью получения в стали минимального содержания серы в случае высокого содержания серы перед выпуском плавки (верхний предел). Диапазон иЪпользования FeSi в порошкообразной смеси Mg: Ре 3 i : Ре необходим для повышения растворимости Mg и ошлаковывания сульфидов магния. Верхний предел поГеЗ необходим в случае использования магния в смеси по верхнему пределу. Дальнейшее увеличение FeS при данном количестве магния не улучшает результата. Нижний предел noFeSi необходим при использовании магния по нижнему пределу. Верхний предел по железу в вышеприведенной смеси необходим для обеспечения максимального отвода тепла из зоны реакции, а также в случае использоваHHHFe i по нижнему пределу для обеспечения взрывобезопасности ведения процесса, так как железный порошок в данном случае используется как разбавитель. Длительность продувки определяется различной возможностью ведения технологического процесса данной установки и обеспечения вйрывобезопасности при продувке. Три минуты для продувки необходимы в случае, когда установка работает при использовании всего газаносителя на аэрацию и при использовании смеси Mg: PeSi:Ре, содержащей Mrf по нижнему пределу, и 20 мин, когда установка работает с использованием 20% газа-носителя на аэрацию и 80% на транспортировку для случая использования смеси Mg , содержащей Mg по верхнему пределу, Глубина погружения фурмы должна обеспечить минимум выбросов металла из ковша и максимальный коэффициент

использования активного компоиента в смеси MjjiPeSitPe {нижний предел для Обычных сталеразливечных ковшей, верхний предел для специальных ковшей с наращенным кожухом).

Фогякула изобретения

Способ производства нержавеющей стали в сталеплавильном агрегате, включающий расплавление шихты, окисление примесей, продувку расплава кислородом в печи, легирование, выпуск расплава в кОвш, вакуумирювание с продувкой кислородом сверху, раскисление, продувку аргоном, отличающийс я тем, что, с целью повышения качества металла, увеличения производительности сталеплавильиого агрегата.

снижения себестоимсстн, после вакуумного кислородного обезуглероживания металл продувают порошкообразной смесью магния, ферросилиция и технического железа в сротношении (1-6):(1-8): :(0,5-7),при этом порошкообразную смесь подают в струе папертного газа в течение 3-20 мин на глубину 0,2-0,Я высоты расплава.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1 .Ийкидт М. и др. Производство высоколегированных специальных сталей в кислородном конвертбре.-Черные металлы ,1968, 4, с. 5-7.

2.Балдаев Б.Я. и др. Примененме вакуума при производстве нержавеющих сталей.- Сталь, 1973, I 10,с.898901.