Одношлаковый процесс выплавки нержавеющих стелей Советский патент 1978 года по МПК C21C5/52 

(54) ОДНОШЛАКОВЫ НЕРЖАВЕЮЩ Изобретение относится к электрометаллургии стали и может быть использовано при выплавке легированных сталей в основных дуговых печах. Способы выплавки нержавеющих сталей в основных дуговых печах переплавом отходов с применением газообразного кислорода одношлаковым процессом предусматривают восстановление окислительного шлака в печи и проведение доводки металла под восстановленным известково-силикатным шлаком с последующим раскислением стали в печи или в ковше. Известен способ выплавки нержавеющих сталей в основных дуговых печах переплавом отходов с применением кислорода одношлаковым процессом, заключающийся в том, что. с целью повышения извлечения хрома и сокращения длительности плавки,после продувки расплава кислородом в печь присаживают до ввода феррохрома известь (25-35 кг на 1 т расплава), кусковой 45%-вый ферросилиций в количестве 28-50 кг/т; во вре.мя плавления феррохрома и в дальнейщем шлак раскисляют порошком 65%-ного ферросилиция (8 кг/т); после расплавления феррохрома металл раскисляют в печи кусковым алюминием (1 кг/т); конечное раскисление металла производят алюминием (1 кг/т), присаживаемым на струю при РОЦЕСС ВЫПЛАВКИ ТАЛЕЙ выпуске плавки или в ковш вместе с ферротитаном перед выпуском плавки. Повышение расхода извести до 35 кг/т и раскислителей до 50 кг/т позволяет получить перед выпуском плавки достаточно раскисленный шлак, в котором суммарное содержание окислов железа, марганца и хрома составляет 7-12°/о, а сквозное извлечение хрома при выплавке нержавеющих сталей без скачивания окислите.1ьного шлака повышается на б- 12 отн.о/с. Однако при таком способе выплавки нержавеющих сталей увеличение расхода извести до 35 кг/т для повыщ-ения основного шлака способствует значительному насыщению металла водородом (особенно в летнее время года) и увеличению отбраковки металла по поверхностным дефектам, в результате чего допускаются сушественные потери дорогостоящего металла в стружку при переобдирке проката; снижается производительность печи на 10-20 мин за счет удлинения периода шлакообразования. Большой расход кремнийсодержаших раскислителей (28-50 кг/т) увеличивает содержание кремния в металле до 0,70-0,80%, который существенно понижает пластические свойства нержавеющих сталей и увеличивает отбраковку металла на первом переделе по «рванинам.

а при производстве тонкостенных труб - по внутренним «пленам.

Большой расход дефицитного бЗ /о-ного ферросилиция (8 кг/т), необходимость применения дефицитного и дорогостоящего порошкообразного алюминия.

Большая кратность шлака {более 7% от веса металла) с содержанием 7-12% тяжелых окислов снижает усвоение титана с 50-60% до 30-45% и не позволяет обеспечить стабильное получение химсостава нержавеюших сталей с узким пределом содержания хрома и титана особенно при использовании для легирования стали отходов производства металлического титана.

Целью изобретения является улучшение качества стали и снижение расхода дорогостоящих ферросплавов и раскислителей.

Поставленная цель достигается тем, что шлак окислительного периода раскисляют шлаком электротермического силумина в количестве 8,00-10,20 кг на 1 т-расплава при соотношении извести, ферросиликохрома и шлака с силумина 1,00:0,67-0,71:0,66-0,76, шлак дополнительно раскисляют порошком 65%-ного ферросилиция в количестве 2,0 кг/т, и плавку сливают при одновременном легировании в ковше стали титаном и раскислении металла кусковым алюминием (1 кг/т) в отличие от известного способа выплавки нержавеюших сталей одношлаковым процессом, согласно которому после продувки расплава кислородом в печь присаживают известь (25-35 кг/т), 45%-ный ферросилиций (28-50 кг/т), во время плавления феррохрома и в дальнейщем шлак раскисляют порошком 65%-ного ферросилиция (8 кг/т), после расплавления феррохрома металл раскисляют в печи кусковым алюминием (1 кг/т), конечное раскисление металла, не легированного титаном, производят кусковым алюминием (1 кг/т), присаживаемым на струю при выпуске плавки, а стали, легированные титаном, присадкой порошкообразного алюминия (1 кг/т) в ковш вместе с ферротитаном перед выпуском плавки.

В период продувки хромсодержаш,его расплава кислородом окись хрома (СгоОз) образует в шлаке нерастворимые тугоплавкие кристаллы хромшпинелидов состава (СаС), MgO, FeO) , чрезмерно загущаюшие шлаки, а закись хрома (СгО) в силикатной части гетерогенного шлака образует ряд трудновосстановимых силикатов хрома состава типа АСгО, ySiOj. Повышение основности шлака путем увеличения расхода извести до 25-35 кг/т приводит к образованию в реальных условиях электроплавки хромитов кальция типа лСаО, . снижающих реакционную способность шлака. В силу физико-химических свойств глинозем (AlgOs) может одновременно замещать окись хрома в шпинельных группировках, в хромитах кальция и закись хрома в силикатах хрома. Учитывая это, для ограничения возникновения хромсодержащих комплексов и облегчения их разложения необходимо увеличить содержание глинозема в хромистых шлаках при соответствующем уменьшении содержания окиси кальция, а для более полного и ускоренного восстановления из шлака хрома, марганца и железа применять алюминий, продукт которого (AlaOO существенно уменьшает 5 активную концентрацию кремнезема (SiOj) и повьипает раскислительную способность кремния. Введение в состав магнезиально-силикатного хромсодержащего шлака, алюминия, глинозема и криолита в виде шлака электротермического силумина, необходимого количества кремния и окиси кальция позволяет значительно ускорить шлакообразование и создать благоприятные термодинамические и кинематические условия для быстрого и полного восстановления хрома, марганца и железа при совместном раскислении шлака алюминием и кремнием.. Увеличение содержания глинозема (АЬЮ;) до 28-33 вес.% в шлаке, содержашем. вес.%: СаО 28-33, SiO. 28-33, MgO 10-15, способствует эффективному разжижению хромсодержащего шлака. Шлак такого состава при

0 весовых соотношениях SiOo: СаО 1,00: : 0,85-1,00 : 1,00-0,85 имеет температуру плавления 1450-1480°С. Легкоплавкие известковые алюмосиликатные шлаки обладают высокой реакционной способностью инициируют переход серы из металла в шлаковую фазу, обладают

меньшей газопроницаемостью, чем известковосиликатные, способствуют повышению и стабилизации усвоения титана.

Снижение расхода извести в период рафинировки с 25-35 кг/т до 10,5-15,5 кг/т за

Q счет соответствующего увеличения содержания глинозема (А12Оз) в шлаке уменьшает насыщение металла водородом.

Шлак электротермического силумина содержит ингредиенты в соотношениях, вес.%: алю.миний 25; кремний 8; глинозем 55, криолит 5;

остальное железо, марганец и титан до 100. Введение на щлак окислительного периода шлака силумина и ферросиликохрома с добавкой извести ускоряет шлакообразование, обеспечивает снижение активности кремнезема и повышает раскислительную способность кремния, в результате чего содержание окислов хрома в щлаке через 10-12 мин после ввода раскислителей снижается с 28-35 вес.% до 3-4 вес.%.

Дополнительная обработка шлака порошком 65%-ного ферросилиция позволяет довосстановить из цдлака хром, марганец, железо и поддерживает достаточную его жидкоподвижность до выпуска плавки. При этом содержание кремния в металле устойчиво сохраняется в пределах 0,25--0,35%.

0 Расходы шлака силумина, ферросиликохрома и порошка 65%-ного ферросилиция зависят от фактического содержания в шихте лекоокисляющихся элементов, состава футеровки печи и окисленности расплава после продувки его га5 зообразным кислородом.

При выплавке нер: ;авеющих сталей переплавом отходов с применением кислорода в основных электропечах, имеющих хромо-магнезитовую футеровку свода и стен, магиезитохромитовую подину, после продувки-расплава, со0 -держащего вес./о: хром 8,0-14,0; марганец 0,3-2.0; кремний 0.3-0,5; железо 70,5-91,0, образовави ийся шлак содержит, кг/т расплава: СгоО, 6,5-9,4; СгО 5,3-6,8; МпО 3,1-3,7; FeO 3,6-2,8; SiOo 2,5-3,2; MgO 3,6-5,2; AloO, 0,2-0,5; CaO 0,4-0,5; другие окислы 0,4-0,9. При коэффициенте использования кре мния для раскисления шлака и металла равном 0,85 для полного восстановления железа, марганца и хрома из окиси .хрома и для введения в сталь 0,25-0,35 вес.°/о кремния суммарный расход его по стехиометрическому расчету составляет, кг/т расплава: (2:&-3,6) (3,1 - 3,7). (6..5-Я4)/л5-35;Г 5.0 + Тб 6,7-8,7 Для восстановления хрома из закиси хрома расход шлака силумина при коэффициенте использования алюминия равном 0,7 составляе кг/т: Mr||l 10QiiOO 8 00-10,20; Расход феррбсиликохрома, содержащего 50 вес.% кремния, с учетом кремния, внесенного силумина, порошком 65%-ного ферросилиция и малоуглеродистым феррохромом, составляет, кг/т расплава: (6,7-8,7)-С3,1-3,3)-100 7,оя Подтвержденные практикой рекомендованные расходы извести, ферромиликохрома и шлака силумина, удовлетворяющие условиям полного восстановления хрома и получения легкоплавкого, реакционноспособного шлака при минимальной его кратности обосновываются расчетом. При содержании хрома в штанге в пределах 8,0- 14,0 вес./о расходы шлака электротермического силумина и ферросиликохрома (ФСХ) 50/40 должны составлять 8,00-10,20 и 7,,80 кг/т расплава соответственно. Для более полного и быстрого восстановления хрома и получения легкоплавкого известково-алюмосиликатного шлака, в котором соотношения, вес.% SiOj: А1 0.: СаО 1,00 : : 0,86-0,98 : 0,85-0,99, отношения расходов из вести, ферросиликохрома и шлака электротермического силумина должны быть в пределах 1,00:0,67-0,71:0,66-0,76. Для получения в готовом металле рекомендуемого содержания кремния в пределах 0,40- 0,50 вес.% расчетный расход порошка 65%-ного ферросилиция для обработки шлака должен состовлять 2 кг/т расплава. Выплавку нержавеющих сталей типа О 3- 12Х18Н1 ОТ, 08- 1 ОХ 17Н1ЗМ2МЗТ, 08-40Х13 и других одношлаковым процессом производят следующим образом. Образовавшийся во время плавления шихты шлак удаляют на 70- 80% перед продувкой расплава кислородом. После продувки расплава отбирают две пробы металла на углерод, хром, никель и другие элементы, в печь вводят в первую очередь ферросиликохром (7,20-10,80 кг/т расплава), затем на шлак присаживают 5,0-7,0 кг/т шлака силумина и известь в количестве 7,0-10,0 кг/т. Непосредственно после ввода раскислительной смеси в металл вводят отходы соответствующих марок сталей для охлах дения расплава и расчетное количество феррохрома. Печь включают на пониженную мощность, во время плавления феррохрома на шлак дают порошок 65%-ного ферросилиция (1,0-1,5 кг/т), шлак и металл перемешивают в течение 10-15 мин. После перемешивания отбирают пробу металла на углерод, марганец, кремний, а .в необходимых случаях на хром, никель и другие элементы, замеряют температуру металла, которая должна быть в предела.х 1600-ШЗО С, и в расплав вводят корректирующую добавку, величину которой определяют по результатам анализа двух проб, отобранны.х в конце продузки расплава кислородом. Корректировку химсостава металла по хрому производят на 0,20-0,40% ниже нижнего предела. Металл при необходимости подогревают, на шлак вводят порошок 65 /0-ного ферросилиция (0,5-1,0 кг/т), металл и шлак перемешивают. За 5-7 мин до выпуска плавки в печь вводят зарезервированную часть шлака электротермического силумина (3,00-3,20 кг/т) и извести (3,50-5,50 кг/т), шлак перемешивают при включенном токе в течение 2-3 мин. Для разжижения шлака за 1-2 мин до выпуска плавки в печь вводят плавиковый шпат или флюоритовый концентрат (1,5-2,0 кг/т). Для легирования стали титаном исп-ользуют 70%-ный ферротитан или отходы металлического титана, которые присаживают в ковш перед выпуском плавки вместе с кусковым а.лю.минием (1,0 кг/т). Благодаря использованию предлагаемого способа выплавки нержавеющих сталей в ос-, новных дуговых печах переплавом отходов одношлаковым процессом у.меньшается газонасыщенность металла водородом за счет снижеи1 я расхода извести и проведения периода рафинировки под известково-глиноземистым шлаком, в результате чего сокращается отбраковка металла; снижается расход порошкообразного алю.миния на 1-2 кг/т, порошка 65%-ного ферросилиция в 2-4 раза, 45%-ного ферросилиция (силикохрома) на 20-30 кг/т; сокращается длительность плавки на 20-25 мин; повышается и стабилизируется усвоение титана с 30-45% до 50-60%. Формула изобретения Одношлаковый процесс выплавки нержавеющих сталей, включающий продувку расплава кислородом, раскисление шлака окислительного периода, раскисление металла и легирование стали титано.м в ковше, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества металла и снижения расхода дорогостоящих ферросплавов и раскислителей, щлак окислительного периода Раскисляют шлаком электротермического силумина в количестве 8,00-10,20 кг на 1 т расплава при соотношении извести, (.ерросиликохрома и шлака силумина 1,00:0,67-0,71:0,66- 0,76 и.шлак дополнительно раскисляют порошком 65%-ного ферросилиция (2 кг/т металла; затем плавку сливают.