Способ обезуглероживания хромсодержащего расплава Советский патент 1979 года по МПК C21C7/00 

(54) СПОСОБ ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЯ ХРОМСОДЕРЖАЩЕГО РАСПЛАВА

I

Изобретение относится к металлургии, в частности к выплавке сложнолегированных хромистых сталей и сплавов.

Известны способы выплавки нержавеющих и других хромистых сталей переплавом легированных отходов с обезуглероживанием расплава кислородом или его смесью с инертными газами.

Основной реакцией процесса выплавки стали такими способами является окисление углерода и сопутствующими реакциями-окисления хрома, железа и других элементов. Для повышения эффективности процесса обезуглероживания расплава применяются различные варианты:

1)обезуглероживание нержавекиадх сталей в сталеразливочирм когйше Ввакууме путем продувки кислородом 1j.

2)обезуглероживание нержавеющих сталей в специальном ковше аргоне-(паро)-кислородной смесью 2.

При обезуглероживании хромистых расплавов в электродуговой печи продувкой кис лородом с целью уменьшения угара хрома ограничивают его содержание в расплаве. Необходимый для развития реакции;обезуглероживания перегрев металла достигаете } за счет экзотермических реакций окисления алюминия, кремния, хрома, железа. Продувку расплава кислородом в процессе протекания реакции обезуглероживания ведут при отключенной электродуговой печн. 3. Такой способ позволяет снизить содержание углерода в высокохромистом расплаве, однако, процесс обезуглероживания протекает при перегреве ванны за счет сопутствующих экзотермических реакций окисления хрома, железа и других алементов. Особенно, активно окисляются эти элементы после достижения в расплаве критичес ого- содержавйя углерода (менее 0,12- 0,15%), когда окисление хрома становится основным источником тепла для перегрева расплава. Окисление хрома уменьщается только после достижения температуры ванны более 1850°С.

Ухудшение термодинамических условий процесса обезуглероживания, имеющее место при повышении концентрации хрома в расплаве, удлиняет время окислительного перио|.а, ухудшает состояние футеро ч кн печи, не гарантирует получение требуемого низкого содержания углерода в металле.Значительное влияние на потери элементов при глубоком обезуглероживании расплава кислородом оказывает соотношение концетрации хрома к углероду в металле. Это отношение в реальных сталеплавильных процессах производства нержавеющих сталей находится в пределах от 20 до 1000. Имеетсй определенная зависимость этого отношения от температуры расплава. Причем для сохранения в металле максимально возможного количества хрома при повышении соотношения Сг:С тем.1ература ванны должна повышаться в соответствии с изменением.этого соотношения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ обезуглероживания хромсодержашего растава, по которому при содержании в расплаве углерода на уровне 0,15-9,20% в ванну присаживают ферросилиций для разогрева расплава и увеличения скорости обезуглероживания. Однако дополнительное введение в расплав ферросилиция в указанных количествах недостаточно для получения избыточного тепла в расплаве, необходимого для глубокого обезуглероживания с требуемой скореетью процесса. В этом случае также не обеспечивается полная непрёрывность процесса дополнительного подогрева ванны и, кроме того, на окисление вводимого ферросилиция требуется определенное количество кислорода. Окисление кремния вместо хрома не решает вопрос повышения экономичности процесса 4). По предлагаемому способу процесс обезуглероживания хромистых расплавов продувкой кислородом или его смесью с инертным газом при регламентированном вводе тепла извне проводят в соответствии с изменением соотношения Сг:С. Такой регламентированный ввод тепла в металл; извне частично подавляет протекание экзотермических реакций окисления хрома и позволяет провести глубокое обезуглероживание хромистого расплава без больших потерь легирующих элементов. В принятом в практике производстве нержавеющих сталей соотношение Сг:С в начале процесса обезуглероживания колеблется в пределах менее 100. Исходя иа этого, необходимая температура процесса оОезуглероживания, протекающего без активного окисления хрома и других элементов, находится в пределах от 1600 до }770°С. Эта температура в известном процессе достигается за счет частичного перегрева металла от окисления около 1% (суммарного кремния, алюминия, титайа н чйстично хрома). При соотношении Сг:С в металле выше 100, а в отдельных случаях и выше 200 необходимо лметь температуру расплава выше i800°Q что в известных способах достигается за счет .окислеииа а. Окислительная продувка расплава кистородом при включенной печи проводится выбором MotuHocTH в пределах 150- 220 ква/т при соотнпшснни Сг:С менее 100 и при большом соотношении с выбором мощности в пределах 220-300 ква/т, что позБОЛИТ избежать значительные потери хрома, повысить скорость обезуглероживания, снизить общие потери расплава испарением и уменьшить общее время окислительной продувки, Выбранные параметры нагрузки при определенном отношении Сг:С обеспечивают необходимый для протекания реакции обезуглероживания температурный интервал без существенного окисления хрома. В случае соотношения Сг:С менее 100 снижение мощкости менее 150 ква/т не позволяет нагреть металл для протекания процесса обезуглероживания без потерь хрома; поддерживать мощность выше 220 ква/т при вышеприведенном отношении нежелательно. Так как это может привести к ненужному для данного отношения перегреву расплава и воз-: можному срыву футеровки печи. При соотношении необходима более высокая мощность, которая может обеспечить минимальный угар хрома,. так как в случае более высокого содержа НИН хрома по расплавлению или при необходимости получения более низкого содержания углерода нужна более высокая тем-. пература ванны, что может быть обеспечено указанной мощностью. Превышение этой мощности может привести к перегреву металла и срыву футеровки печи. Пример. В 10-тонную дуговую электропечь загружают отходы стали ОЗХН28МДТ, ферросплавы и другие близкие по химическому составу отходы. После расплавления .шихты температура расплава 565°С. Окис, лительную продувку ванны газообразным.. Кислородом проводят при вк.чшчённой печи.р При содержании в расплаве 0,39% кремния, 0, углерода и 12,2% хрома момент ак-. тивного окиоления углерода (по пламени) наступает через 2 мин вместо обычных 6- 7 мин. При этом отношение концентраций хрома к углероду Сг:С составляет 39. Подводимая удельная мощность тока 220 ква/т. При получении в металле содержания углерода 0,09% и хрома 11,2% (при соотношении концентрации Сг:С 124) подводимую удельную мощность тока увеличивают до 250-280 ква/т. В этих условиях общая дли.тельность окислительной продувки уменьшается в два раза по сравнению с обычным процессом (продувка при отключенной печи) и составляет 21 мин. Скорость обезуглероживания была выше.; По окончании окислительной продувки содержание углерода в расплаве 0,025%, хрома 9,80%. При обычном процессе обезуглероживания и аналогичном содержании углерода и хрома в начале продувки конечHOC содержание хрома 6-6,5%. Безвозвратные потери металла за счет окисления и испарения расплава на данной плавке снизились более чем в два раза. Значительно уменьшились потери никеля, хрома и молибдена. Формула изобретения Способ обезуглероживания хромсодержащего расплава путем продувки кислородом или газовыми смесями, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь хрома в окислительный период и увеличений скорости окисления углерода, продувку осуществляют с нагревом расплава дугами электродов. при этом подводимая удельная мощность тока при соотношении Сг:С менее 100 поддерживается в пределах 150-220 ква/т, а при соотношении Сг:С более 00 -- в пределах 220-300 ква/т. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Шмидт М., Эттерих О. и др. Черные металлы. 1968, № 4, с. 10-15. 2.Стомахин А. Я., Левин В. Я. Бюллетень «Черметинформацня, 1974, № 5, с, 3- 18. 3.Поволоцкий Д. Я., Рощин В, Е. и др. Электрометаллургия стали и ферросплавов. М., «Металлургия, 1974, с. 267. 4.Авторское свидетельство СССР № 431228, кл. С 21 С 5/52, 1974,