Способ выплавки стали в электропечи Советский патент 1980 года по МПК C21C5/52 

Способ выплавки ст.али в электропечи относится к области металлургии и может быть использован при выплавке стали в электропечах с вакуумированием. Известен способ выплавки стали в электропечи, включающий операции рас плавления шихты, наводки кислого окислительного шлака, продувки металла до заданного содержания углерода и фосфора, скачивания шлака, наводки кислого восстановительного шлака t1. Известен способ выплавки стали, включающий операции расплавления ших ты, наводки основного восстановительного шлака и выдержки металла до получения заданного состава стали 12. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является спосо выплавки стали в электропечи для последующего выкуумирования, включав щий операции расплавления шихты, н.аводки основного окислительного шлак продувки металла кислородом до зада ного содержания углерода и фосфора скачивания шлака, наводки основного восстановительного шлака и выдержки до получения в металле заданного содержания серы 3. При этом в известном способе указанные операции осуществляются в изложенной последовательности. В состав шихты входят лом легковесный и тяжеловесньлй чугун, шихтовая паспортная болванка, недапивки и др. Продолжительнссть плавления шихты с применением кислорода составляет 1 ч 30 мин - 1 ч 50 мин, без применения кислорода 2 ч 30 мин - 3ч (для печи емкость 20-25 т). Основной окислительный шлак наводится путем присадки в печь извести в количестве 2% от веса садки, 0,3% плавикового шпата и 1% железной руды. После расплавления шлакообразхтощей смеси производится.продувка металла кислородом с интенсивностью 8001600 до содержания углерода в металле к моменту окончания продувки на 0,03% ниже нижнего предела в готовой стали. Содержание фосфора в конце продувки металла кислородом должно быть не выше 0,015%. За период продувки кислородом должно быть окислено не менее 0,3% углерода со скоростью окисления углерода не менее 0,40% в 1 ч.Общая продолжительность-окисления должна быть не более 1 ч 30 мин. После достижения указанного содержания углерода и фосфора производится операция скачивания окислительного шлака. Эта операция продолжается 10-15 мин. Наводка основного шлака осуществляется путем, подачи на зеркало меTajuia извести, плавикового шпата и шамота в соотношении примерно 5:1:1 по весу в количестве 2-3% от веса металла. После распавления шлака производится его ракисление смесями порошка ферросилиция, кокса и мелкораэдробленной извести с плавиковым шпатс 1. Раскислительные смеси присаж ваются лопатами равномерно по всей поверхности ванны примерно через 810 мин в течение всей операции выдер ки до получения в металле заданного содержания серы (т.е. менее 0,020%). Для ускорения удаления серы из метал ла включают установку электромагнитного перемешивания. Последняя раскислительная смесь присаживается за 8-16 мин до выпуска и может содержать алюминий и ПАМ. Общая продолжительность выдержки металла должна составляет 1 ч - 2 ч 15 мин. Процесс выдержки металла под вoccтaнoвиteльным шлаком сопровождается образованием в стали глинозема и кремнезема и снижением содержания растворенного кислорода в металле. После достижения заданного содержания серы в металле производят выпуск стали из печи в ковш. После выпуска ковш с металлом транспортируют в вакуумной установке и прюизводят вакуумирование стали. Недостатками известного способа выплавки стали в электропечи являютс пониженные значения ударной вязкости и усталостной прочности, получаемого металла, обусловленные повышенным содержанием оксидных включений в ста Вакуумирование раскисленной кремнием или алюминием стали не сопровождается значительным снижением содержания кислорода в металле из-за того, что эти раскислители образуют с кислородом окиЬлы, на разрушаемые углеродом стали под вакуумом, а устранение операции выдержки металла под восстановительным шлаком не позволяет cHHSHtb содержание серы в стали. Сера,в свою очередь, образует в стали сульфидные неметаллические включения, также снижающие ударную вязкость, Цель изобретения - повышение уда ной вязкости и усталостной прочност стали. Поставленная цель достигается те что наводку восстановительного ишак с выдержкой до получения в металле заданного содержания серы осуществляют после расплавления шихты, а после скачивания восстановительного шлака наводят окислительный шлак и продувают металл . кислородом до заданного содержания углерода и фосфора. Эффект предлагаемого способа выплавки стали в электропечи заключается в том, что вакуумированию подвергают металл, не содержащий кремния и алюминия, т.е. металл без прочих окислов. При этом под вакуумом растворенный кислород (или непрочные окислы железа и марганца) взаимодействуют с углерюдом стали, образуя газообразные окислы углерода, удаляе№ле из металла, а последующая присадка в сталь кремния или алюминия не сопровождается образованием оксидных включений из-за малого содержания кислорода в металле. Вследствие пониженного содержания кислорода в стали уменьшается также вероятность образования вторичных и третичных окисных выделений по границам зерна (Яновский В.И. и др. Сталь, № 1, 1975) что существенно влияет на рост значений ударной вязкости и усталостной прочности. Сульфидные включения в стали не образуются из-за того, что концентрация серы в металле снижается во время операции выдержки под восстановительным шлаком после расплавления шихты и наводки восстановительного шлака. Способ выплавки стали в электропечи для последующего вакуумирования включает следующие операции. После расплавления шихты на зеркале металла наводят шлак из извести, плавикового шпата и шамота и раскисляют ишак порошкс1ми ферросилиция, кокса в смеси с мелкораздробленной известью и плавиковым шпатом. Выдержку стали под восстановительным шлаком производят до получения в металде заданного содержания серы. Удалению серы в этот период способствует цовьва«1ие содержания углерода в стали и раскисленность металла Крамарова А.Д. Производство стали в электропечах. М., Металлургиздат, 1968, с.137). После достижения заданного содержания серы производят скачивание восстановительного, шлака (содержащего серу) и наводят окислительный шлак путем-присадки в печь извести, плавикового шпата и железной руды. После расплавления шлакообразующей смеси производится продувка металла кислородом до заданного содержания углерода и фосфора, после чего в металл присаживается марганец и производится выпуск стали совместно с окислительным шлакснч в ковш. Ковш с металлом транспортируют с вакуумной установки и производят вакуумировани стали. Кремний или алюминий присаживают в металл в конце вакуумирования П р и м е р. В печи (1,5 т) выпла лялась сталь для последующего вакуум рования в ковше. Состав стали, %: С 0,50-0,65; S до 0,015; Р до 0,030. Шихта, состоящая из легковесного и Тяжеловесного лома и чугуна (из расчета получения в металле после расплавления 0,95% углерода), плавилась в электропечи. После.расплавления в металле содержалось (%); 93 С 0,042 S; 0,042 Р. В него присадили известь, плавико вый шпат и шамот в соотнесении 5:1;1 по весу в количестве 2,5% от веса металла. После расплавления шлака производили его раскисление смесями порошка ферросилиция, кокса и мелкораздробленной извести и плавиковым шпатом. Раскислители присаживали лопатками равномерно по.всей поверхности ванны примерно через 8-10 мин. Шлак и металл перемешивали гребками. Через 18 мин содержание серяы в металле с.оставляло 0,013%. Затем восстановительный шлак скачали и на зер кале металла навели шлак из извести в количестве 2% от веса осадка, 0,3% плавикового шпата и 1% железной руды. После расплавления шлакообразующей смеси производили продувку металла кислородом с интенсивностью 90 нм /ч. Через В мин продувки в металле содержалось 0,48% С и 0,018%. Р При этом в металл присадили. маргане;ц из расчета получения его в металле 0,70% и выпустили сталь в ковш. Ковш с металлом поместили в вакуум-камеру и производили вакуумирование стали в ковше под разрежением 8 мм рт.ст. в течение 8 мин. После сброса вакуума и съема крышки вакуум-камеры э металл присадили ферросилиций (из расчета получения в стали 0,30% Si) и алюминий (300 г/т) на штанге. В : процессе раскисления металл продувки аргоном через пористые пробки, установленные в днище ковша. Металл. (С 6,53; Si 0,28; Мп 0,63; S 0,015; Р О,022%iразливали в слитки весом 20 кг, прокатывали на пруток ЗОх хЗО мм и из поковок изготавливсши образцы для испытания на ударную вязкость и усталостную прочность. При +20- С ударная вязкость образцов колебалась от 4,2 до 5,9 кгм/см (в среднем 5,5 кгм/см). Металл, изготовленный по способупрототипу, с близким химическим составом, имел ударную вязкость от 2,1 до 3,1 кгм/см (в среднем 2,25 мгм/см). При температуре испытания -2Cfc ударная вязкость стали, выплавленной предлагаемым дпособом,составляла 2,6 кгм/см (1,8-3,2), ударная вязкость стали-прототипа 1,1 кгм/см (0,6-1,4). Усталостная прочность опытной стали оказалась вьпие на 15%, чем стали, выплавленной по способу-прототипу: предел усталости нормализованных образцов соответственно был равен 28,0 и 24,3 кг/мм. Формула изобретения Способ выплавки стали в электропечи, включающий операции расплавления шихты, наводки шлака, продувки металла кислородом до заданного содержания углерода и фосфора, скачивания шлака, наводки нового шлака и выдержки до получения в металле заданного содержания серы, выпуска металла и вакуумирования, отличающий с я тем, что, с целью повьниения ударней вязкости и усталостной прочности стали, после расплавления шихты наводят основной восстановительный шлак, выдерживают под ним металл до получения заданного содержания серы, а после его скачивания наводят основной окислительный шлак и продувают металл кислородом до заданного содержания углерода и фосфора. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе 1.Каблуковский А.Ф. и др. Сталеар электропечи. М., Металлургиздат, 1961, с.240-246. 2.Там же, с.224-227. 3.Там же, с.151-211.