Способ предварительного раскисления стали Советский патент 1981 года по МПК C21C5/52 

(54) СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ

1

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к вьшлавке сталей, в особенности для последующих рафинирующих переплавов.

Известен способ раскислейия стали в восстановительный период электроплавки вдуванием в металл порошка алюминия в токе аргона или азота L1J.

При вдувании порошка алюминия продукты взаимодействия алюминия с кисг лородом образуются в глубине стальной ванны и, хотя поток несущего газа способствует некоторому выносу нематематических включений на поверхности стальной ванны, все же существенная их часть остается в металле. Кроме того, способ вдувания в металл алюминия в струе несущего газа тре- , бует сооружения специальной установки, наличия нейтрального газа и значительных затрат как на ее сооружение, так и на эксплуатацию.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ плавки с глубинньм раскислением металла алюминием в начале восстановительного периода, причем алюминием, присаживаемым в металлическую ванну в виде прикрепленных к штангам-чушек металлического алюминия C2l.

Недостатком этого способа является образование продуктов взаимодействия алюминия с кислородом, содержащимся в стали, в глубинных слоях металла, что приводит к загрязнению зтали окисньми неметаллическими включениями, а также тяжелый ручной

10 труд по присадке в глубь стальной ванны чушек алкялиния, стремящихся всплыть на поверхность металла из-за большой разницы в удельных весах стали и аломиния.

15

Цель изобретения - снижение в стали содержания кислорода и окискых неметаллических включений.

Поставленная цель достигается тем, что алюминий присаживают в отключен20ную печь на поверхность стальной ванны по всей ее площади в количестве 0,05-0,25% от веса стали совместно с флюоритсодержгццим материалом в соотношении соответственно 1:(3-4,5),затем вводят в печь угдеродсодержащий материал 0,02-0,10% от веса стали, после чего печь включают.

При этом процесс предварительного

раскисления стали с aJ юминиeм протекает главным образом в поверхностном

слое ванны, а нижележащие слои металла не загрязняются окисными неметаллическими включениями. Кислород, как поверхностно-активный элемент,ио дтупает в верхние слои стали и реагирует здесь с алюминием. Образующаяся окись алюминия ассимилируется флюоритсодержащим материалом. Присадка в печь углеродсодержащего материала защищает алкминий от окисления кислородом печной атмосферы.

При раскислении конструкционных и подшипниковых сталей в начале восстановительного периода погружением алюминия на штангах в металл расход его колеблется от 0,03 до 0,05% от веса стали. При раскислении алюминием по предлагаемому изобретению полезное использование его в некоторых случаях может быть ниже изза неполного скачивания окисленного шлака и расхода алюминия на дораскисление шлака, а также угара алюминия от окисления кислородом печной атмосферы. Поэтому минимальный расхо алюминия принят 0,05%, а максимальный - 0,25% от веса стали. Расход алюминия менее 0,05% неэффективен,а более 0,25% неэкономичен.

При определении количества флюоритсодержащего материала исходят из обра зования легкоплавкого шлака системы . Например, шлаки, состоящие из 60-70% CaF и 40-30% имеют температуру плавления от 1250 до 1400°С. Для образования таки шлаков количество присаживаемого флюорита должно быть в 1,5-2,3 раза больше количества образующейся в печи окиси алюминия, вес которой примерно в 2 раза больше веса присаженного алюминия. Таким образом, соотношение присаженного в печь алюминия , и флюоритсодержащего материала должно быть соответственно 1:(3-4,5).

При определении количества углеродсодержащего материала.исходят из того, что примерно 50% присаженного углерода пойдет на науглероживание стальной ванны. Поэтому для низкоуглеродистых сталей, наиболее склонных к науглероживанию, принят минимальный расход 0,02%, а для высокоуглеродистых сталей - максимальный расход 0,10% от веса стали. При этом возможно науглероживание стали от 0,01 до 0,05 вес.%, исходя из 50%-ного усвоения углерода сталью.

Таким образом, расход углеродсодержавдего материала.мецее 0,02% от веса стали неэффективен для защиты алюминия, а более 0,10% недопустим из-за опасности чрезмерного науглероживания металла.

Использование изобретения при выплавке качественных легированных сталей в дуговых печах емкостью 1050 т позволяет понизить содержание кислорода в стальной ванне в начале

восстановительного периода не менее, чем на 50%, при этом избежать загрязнения металла продуктами реакции взаимодействия кислорода с алюминием. « Это обеспечивает, например, снижение содержания в исходной стали для электрошлакового переплава окисных неметаллических включений и повышает выход годного проката электрошлаковых слитков ряда марок сталей, в особенности контролируемых на загрязнен-, ность неметаллическими включениями.

Пример 1. При выплавке в 50-тонной дуговой печи методом переплава отходов среднеуглеродистой, качественной конструкционной легированной стали после окончания периода плавления окисленный шлак удаляют из печи и в отключенную печь на поверхность стальной ванны по всей ее площади присаживают 0,05% алюминиевой стружки от веса сталей, т.е. 25 кг, и измельченный плавиковый шпат в соотношении соответственно 1:4,5. Ко.личество плавикового шпата 112 кг. Затем по всей поверхности стальной ванны присаживают молотый кокс 0,06% от веса стали, т.е. 30 кг. Пос/ie этого печь включают и проводят восстановительный период. Во время выпуска плавки в ковш производят окончательное раскисление стали алюминием, в результате в готовой стали содержание кислорода снижается до 0,003 вес.%.

Пример 2. При выплавке в 25-тонной дуговой печи на свежей шихт низкоуглеродистой качественной конструкционной легированной стали после расплавления шихты и окончания периода кипения окисленный шлак удаляют из печи и в отключенную печь . присаживают на поверхность стальной ванны по всей ее площади 0,15% порошка алюминия от веса стали, т.е. 37 кг, и флюоритовый концентрат в соотношении 1:3,7, т.е. 137 кг, после чего по всей поверхности стальной ванны присаживается молотый кокс 0,02% от веса жидкой стали, т.е. 5 кг, затем печь включают в ковш и проводят восстановительный период плавки. После выпуска плавки в ковш, производят окончательное раскисление, стали алюминием.В результате в готовой стали содержание кислорода снижается до 0,004 вес.%, а объемный процент окисных неметаллических включений не превышает 0,007%..

Пример 3. При.выплавке в 25-тонной дуговой печи на свежей шихте качественной высокоуглеродистой подшипниковой стали после расплавления шихты и окончания периода кипения окисленный шлак удаляют из печи и в отключенную печь на поверхность стальной ванны по всей ее площади присаживают рубленый чушковый алюминий в количестве 0,25% отвеса стали

т.е. 75 кг, и окатыши флюоритового концентрата в соотношении соответственно 1:3. Количество окатышей 225кг. Затем по всей поверхности ста;1ьной ванны присаживают молотый кокс 0,10% от веса стали, т.е. 25 кг. После этого печь включают и проводят восстановительный период плавки, в конце которого производят окончательное раскисление стали алюминием.

В результате в исходной стали содержание кислорода снижается с 0,0050 до 0,0035 вес.%, а после ее

электрошлакового переплава выход годного проката по чистоте от окисных неметаллических включений возрастает на 15%.

Экономическая эффективность изобретения может быть проиллюстрирована при использовании его для выплавки исходной подшипниковой стали марок 111X15 и ШХ15СГ для последующего электрошлакового переплава.

При контроле готового прокатаэлектрошлаковой подшипниковой -стали, если загрязненность его окисными неметаллическими включениями выше нормы, допускаемой для металла ЭШП,. то такой прокат сдается потребителю как металл открытой плавки. При этом на

каждой тонне проката металлургический завод теряет (из-за разницы в ценах на сталь открытой плавки и электро- шлакового переплава) 225-245 р. (в зависимости от марки подшипниковой стали и сечения сортопроката). При объеме производства электрошлаковой подшипниковой стали 10 тыс. в год и увеличении выхода годного прокатаэлектрошлаковых слитков на 15% в результате использования изобретения в процессе выплавки исходного металла 1500 т. стали будет дополнительно сдано заказчику по цене за 1 т на 225 р. вьлде. Это составляет доход 337 тыс.р. в год.

Формула изобретения

10

Способ предварительного раскисления стали в электродуговой печи,включающий раскиспение жидкого металла алюминием в начале восстановительного периода после удаления из печи

15 окисленного шлака, отличающ И и с я тем, что, с целью снижения в стали содержания кислорода и окисных неметаллических включений, алюминий присаживают при отключенной печи на поверхность жидкой ванны по

20 площади в количестве 0,050,25% от веса стали совместно с флюоритсодержащим материалом в соотношении соответственно l(3-4,5), затем вводят в печь углеродсодержа25щий материал 0,02-0,10% от веса стали, после чего печь включают.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

30

2.Поволоцкий Д.Я. Алюминий в кон35струкционной стали. М., Металлургия, 1970, с. 170.