Способ обезуглероживания нержавеющих сталей Советский патент 1982 года по МПК C21C7/10 

(54) СПОСОБ ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЯ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

I

Изобретение относится к черной металлургии, а конкретнее к вакуумной о6 работке высоколегированных расплавов.

Известен способ получения низкоуглеропистых нержавеющих сталей, заключающийся в том, что из сталеплавильного агрегата в ковш выпускают расплав, содержащий соответственно углерода 0,20,5% и хрома более 10%. Для получения низких (менее 0,03%) концентраций углерода расплав продувают кислородом под вакуумом при остаточном давлении в камере 2-5 мм рт. ст. 11 .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому, является способ обезуглероживания нержавеющих сталей, заключавощийся в том, что расплав с содержанием углерода 0,3-0,5% и хрома 17-19% обдувают кислородом в вакуумной камере. Кислород подают сверху через водоохлаждаемую форму с интенсивностью 152О им /т -ч. Расстояние от среза фурхы до поверхности металла в спокойном соСТОЯНИИ составляет 800-1000 мм. Одновременно с продувкой кислородом металл перемещивают аргоном, подаваемым через пористую пробку в днище ковща и интенсивностью 0,ОО5-0,О2О .мин 23.

Недостатками известного способа я&ляются сосредоточенная подача окислителя в верхние горизонты металла, что за- меоляет процесс обезуглероживания вслед10ствие лимитирования последнего массопе- реносом углерода в металле, увеличивает угар хрома и способствует повышенному испарению компонентов расплава (марганца, хрома и других.элементов невоз15можность гибко регулировать температуру металла, что часто приводит к его перегреву к концу окислительной продувки и резко снижает стойкость футеровки, п11зкая стойкость пористых пробок для

20 продувки аргоном, высокий удельный раоход аргона.

Цель изобретения - повышение производительности, уменьшение потерь иен00ных компонентов расплава, увеличение стойкости футеровки и снижение удельного расхода аргона. Поставленная цель достигается тем, что в способе обезуглерожива}гая нержавеющих сталей, включающем продувку металла кислородом под вакуумом с одновременным перемещением его аргоном через пористую пробку, совместно с аргоном в ковш подают углекислый газ в количестве 5-5О% от общего раохода смеси, причем соотношение аргон углекислый газ поддерживают 1:(0,1-О,3) при температуре металла 165О1700°С, 1:(О,5-О.,7) при температуре металла 1700-175О С и 1:(1-1,2) при температуре последнего более 1750С. Подача совместно с аргоном окислителя, которым является углекислый газ, способствует ускорению и смещению процесса обезуглероживания в объем Mew талла, что усиливает циркуляпию ванны и сокращает продолжительность обработки металла в целом. Реакция окисления уг лерода, железа, марганца углекислым га зом носит эндотермический характер, что снижает температуру металла как в объе ме последнего, так и особенно в зоне, прилегающей к пористой пробке. Это, в свою очередь, способствует увеличению стойкости пористой пробки и футеровки в целом. Сокращение продолжительности продувки, усиление циркуляции ванны, частичное перемещение окислительных процессов в нижние горизонты металла способствуют сокращению П этерь компоненто расплава испарением. Изменение соотношения аргон - углекислый газ позволяет гибко регулировать температуру металла в процессе вакуумного обезуглероживания не допускать его перегрева и способсрвует повышению стойкости футеровки. При этом при расходе углекислого газа в количестве менее 5% от общего расхода смеси процесс не имеет существенных технологических преимуществ по сра нению с продувкой металла снизу одним аргоном, в то время как конструктивно установка усложняется. При расходе угле кислого газа более 50% от общего раохода смеси эндотермические реакции при обретают чрезмерное развитие., что приводит к значительному снижению темпе- . ратуры расплава и делает невозможным ввод в металл требуемых количеств ферр сплавов. 84 При температурах металла по 17ОО , 1750 и более 1750 С содержание COj в продувочной смеси составляет соответственно 10-30} 50-70 и 100-120% от расхода аргона. При более низком расходе СО ум.еньшается охлаждающий эффект и подача окислителя в объем металла., при более высоком расходе COj, чрезмерное развитие получают эндотермические реакции окисления компонентов расплава, ухудшается тепловой баланс процесса и термодинамический стимул для окисления углерода в объеме расплава на поверхности пузырей СО-Аг , Способ позволяет также производить непрерывное п.павное регулирование соотношения Av : СО в продувочной смеси в зависимости от температуры, содержания углерода, хрома. никеля и других элементов в расплаве, глубины продуваемой ванны, остаточного давления в вакуумной камере и т. д. На- конец, применение углекислого газа позволяет существенно снизить расход дорогостоящего аргона. Пример. Легированный расплав, содержащий, %: углерод 0,22, хром 19,2 и никель 1О,1 при 1750°С из двадцатитонной электродуговой печи выпускают в ковш и помещают в вакуумную камеру. Вакуумирование проводят при остаточном давлении 10 мм рт. ст. с продувкой кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму с расходом кислорода 350 . В течение первых 5 мин продувку через пористую пробку проводят смесью ар- гон - углекислый газ в соотноше ии 1:О,1 при расходе смеси 35 , пос- металла боле повышения температуры лее в течение 5 мин продувку через пористую пробку ведут с расходом 35 нм /ч смесью аргон- углекислый газ в соотношении 1:0,5 , После повышения температуры более 175О°С в 6 мин ведут продувку смесью аргон - углекислый газ в соотношении 1:1 (раоход смеси 35 ч), причем последние 2 мин кислород для продувки сверху не подают. Содержание элементов после продувки составляет соответственно, % : уг лерод 0,03 хром 18,6, никель 10,1, при 1740 С. Продолжительность окиолительного вакуумирования составляет 16 мин, температура металла не превышает 1760 (кратковременно). Экономический эффект за счет повышения стойкости футеровки, снижения расхода феррохрома в снижения расхода аргона соЪтавпяет соответственно 0,5; 3; 0,5 ру лей на т выплавляемой стали. При годовой производительности 50 тыс. т суммарный экономический эффект составляет тыс. руб. Таким образом, способ обезуглероживания нержавеющих сталей позволяет существенно повысить стойкость футеров ки, снизить угар хрома и других легирую пгих., а также уменьшить расход аргона за счет использования перемешивания металла в ковше углекислым газом. Формула изо б р е т е н и Способ обезуглероживания нержавеющих сталей, включающий продувку металла кислородом под вакуумом с одновре у мендъол перемешиванием его аргоном нерез пористую пробку, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности , уменьшения потерь ценных компонентов расплава, увеличения стойкости футеровки и снижения удельного расхода аргона, совместно с аргоном подают углекислый газ в количестве 5-50% от общего расхода смеси, при этом со отношение аргон -. углекислый газ поддерживают 1:{0,1-0,3) при температуре металла 1650-1700° С{ 1:(О,5-О,7) при температуре металла 170О-1750 С и 1:(1-1,2) при температуре выше 17 50 С. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент СШЛ № 4001009, кл. кл. 75-49., опублик. 1978. 2.$ta.htMvxd бгвеи , .1976, Bci.96, № 20, с. 934-945.