Способ выплавки стали и сплавов,легированных азотом Советский патент 1982 года по МПК C21C5/52 

Изобретение относится к черной ме таллургии, конкретнее к получению сталей и сплавов, легированных азотом, в открытых электропечах. Известны способы выплавки азотсодержащих сталей, заключающиеся в. том что для азотирования металла исполь зуют азотированные ферросплавы, например феррохром j. Недостатком этого способа является высокая себестоимость выплавляемой стали из-за высокой стоимости аз тированных ферросплавов и повышенного их расхода. Наиболее близким к предлагаемому ПО технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки сталей и .сплавов, легированных азотом, включающий расплавление шихты, раскисление металла, продувку расплава азотом в течение 2-20 мин с интенсивностью 0,5-10 м/мин.т металла, а затем ввод,азотсодержащих материалов из расчета легирования расплава азотом на 10-50% марочного содержания 2}, Недостатком этого способа являются существенные потери азота в процессе растворения лигатуры по причине пересыщения азотом слоев металла, контактирующих с расплавляющейся (растворяющейся) азотсодержащей лигату рой. В результате усвоение из лигатуры снижается, а самое главное, становится нестабильным, что затрудняет выплавку металла с заданным химическим составом. Кроме .того отсутствие перемешивания расплава в период растворения лигатуры удлиняет продолжительность плавки. Цель изобретения - повышение степени и стабильности усвоения металлом азота, экономия азотсодержащих материалов и сокращение длительности плавки. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки стали и сплавов, .легированных азотом, вклюг 393 чающему расплавление шихты, раскисление металла, продувку расплава азо том и введение азотсодержащих, матери лов в металл, а также его доводку, продувку металла азотом начинают за 1-5 мин до введения азотсодержащих материалов с интенсивностью(1,6-6,6 10 м /кг.с, после, введения азотсо держащих материалов интенсивностью продувки увеличивают до (8,3-83) /кг.с, а через 5-10 мин интенсивность прюдувки снижают до первоначального уровня и заканчивают ее после полного расплавления азотсодержащих присадок. Применение кратковременной продувки расплава азотом перед присадкой азотсодержащих материалов позволяет усреднить хим. состав и температуру жидкого металла перед его азотированием путем присадки соответствующих ферросплавов, подготовит ванну к растворению. Интенсивность продувки металлической ванны в этот период плавки оп ределяется соотношением диаметра ван ны к зе глубине, температурой и вязкостью металла. Опытным путем установлено, что наилу 4шие результаты по усреднению хим.состава металла и его температуры для печей различной емкости определяются интенсивностью дутья (1,6-6,6) .с, Если интенсивность продувки ниже указанного нижнего значения, то не обеспечивается достаточная равномерность перемешивания металла перед его ле;гированием. В случае продувки металла с интен сивностью а;ыше 6, м /кг-с влияние продувки на качество перемешивания не обнаруживается, и, как следствие, продувка приводит к бесполезному расходу газа,Аналогичные результаты обнаруживеются В случае отклонения от указан ных пределов при выборе момента нача ла продувки. Если продувку начинают менее, чем за 1 мин, то металлическая ванна оказывается неприготовленной для обеспечения равномерного поступпения азота по всему ее объему при введении азотсодермацих материалов. Если же продувку начать более, чем за 5 мин до присадки азотсодержа щих материалов, то это приводит к бесполезному перерасходу азотсодержащего газа и к затягиванию плавки в целом. Увеличение интенсивности продувки после присадки азотсодержащей лигатуры необходимо для блокирования процесса перехода растворяемого в металле азота в газовую фазу за счет пересыщения азотом слоев металла, контактирующих с азотсодержащей лигатурой. Пределы интенсивности продувки азотом -в этот период плавки (8,383) 10 м /КГс установлены опытным путем и определяются количеством aзoтa вводимого в состав лигатуры в жидкий металл, что, как известно, зависит, от хим.состава марочного металла. Установлено, что в случае введения лигатуры из расчета получения в металле азота в количестве ниже 0,05 расплав следует продувать азотом с интенсивностью 8,3-10 м . Если «е конечное содержание азота в выплавляемой марке стали превышает 0,3, то интенсивность дутья должна составлять 83ICr M /Kr. с. При интенсивности продувки выше 83 10 ,.с увеличение эффекта азотирования не наблюдается, вследствие чего, азотсодермаший газ расходуется бесполезно. продолжительность интенсивности Продувки определяется количеством и размерами кусков введенных азотсодержащих материалов. Если интенсивность продувки снизить раньше, чем через 5 мин после введения указанных материалов, то процесс растворения не успевает перейти в стадию диффузионного переноса, вследствие чего необходимый эффект по азотированию металлической ванны не достигается. Если интенсивную продувку вести более, чем 10 -мин после присадки азотсодержащих материалов, то она не приводе т к дальнейшему повышению усвоения азота расплавом вследствие завершений перехода процесса растворения в стадию диффузионного переносаП РИМ ер. В 20 т электродуговой печи т роизводится выплавка азотсодержащей стали марки 07x21 Г7АН5. Завалку металлической шихтыi расплавление, окислительную продувку и расплавление металла осуществляют известным способом. В исходных шихтовых материалах отсутствуют отходы азотсодержащих марок стали. Продувку металла азотом начинают за 3 мин до введения азотированного

феррохрома с интенсивностью 3,5-4 /кг.с.

После введения азотированного феррохрома на 0,25 азота (по расчету) интенсивность пр.одувки увеличивают до 20--10 MVKrс. На этом уровне дутье азотом поддерживают в течение 8 мин, а затем снижают интенсивность продувки до З. и продолжают введение азота еще в течение 12 мин до полного растворения азотированного феррохрома.

Выпуск и разливку стали проводят по обычной технологии.

Содержание азота в маркировочной пробе составляет . Всего выплавлено 5 плавок. Для оценки полученных результатов по усвоению из лигатуры выплавляют такое же количество плавок по известному способу.

Среднее усвоение азота составляет: на плавках по данному способу 89%; на плавках по известной технологии - В0%, Продолжительность плавки по данному способу в среднем на 8 мин меньше, чем по известному.

Производство сталей и сплавов, легированных азотом, таким способом сп6соС ствует снижению расхода ферросплавов, легированных азотом, сокращению длительности плавки и повышению степени стабильности усвоения

азота, что найдет свое отражение в снижении себестоимости стали.

Формула изобретения

Способ выплавки стали и сплавов, легированных азотом, включающий расплавление шихты, раскисление металла, Продувку расплава азотом и введени.е азотсодержащих материалов в металл, а также его доводку, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения степени и стабильности усвоения металлом азота, экономии азотсодержащих материалов и сокращения длительности плавки, продувку металла азотом начинают за 1-5 мин до введе-i ния азотсодержащих материалов с интенсивностью (1,6-6,6) 10 мУкг-с, после введения азотсодержащих материалов интенсивность продувки увеличивают до (8,3-83)10 м/кг.с, а через мин интенсивность продувки снижают до первоначального уровня и заканчивают ее после полного расплавления азотсодержащих присадок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Химушин Ф,Ф. Нержавеющие стали. М., Металлургия, 1967, с. 699.

2.Авторское свидетельство СССР ff 538568, кл. С 21 С 5/52, 1975.