Способ получения нержавеющей стали с ниобием Советский патент 1982 года по МПК C21C7/10 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ С НИОБИЕМ

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам получения низкоуглеродистых Легированных сталей с испол зованием установок вакуумного окислительного рафинирования и может быть использовано в электросталеплавильных цехах металлургических заводов. Известны способы получения нержавеющих хромоникелевых сталей в дуговых электропечах с переплавом легированных отходов и применением кислорода 11. Данные методы характеризуются .повышенным угаром металлошихты и, следовательно, высокой себестоимостью выплавляемой стали. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату способ получения нержавеющей стали с ниобием, включающий завалку, расплавление и нагрев в дуговой электропечи легированной металлической шихты с окислительным рафин рованием последней и легированием феррониобием 2. 1C недостаткам известного способа получения нержавеющей стали с ниобием следует отнести высокий расход дефицитного феррониобия и относительно низкую производительность плавильного агрегата, что обусловливает высокую себестоимость получаемой стали. Значительный угар ниобия (ниобий обладает высоким сродством к кислороду) при вводе последнего в металл после проведения окислительной продувки, скачивания шЛака и раскисления ванны обусловлен имеющей в ряде случаев место несовершенной раскисленностью металла и шлака, а также наличием окислительной атмосферы в открытом плавильном агрегате. Относительно низкая производительность сталеплавильного агрегата при получении нержавеющей стали с ниобием известным способом обусловлена необходимостью проведения нескольких длительных технологических операций (скачивание окислительного и наведение нового шлаков и т.д.), а также низкими скоростями диффузионных процессов в шлаковой фазе по ходу восстановительного периода плавки и необходимостью длительной выдержки для растворения тугоплавкого феррониобия.

3962323

Цель изобрете щя - снижение себестоимости стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу пол 1енйя нержавеющей стали с ниобием, включающему .завалку, рас-5

плавление и нагрев в дуговой электропеад легированной металлической ишхты с окислительным рафинированием последней и легированием феррониобием, окислительное рафинирова1ше проводят путем продувки рас- ю плава кислородом и аргоном в вакууме до температуры металла 1600-1700° С с присадкой па шлак в конце продувки порошкообразного алюммния с плавиковым шпатом.

Соотношепие присаживаемых порошкооб- и разного алюмтшя и плавикового шпата составляет (1-1,3): (5-8),

Технология осуществления способа.

Исходную металлш сс :ую итягу, состоящую из легированных хромом и никелем метал- „ лических отходов (500-950 кг/т), различных сортов феррохрома с содержанием фосфора менее 0,020-0,025% (10-15 кг/т), щихтовых слитков (до 450 кг/т), извести (1015 кг/т), 45% ферросилиция (10-15 кг/т) js или чушкового алюминия (4-5 кг/т), загружают в дуговую электропечь.

После расплавленш металла, содержащего, вес.%: углерод 0,09-0.80; кремний 0,5-1,2; марганец 1,0-2,0; сера 0,012-0,020; фосфор 0,017-2 0,024; хром 21-21,5; никель lO-lOjp и остижения температуры ванны 1600-1650° С осуществляют продувку последней через стальную трубу с внутренним диаметром 3/4 дюйма или 1 дюйм техническим кислородом в течение 2-12 мин с расходом 60-100 ..ч.

После проведения окислительной продувки металл с температурой 1750-1800° С, содержащий, вес.%: углерод 0,09-0,35; кремний 0,1-0,50; марганец 0,8-1,7; сера 0,009-0,017; фосфор 0,017-0,024; хром 19,5-20,0; никель 10,0-10,30, выпускают в рафинированный ковш. Температура металла в рафинировочном ковше составляет 1680-1720°С. Даее металл подвергается вакуумному окислительному рафинированию по следуюп ей/ технологшшской схеме:

5-10 мин.55

В процессе вакуумного рафинирования происходит ул)гчшение качества металла за счет снижения в последнем содержаний кислорода и азота соответственно до уровня 0,02-0,03 и 0,015-0,025%, а также удаление из него неметаллических включений, что гарантирует получение высоких служебных свойств в выплавляемой нержавеющей стали с ниобием.

Конечную температуру расплава поддерживают на уровне 1600-1700° С путем регулирования по ходу окислительного рафинирования расходов кислорода и аргона.

Далее металл раскисляют чушковым ajnoминием (1,5--2 кг/т), который вводят в рафинирово1шый ковш на штангах.

Процесс раскисления шлака проводят при атмосферном давлении путем присадок на его поверхности смеси порошкообразного алюминия и плавикового шлата при соотношении их расходов (1-1,3) : (5-8).

Легирование металла ниобием производят после ввода раскислителей путем присадки в ковш феррониобия в количестве 5,0-8,0 кг/

После ввода феррониобия и набора вакуума (5-10 мм рт. ст.) металл перемешивают аргоном в течение 4-5 мин с расходом 1,25-1,50 .ч.

Указанные температуры конца вакуумного обезуглероживания способствуют как зффект1тному предварительному раскислению металла углеродом, так и формированию жидкоподвилоюго и, следовательно, обладающего высокой раскислительной способностью шлака, что минимизирует угар ниобия в процессе ввода последдюго в .металл.

Окончание процесса при более низких температурах приводит к затормаживанию диффузионных процессов и, как следствие,, относительно высокой окисленности металла и шлака, обуславливающей повышенный угар ниобия при его вводе в металл.

При более высоких температурах конца операции окислительного вакуумирования не обеспечивается требуемая стойкость футеровки рафинировочного ковша и пористой пробки для подвода аргона. Применение смеси порошкообразного алюминия и плавикового шпата в указанных колотествах в сочетании с высокими температурами конца операции позволяет сформировать в необходимом количестве жидкоподвижный шлак, что способствует протеканию эффективного раскисления и минимизирует тем самы.м угар ниобия.

Применение смеси алюминиевого порошка и плавикового шпата с большим соотношение компонентов экономически нецелесообразно и не позволяет сформировать достаточно жидкоподвижный шлак. При использовании смеси 5 алюминиевого порошка с плавиковым шпато с меныяим соотношением компонентов не достигается требуемая степень раскисления металла и шлака, угар ниобия при этом возрастает.. В (Случае необходимости одновременно с присадкой ниобия в металл вводят средне т леродистый феррохром в количестве 14-18 к Полученный-металл с температурой 15801600°С переливают в разливочный ковш, в который предварительно вводят металлический марганец (15-25 кг/т) и 45% ферросилиций (6-10 кг/тонну). При работе на рафинировочных ковшах, снабженных шиберными затворами, операция перелива металла отсутствует. После перелива температура металла в раз ковше составляет 1540-1570° С. Разливку металла осуществляют по действующей технологии. Готовый металл имеет следующий химический состав, вес.%: углерод 0,06-0,09; кремний 0,5-0,7; марганец 1,5-2,0; сера 0,020-0,025; фосфор 0,020-0,025; хром 18,5-21,5; никель 8,5-10,5; ниобий 1,2-1,50 П р и м е р. В дуговую печь загружают легированные никелем и хромом отходы в количестве 950 кг/т. В завалку присаживают также углеродистый феррохром (10 кг/т), известь (15 кг/т) и 45% ферросилиций (10 кг/т). После расплавления металл содержит, вес.% углерод 0,40; кремний 0,6; марганец 1,5; сера 0,020; фосфор 0,020; хром 20,0; никель 10,0. После нагрева ванны до 1620° С осуществляют продувку ванны техническим кислородом в течение 7 мин с расходом 60 нм/т. ч Температура металла в конце окислительной продувки составляет 1780°С. Металл, содержащий, вес.%-.углерод 0,25; кремний 0,40; марганец 1,3; сера 0,017; фосфор 0,022; хром 9,0, никель 10,2, выпускают в рафинировочный ковш. Температура металла в рафинировочном ковше составляет 1700° С. Далее металл подвергается выкуумному окислительному рафинированию по следующей технологической схеме. 1.Обработка вакуумом (280 мм рт. ст.) с одновременным перемешиванием расплава . аргоном (0,6 . ч) в течение 4 мин. 2.Обработка вакуумом (20 мм рт. ст.) с одновре.менным перемешиванием расплава аргоном (1,4 ) и продувкой кислоро дом (20,0 нм /т - ч) в течение 8 мин. 3.Перемешивание расплава аргоном .(1,37 в условиях вакуума (20 мм рт. ст 3 Конечная температура расплава составляет 1650С. . на штангах ввели в рафинировочный ковш 1,5 кг/т чушкового алюминия. На шлак присаживают порошкообразный алюминий (2,2 кг/т)в смеси с плавиковым шпатом (12 кг/т). Феррониобий вводят в расплав в количестве 6,0 кг/т. После набора вакуума (8 мм рт. ст.) металл перемешивают аргоном в течение 4 мин с расходом 1,37 нм/т-ч. Получе1шый металл с температурой 15 80° С переливают в разливочный ковш, в который предварительно вводят металлический мар ганец (20 кг/т) и 45.% ферросилиция (8 кг/т). После перелива температура металла в разливочном ковше . составляет 1550°С. Готовый металл имеет следуюший химический состав, вес.%: углерод 0,07; кремний 0,56; марганец 1,7; сеоа 0,020; фосфор 0,022; хром 18,5; никель 10,0; -ниобий 1,3. При выплавке нержавеюшей стали с ниобием с использованием установки вакуумного окислительного рафинирования зкономия феррониобия составляет 4,5 кг/т получаемой стали. При средней цене феррониобия 17 руб/кг экономический эффект выплавляемой стали составляет 76,5 руб. Таким образом, способ получения нержавеющей стали с ниобием позволяет существенно снизить ее себестоимость за счет уменьшения угара ниобия при введении последнего в предварительно обезуглероженный под вакуу.мом и эффективно раскисленный смесью алюминиевого порошка с плавиковым шпатом металл. Формула изобретения 1.Способ получения нержавеющей стали с ниобием, включающий завалку, расплавление и нагрев в дуговой электропечи легированной металлической шкхты с окислительным рафинированием последней и легированием феррониобием, отличающийс я тем, что, сцелью снижения себестоимости стали, окислительное рафинирование проводят путем продувки расплава кислородом и аргоном в вакууме до температуры металла 1600-1700° С с присадкой на шлак в конце продувки порошкообразного алгомяния с плавиковым шпатом. 2.Способ по п. I, о т л и ч а ю щи и с я тем, что соотношение расходов 7 порошкообразного алюминия и плавикового шпата составляет (1-1,3): (5-8). Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 9623238 1. Бородулин Г. М,,Й&шкевич Е. И. Неряавеющая сталь. М., Металлургия, 1973, с. 111-144. 2. Лякишев Н. П. и др. Ниобий в черной металлургии.М.,МетаплургияМ971,с.176-180.