Способ рафинирования конструкционных и легированных сталей Советский патент 1982 года по МПК C21C7/00 

(54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ И ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к производству металлов и сплавов и может быть использовано при выплавке стали.

Известен способ рафинирования жидкой стали, включающей дробление жидкой стали на капли и последующее рафинирование полученных капель в жидком рафинировочном шлаке 1.

Однако данный способ используется для рафинирования жидкого металла, который предварительно подвергается объемному раскислению (диффузионному или осадочному). При объемном раскислении стали продукты реакции раскисления образуются в объеме жидкой стали, что затрудняет их удаление из стали и снижает степень рафинирования капель в шлаке.

Известен также способ обработки яйндких металлов продувкой их газообразными компонентами или смесями инертного газа и паров щелочных и щелочноземельных металлов 2.

Такой способ обработки жидких металлов не позволяет достичь глубокой очистки металлов и сплавов, так как продукты реакции между рафинирукидей смесью и металлом образуются в объеме жидкого металла, что затрудняет

их удаление из металлического расплава.

Наиболее близким по технической сущности- и достигаемому результату к изобретению является способ рафинирования сталей, включающий дробление жидкого металла на капли с последующей их обработкой З.

ИзвестньШ способ имеет недостатки, котсчрые кюгут приводить к загрязнению металла неметаллическими включениями .

Использование для легирования элементов обладающих даже небольшим сродством к кислороду, приводит к образованию оксидных неметаялических включений на поверхности капель. Поскольку капли металла формируют слиток, то практически все образовавшиеся оксидные включения остаются в слитке. Всплываиие оксидных включений препятствует снижение вязкости металла за счет переохлаждения их легирующими элементами.

Целью изобретения является улучшение качества стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу рафинирования сталей, включающему дробление жидкого металла на капли с последующей их

обработкой, расплавленный металл перед дроблением на капли раскисляют только марганцем, а капли обрабатывают парами щелочных и щелочноземельных металлов с последующим рафинированием капель в жидком шлаке.

. Дробление жидкого металла на капли позволяет получить большую поверхность контакта между металлом и раскислителем. Последующая обработка капель парами щелочных или щелочноземельных металлов приводит к раскислению капель. При этом продукты реакции раскисления или десульфурации в первую очередь образуются непосредственно на поверхности .капель ра,скисляемого металла, а не в объеме жидкого металла.

После указанной обработки капли металла пропускают через жидкий рафинировочный шлак. Основу рафинировочного шлака могут составлять окислы кальция, кремния, алюминия с различными разжижающими добавками.

При пропускании через рафинировочньлй ошак капель металла, на поверхности которых сконцентрированы продукты реакции раскисления, происходит практически полное удаление в шлак этих продуктов раскисления.

В результате такой обработки жидких металлов или сплавов повышается их качество за счет снижения количества неметаллических включений, обращующихся и остающихся в объеме жидкого, а затем и кристаллизующегося металла.

Способ осуществляется следующим образом.

Расплавленный в плавильном агрегате металл доводится до требуемого содержания углерода, причем раскисляют металл только марганцем. Дробление металла на капли проще всего производить при сливе металла из сталеразливочного ковша. Струя металла, вытекающая из ковша, может при этом дробиться одним из известных способов: электромагнитным, аэродинамическим, вакуумным и т.д. Полученные капли металла попадают в емкость, пространство которой заполнено парами щелочных или щелочноземельных металлов. На дне емкости находится жидкий рафинировочный шлак. Капли метгшла, падая в пространство емкости, запсхлненной парами щелочнвлх или щелочноземельных металлов, раскисляются этими парами с образованием продуктов реакции раскисления непосредственно на поверхности капель. В процессе падения капли достигают слоя жидкого шлака на дне емкости и проходят через него.

При прохождении через шлак поверхность капель полностью очищается от продуктов реакции раскисления или

десульфурации за счет непосредственного контакта рафинировочного металла.

П р и м.е р. в дуговой электропечи расплавляют металл с содержанием углерода около 0,8%. После полного расплавления начинают окислительный период для доведения содержания углерода до требуемого. Перед выпуском из печи жидкий металл раскисляют только марганцем из расчета получения в металле содержания марганца, определяемого маркой стали. Затем этот металл заливается в вакууме в изложницу. Вакуум составляет 250350 мм. рт. ст., причем парциальное давление паров щелочноземельных металлов составляет при этом 240245 мм рт.ст. В качестве рафинирующих пород используют пары кальция. Заливка металла в изложницу при пониженном давлении приводит к разрыву струи металла на капли. Образовавшиеся капли металла за время падения в изложнице контактируют с парами кальция. Ввиду значительного сродства кальция к кислороду и сере поверхность капель служит местсм образования неметаллических включений за счет реакции взаимодействия паров кальция с кислородом и серой, концентрирующихся на поверхности этих капель.Обработанные таким образом капли металла попадают в жидкий шлак на основе СаО - - SiO, После прохождения через шлак капли собираются в изложнице и кристаллизуются, формируя слиток. При прохождении через слой этого шпака капли метсшла очищаются от неметаллических включений, образовавшихся на поверхности этих капель в результате контакта капель с парами kaльция.

Качество металла, отлитого по предлагаемой технологии, сравнивают с качеством металла, полученного из известной технологии. Содержание кислорода в металле, отлитого по предлагаемой технологии, на 30-50% меньше, чем в металле, отлитом по известной технологии.

Формула изобретения

Способ рафинирования конструкционных и легированных сталей, включающий дробление жидкого металла на капли с последующей их обработкой, о тличыющийся тем, что, с целью улучшения качества стали, расплавленный металл перед дроблением на капли раскисляют только марганцем, а капли обрабатывают парами щелочных и щелочноземельных металлов с последующим рафинированием капель в жидком шлаке. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Сталь, 1977, 9, с. 802803. 2, Авторское свидетельство СССР № 313867, . кл. С 22 С 1/16, 1971. 3. Патент Японии 53-28522, кл. 11 В 03, 1967.