Способ выплавки ниобийсодержащей стали в основной электропечи

 

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИОБИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ В ОСНОВНОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ, включающий плавление шихты и последующее проведение окислительного и восстановительного периодов с использованием для легирования стали пятиокиси ниобия, вводимой в виде ниобиевых концентратов различной степени обогащения совместно с известью или известняком, о т. л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения степени усвоения ниобия и качества металла, ниобиевые концентраты совместно с известью или известняком вводят в окислительный период плавки, после чего осуществляют выдержку в течение 2-12 миИ перед переводом плавки в восстановительный период.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ц С 21 С 5/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2919366/22-02 (22) 29.04.80 (46) 23.04.83. Бюл. Н 15 (72) С.М Белокуров, А.И. Квасов, .В.А. Старцев и В.В. Кривоносов (71) Центральный научно-исследовательский институтматериалов и техно- . логии тяжелого и транспортного .маШиностроения (53) 669.187.25(088.8) (56) 1. Лякишев Н.П,, Плинер lO.Ë., Рубинштейн Е.А . Ниобий в черной ме" таллургии. М., "Металлургия", 1972, :с. 67

2. Патент Японии М 14445, кл. 10 J, 1961.

3. Авторское свидетельство СССР и 242933, кл. С 22 С 38/12, 1967.4. Авторское свидетельство СССР по.заявке и 2872624/22-02, кл..С 21 С 5/52, 21.01.80.

:SU 1 493, А (54) (57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИОБИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ В ОСНОВНОИ ЭЛЕКТРОПЕЧИ, .включающий плавление шихты и последующее проведение окислительного и восстановительного:периодов с использованием для легирования стали пятиокиси ниобия, вводимой в виде .ниобиевых концентратов различной степени обогащения совместно с известью или известняком, о t. л и ч а ю щ и й:с я тем, что, с целью повышения степени усвоения ниобия .и качества металла, ниобиевые концентраты совместно с известью или известняком вводят в окислительный период плавки, после чего осуществляют выдержку s течение 2-12 мин перед переводом Я плавки в восстановительный период.

1013493

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к выплавке сталей, содержащих ниобий, в основной элект- ропечи.

В современных металлургии. и машиностроении для производства трубопроводов, металлоконструкций, стального литья, работающих в условиях низких температур, повышенных нагрузок, тяжелых условий эксплуатации, 1О все более широкое применение находят ниобийсодержащие стали.

Существующие способы выплавки ука-:. занных сталей предусматривают использование ниобиевых ферросплавов и ли- t5 гатур j 1), а также метода прямого легирования стали путем восстановления

" ниобия из его пятиокиси <2).

Указанные способы не оЬеспечивают производства необходимого объема ниобийсодержащих сталей из-за дефицитности ниобиевых легируащих сплавов и технически чистой пятиокиси ни" обия, а также из-за их высокой сто-. имости. Расчеты показали, что сто-,25 имогть 1 кг ниобия, введенного в сталь из Феррониобия самой дешевой марки кремнистой группы,14,3 руб., из технически чистой пятиокиси ниобия - 13,8 руб., из ниобиевого пиро-. хлорового концентрата - 7,7, руР.

Известен способ выплавки стали, заключающийся в том, что легирование стали ниобием осуществляется введением в жидкий металл пятиокиси ниобия, являющейся ниобиевым концентратом наиболее высокой степени обогащения, совместно с восстановителем — ферросицилием .и (, или) силикокальцием (3).

ТакОй способ прямого легирования 4, стали ниобием в основной электропечи эффективен, однако он не предполагает использование бедных ниобиевых концентратов с различной степенью обогащения, предполагает использование дорогостоящей технически чистой пятиокиси ниобия, ресурсы которой ограничены. Кроме того, в данном слу-: чае при введении в жидкий металл пя" тиоииси ниобия в виде ниобиевых кон-, центратов с различной стейенью обога- 5О щения снижается степень усвоения нио" бия металлом вследствие формирования шлаков неблагоприятного состава, способствующих переходу ниобия в шлако вую фазу и обеспечивающих высокие зна-,s5 чения показателя распределения ниобия (МЬ)/(ЙЬ) между шлаком и металлом (где P Nb) - содержание ниобия в металле, à (Nb) - содержание ниобия в шлаке). Использование же при этом восстановителей - Ферросилиция и силикокальция приводит к существенному увеличению себестоимости стали.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки ниобийсодержа" щей стали в основной электропечи, вклю» чающий плавление шихты .и последующее .проведение окислительного и восстановительного периодов с использованием для легирования стали пятиокиси нио ". бия, вводимой в виде ниобиевых концентратов различной степени обогащения совместно с известью или известняком(4).

Ниобиевые концентраты совместно с известью или известняком вводят в восстановительный период плавки.

Недостатком известного способа яв- ляется то, что введение ниобиевых концентратов совместно с известью или известняком в восстановительный период плавки не способствует раннему фор". мированию шлака требуемой основности, который необходим для наиболее благоприятного распределения ниобия между шлаком и металлом..

Целью изобретения является повышение степени усвоения ниобия и качества металла.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки ниобий- содержащей стали в основной электропечи, включающему плавление шихты и последующее проведение окислительного и восстановительного периодов с использованием для легирования стали пятиокиси ниобия, вводимой в виде ниобиевых концентратов различной степени обогащения совместно с известью или известняком, ниобиевые концентраты совместно с известью или известня" ком вводят в окислительный период плавки, после чего осуществляют вы" деркжу в течение 2-12 мин перед пере" водом плавки в восстановительный пе-. риод.

В

Наведение шлака необходимого состава из ниобиевого концентрата и извести в окислительный период плавки, когда имеет место дегазация металла, приводит к снижению содержания газов в металле (таблица ), поскольку металл при дальнейшем ходе процесса защищен .шлаковым покровом от взаимодействия с газовой Фазой, что приводит к повышению качества металла.

«М у

Г«, « Способ выплавк стали

Процент (н3Н, см/100

Ъ металла

Расчетное

Фактическое содержание ниобия в. готовой стали,3

Расхо

FeN- ., кг/т содержание ниобия в готовой стали,В.0,046

П,ОУ

0,022 - 0,019 5,5

Известный, Предлагаемый 4 .

0,048

0,019 0,0О9 4,0

0,050

:. Пример 1. Ниобиевый концент- первом примере, только восстановират, содержащий 384 пятиокиси ниобия, : тельный период начинали через 12 мин брали из расчета 4,2 кг на тонну ста-:- .после присадок ниобиевого концентрали и вводили в печь в конце окисли-, та и известняка. Содержание ниобия тельного периода по достижении задай" З в стали составило 0,0423, усвоение ного содержания углерода совместно ниобия из концентрата 903. Основс известняком, расход которого состав- . ность шлака в начале восстановительлял 4 кг-на тонну- стали. Затем через ного периода была 1,80.

8 мин в. печь вводиЛи углеродистый - Пример 3. Ниобиевый конферромарганец, что соответствовало . 4в центрат, содержащий 873 пятиокиси началу восстановительного перйода. 8 ниобия, брали из.расчета 1,8 кг последующем плавку проводили.по дей- на тонну стали, расход извести состав- ствующей технологии. Продолжитель" --;лял 2,0 кг на тонну стали. Плавку проность плавки; расход электроэнергии — .водили аналогично плавкам в примеи раскислителей, а также качество ста-, рах 1 и 2, а восстановительный перили не отличались от серийных плавок,. - -од начинали через 2 мин после присавыплавленных при.легировании стали :док извести и концентрата. Содержа- . стандартным феррониобием. Содержа- . ние ниобия в стали составило 0,0443, ние ниобия в стали составило 0,0563. усвоение ниобия металлом из концент.Усвоение ниобия из концентрата со- рата 963. Основность шлака в начале.. ставило 923. Основность алака в на-.: :восстановительного периода была 2,4. чаде восстановительного периода была 1,88. — -, П, р и м е р 4. Ниобиевый концентПример 2. Ниобиевый кон- рат, содержащий 963 пятиокиси ниобия центрат, содержащий 123 пятиокиси . (технически чистая пятиокись ниобия), ниобия, брали из расчета l3 кг на «:брали из расчета 1,6 кг на тонну ста- тоныу стали, а расход известня- .. ли и вводили в печь в =восстановителька составлял 15 кг на тонну стали. . ный период плавки. Основность шлака 1

Плавку проводили так же, как и в при этом составляла 1,5. В остальном с

3 1-013.4.9:3 -: .. 4

Кроме. этого, окислы ниобиевого кон---,, Исследованиями установлено,- что центрата взаимодействуют с углеродом, при основности (отношение- СаО к % 0 ) металла и выступают в роли окислите-: : электросталеплавильных шлаков, -коля. При обычной технологии шлак окис- . торые относятся к категории известлительного периода скайивается на- - - > ково"силикатных оксидных систем, в . чисто и жидкий. металл некоторое вре- - пределах 1.,8-2,4 наблюдается -наибомя находится без .защитного покрова и - лее благоприятное распределение взаимодействует с газовой Фазой. - - ниобия между металлом и шлаком, ко.Снижение же -кислорода в стали в:--.,торое соответствует максимальному сосвою очередь приводит к снижению рас=-щ держанию ниобия в металле.хода ферромарганца и Ферросилиция на раскисление стали и снижению окислен . I Предложенный и известный способы ности шлаковой фазы (таблица ),. По- — опробованы при выплавке ниобийсодерследнее способствует.- .более высокой - жащей стали 20ГФБЛ в основной дуговой степени усвоения -ниобия металлом. <>:электропечи садкой 5 т.

5 10134 плавку проводили так же, как в примерах 1-3. Содержание ниобия в стали составило 1,043, а усвоение ниобия сталью 82 .

Пример 5. Легирование стали производили стандартным Феррониобием марки Нб«О, который вводили в печь в восстановительный период плавки после предварительного раскисления стали.

В остальном плавка проходила так же, 1о как s примерах 1-4. Усвоение ниобия сталью составило 813. Содержание ниобия в металле - 0,0483. Как свидетельствуют результаты испытаний, введение ниобиевых концентратов в кон 1 це окислительного периода способствует более раннему формированию жидкоподвижных шлаков, что приводит к снижению диффузионных затруднений процесса восстановления ниобия из концентратов в восстановительный период плавки. Установлено путем наблюдений, что при расходе ниобиевого концентрата и извести по 2 кг на тонну жидкой стали Формирование шлака происходит

93 6 за 2 мин, при расходе ниобиевого концентрата и известняка (или извести t соответственно 13 кг и 15 кг на тонну стали за 12 мин.

Таким образом, легирование. стали ниобием из ниобиевых концентратов с различной степенью обогащения, вводимых в основную электропечь в конць окислительного периода совместно с известняком, способствует более полному использованию ниобия (усвоению сталью и сквозному извлечению из сырья), так как при этом Формируются жидкоподвижные активные шлаки, лод которыми обеспечиваются низкие значения показателя распределения ниобия между шлаком и металлом, соответствующие высокому усвоению ниобия жидкой сталью.

Возможность использования для ле" гирования стали ниобиевых концентратов с различной степенью обогащения позволит значительно расширить сырьевую базу для производства ниобийсодержащих сталей.

Составитель Л. Магаюмова

Редактор О. Половка Техоед А.Бабинец Корректор А. Дзятко

Заказ 2945/35 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

« вью« Л и Аь« Адаа

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Ч