Способ производства ниобийсодержащей стали

 

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИрБИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ, включающий раски9ление металла и последующий ввод ниобийсодержащей лигатуры в сталераз .ливочный ковш впроцессе наполнения до 3/4 его высоты, отличающийся тем, что, с целью получения высокого стабильного усвоения ниобия и снижения загрязненности стали неметаллическими включениями, в наполненный металлом ковш вводят рафинировочную смесь состава; 50-70% редкоземельных элементов, 10-20% окислов бора, 20-30% фтористого кальция, 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения полного восстановления ниобия из шлака, отношение веса рафинировочной смеси к весу введенного ниобия g поддерживают в пределах

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУВЛИК (I9) SU (11) 3(50 С 21 С 7 076

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3342492/22-02 (22) Р2.10.81 (46) 23.06.83. Бюл. 9 23 (72) Б.П.Климов, A.Ì.Поживанов,,t0.Ô.ÂÿòKèí, Г.П.Трухман и В.Б.Соболев (71) Липецкий политехнический институт и Новолипецкий металлургический завод (53) 669.18.046.516 (088.8) (56) 1, Гасик Л.Н. и др. Структура и качество промышленных ферросплавов и лигатур. М., Металлургия, -1975, с. 115.

2. Авторское свидетельство СССР

В 485154, кл. С 21 С 7/00, 1975 ° (54)(57) l СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИОБИИСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ, включающий раскиеление металла и последукииий ввод ниобийсодержащей лигатуры в сталераз" ,ливочный ковш в. процессе наполнения до 3/4 его высоты, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью получения высокого стабильного усвоения ниобия и снижения загрязнениости стали неметаллическими включениями, в наполненный металлом ковш вводят рафинировочную смесь состава; 50-70% редкоземеЛьных элементов, 10-20% окислов бора, 20-30% фтористого кальция, 2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения полного восстановления ниобия из шлака, отношение веса рафинировочной смеси к весу введенного ниобия поддерживают в пределах (3-5):1.

1024510

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству ниэколегированной стали в конвертерах.

Известен способ производства ниобийсодвржащей стали, согласно которому феррониобий в прокаленном состоянии присаживается на зеркало металла в печь (1), Недостатками этого способа являются затруднения с попаданием в задан- 10 ные пределы по содержанию ниобия в связи с нестабильным его усвоением и. повышенная загрязненность металла окислами ниобия..

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ производства ниобийсодержащей стали, при котором сталь предварительно раскисляют в печи ферромарганцем, затем в процессе выпуска металла в ковш производят раскисление силикальцием, а затем вводят феррониобий, причем присадку раскислителей заканчивают к моменту наполнения ковша до 3/4 его высо,ты (2) .

Недос татками и э в ес тного способа являются повышенный угар и нестабильность усвоения, а также высокая степень загрязненности стали неметаллическими включениями.

Цель изобретения — получение высокого стабильного усвоения ниобия и снижение загрязненности стали неметаллическими включениями.

Поставленная цель достигается тем, 15 что согласно способу производства ниобийсодержащей стали, включающему

-раскисление металла и последующий ввод ниобийсодержащей лигатуры в сталераэливочный ковш в процессе напол- 49 нения до 3/4 его высоты, в наполненный металлом ковш вводят рафинировочную смесь состава: 50-70% редкозе" мельных элементов, 10-20Ъ окислов бора, 20-30Ъ фтористого кальция. С це" 45 лью обеспечения полного восстановления ниобия из шлака, отношение веса рафинировочной смеси к весу введенного ниобия поддерживают в пределах (3-5) ". 1.

Состав рафинировочной смеси .выбран с целью обеспечения максимального восстановления окислившегося ниобия иэ шлака и жидкого металла за счет изменения их морфологического состава и получения лвгкоудаляемых жидких включений с низкой температурой.плавления, которые хорошо ассимилируются шлаком.

Содержание в шлаковой смеси менее

50% РЗЭ (редкоземельных элементов) не обеспечивает достаточного пересыщения шлака для развития реакции восстановления окислов ниобия, а повышение содержания РЗЭ более 70% не приводит к увеличению степени восстановления ниобия и поэтому экономически нецелесообразно, Наличие в смеси

В О ) (окислов бора) приводит к снижению температуры-плавления неметаллических включений и переводу их из твердого состояния в жидкое. Концентрация в смеси менее 10% В О не обеспечивает полного очищения металла от включений, а увеличение содержания

В О3 более 20% приводит к эагряэнеHHIo стали бором, и, как слвдстве,, значительному упрочнению стали, Ввод в шкалообраэующую смесь CaFg (фтористого кальция) необходим для снижения вязкости полученных жидких неметаллических включений и уменьшения межфазного натяжения на границе металл— нвметаллическое включение, что облегчает процесс их удаления из жидкого металла ° Пределы содержания CaF 2030% обусловлены концентрацией в смеси В О и условием наиболее полного удаления неметаллических включений.

Отношение расхода рафинировочной смеси к количеству введенного ниобия получено опытным путем при проведении опытных плавок н обусловлено тем, что при расходе смеси менее, чем 3:1 к количеству введенного ниобия, не обеспечивается полного восстановления ниобия из шлака, а при увеличении отношения более, чем 5:1, степень восстановления ниобия не повышается, и поэтому экономически нецелесообразно.

Для обоснования необходимости и достаточности пределов компонентов рафинировочной смеси и пределов отношения веса смеси к весу введенного ниобия в таблице приведены опытные данные по практическому осуществлению способа производства ниобийсодержащей стали.

1024510

Состав рафинировочной смеси, %

Усвоение ниобияг

Пример

Количес тво плавок шт

Расход феррониобия, на плав ку, кг

РЗЭ В О

CaF

15 25 2 80 95

78,3-79,1

80,2-90,7

87,4-96,3

2:1

4,1

15 25

7 70 124

3г1

3 6

15 25 5 110 . 260

4гl

3,5 .

15 25 10 90 265

15 25 1 100 .354

3,8

5гl 86,0-92,8 бгl 91,7

3,3

4гl 76,3-78,5 б 45 20,6 34,4 2 110 260

7 50 18,8 31,2 3 1lO 260

3,5

4гl

3 6

8 60

15 25 5 110 260

4:1 3,5

110 260

9 70 11,2 18,8 2

4:1 з,з

10 73 10,2 lбг8 1 110 260

4гl

4,0 8 27 4 110 260

lO 26,5 5 110 260

15 25 5 110 260

4гl

4,6

4гl

88,5-95р4

87,4-96,3

3,4

4гl

3,5

20 23,5 2

81,6-85,4

4гl

110 260

З,1

79,9-82,1 3,0

24 22,*4

2 110 260

16 66,4 16,6

17 1 110 260

3,4

4 г 1

16 20

4гl

3 110 2.60

3,5

15 25 5 ll0 . 260

l4 30 2 110 260

13 35 1 110 260

4гl

3,5

4гl.З,з

3,6

4гl

77,3

21 Беэ присадки рафинировочной смеси

41,6-79,1

5,9

130-170

20 си и ниобия иэменялось от 2гl (пример 1) до бгl (пример 5) ° При величине отношения 2:1 усвоение ниобия невысокое и лежит в области эначений для плавок, приведенных беэ присадки рафинировочной смеси. По мере увеличения отношения от 3:1 до 5гl наблюОптимальное"отношение расхода рафинировочной смеси к количеству вве- 60 денного ниобия получено опытным путем. В примерах 1-5 приведены реэультаты опытных плавок, обработанных рафинировочной смесью среднего состава.

Отношение расхода рафинировочной сме- 65.

1 60

2 . 60

3 60

4 60

5 60

11 65

12 63,5

13 60

14 56,5

15 53,6

17 64

18 60

l9 56

20 52

Расход рафинировоч". ной смеси на плавку, кг

СООТНОшенне расхода смеси и ниобия

81,4-8бг7

87,4-96,3

89,1-96,5

95,6

89,8-96,1

94,7

89, 3-95, 1

87,4-96,3

76,1-79,8

Содержа" ние неметаллических включений, балл .

1 024 510

В примерах 11-15 содержание В О

s. смеси изменялось в пределах 8-24%.

Соотношение содержания РЗЭ и СаЕ1 в 35 этих примерах было таким же, как в смеси среднего состава — 2,4.

При содержании В 01 менее 10% (пример Il) резко увеличивается загрязненность стали неметаллическими 40 включениями. При увеличении содержания BgOq в смеси от 10 до 20% (примеры 12-14) содержание неметаллических включений в стали уменьшается. При дспользовании рафинировочной смеси, 45 содержащей 24% ВдО<), cràëü загрязняется бором, в результате резко ухудшается разлиэаемость металла на уста ковках непрерывной разливки и увеличивается брак.

Эти опытные данные позволили найtH пределы содержания В О в рафини2 ровочной смеси 10-20%.

Изменение содержания CaF< от 17 до 35% (примеры 16-20) при йостоянном соотношении содержаний РЗЭ и В ОЭ равном 4,0, как в смеси среднего сосСоставитель К

Редактор О.Половка Техред M.Kîør

Заказ 4 338/25- Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óærîpoä, ул.Проектная, 4 дается значительное увеличение усвоения ниобия. Дальнейшее увеличение отношения (б:1, .пример 5) не приводит к росту усвоения ниобия. Эти данные позволили определить оптимальный интервал отношения расхода рафинировоч- 5 ной смеси к весу введенного ниобия (3-5):1. B примерах 6-20 отношение расхода рафинировочной смеси к весу введенноГо ниобия, расход феррониобия и рас- l() ход рафинировочной смеси на плавку постоянны. Эта серия плавок была выплавлена с использованием рафинировочной смеси различного состава. В примерах 6-10 содержаиие РЗЭ в рафи- 15 нировочной смеси изменялось от 45 до 73%. Соотношение содержаний В О и CaF в этих примерах было таким же, как и в смеси среднего состава - 0,6, При содержании РЗЭ э рафинировочной смеси менее 50% (пример 6) не наблюдается значительного увеличения усвоения ниобия. При увеличении содержания РЗЭ от 50 до 70% усвоение ниобия значительно. увелИчивается 25 (примеры 7-9). Если содержание РЗЭ в смеси составляет больше 70%, то дальнейшего увеличения усвоенйя ниобия не происходит (пример 10), Следовательно, оптимальное содержание РЗЭ в рафинировочной смеси составляет

,50-70% ° тава, не оказывает заметного юлиянйя на загрязненность стали неметаллическими включениями, следовательно, эти пределы обеспечивают требуемое снижение вязкости полученных эа счет В О жидких неметаллнческих включений и уменьшение межфазного натяжения на границе металл — неметаллическое включение

Пределы содержания CaFg. 20-30% обусловлены концентрацией в смеси РЗЭ и В о .

Предлагаемый способ был осуа ествлен при выплавке стали 09Г2ФБ в 180-т конвертерах.

После продувки в кислородных конвертерах получали полупродукт практически постоянного состава 0,050,07% С) 0,10-0,20% Мп) 0,012-0,020%

Бу 0,009-0,012% Р.

Раскисление и легирование плавок по опытной технологии проводили в сталеразливочном ковше в следукхаем порядке: перед выпуском металла на дно сталераэливочного ковша приса)кивали ферромарганец, затем с момента начала выпуска плавки до наполнения, ковша металлом до 1/2 высоты под струю металла вводили коксик, алюминий, силикокальций, ферротитан, феррованадий.и силикомарганец. Затем, после наполнения ковша на 2/3, присаживали феррониобий марки ФН-2 (co" держание ниобия 59%), а после окончания выпуска — рафинировочную смесь °

На установках продувки металла аргоном продували металл в течение 1012 мин при расходе аргона 50-60 нм /ч.

Полученная сталь имела следующий состав: 0,07-0,09% С> 0,50-1,55% Мп;

0 023% Slj 0 0080 010% Sj 0,0150 019% Ру 0,027-0 035% А1) 0,0220,030% ИЬ! 0,020-0,023% T|) 0,060,08% Ч.

Для оценки результатов опытных плавок проведены плавки (без присад" ки рафинировочной смеси).

Производство ниобийсодержащей стали согласно предложенному способу позволяет повысить качество металла за счет снижения содержания неметаллических включений, а также повысить степень усвоения ниобия.

Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения в условиях только одного завода за счет снижения расхода феррониобия при производстве 500 тыс. т стали 09Г2ФБ составит 500 тыс. руб. в год, .Сорокин ура Корректор A-ЙЭ«