Способ выплавки высокомарганцовистой стали

 

.Изобретение относится к способам выплавки стали методом переплава лома легированных сталей в плавильных агрегатах (ПА). Цель изобретения - снижение угара марганца, расхода электроэнергии, содержания фосфора и повьппения механических свойств стали. Производят загрузку шихты совместно с. ферросплавами и известняком, а по мере образования жидкой ванны присаживают алюминий (АР) в количестве 3-5 кг на тонну шихты. Раскисление ведут 15-20 мин первой смесью из извести, A.t в гранулах, коксика (С) при соотношении компонентов 4:1:1 с расходом 18-24 кг/т и 15-25 мин второй смесью из извести, ферросилиция, С при соотношении 5:2:3 с расходом 20-25 кг/т. Сталь выпускают со шлаком . В результате можно снизить угар марганца до 3-6%, сэкономить 40- 50 кВт Ч/т, удалить фосфор на 7-18%, повысить механические свойства стали (-Og 890-960 МПа, & 39-48%, KCV 2,3-2,8), 2 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (5D4 С 21 С5 52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ъ

/ г а

С:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3953786/31-02 (22) 17.09.85 (46) 07.06.87. Бюл. Р 21 (71) Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта и Уральский политехнический институт им. С,M. Кирова (72) Н.Я. Самарин, В.А. Старцев, А.Г. Царенко, N.Ñ. Михалев и Л.М.Аксельрод (53) 669.141.247(088.8) (56) Рашев Ц.В. Производство легированной стали. M. Металлургия, 1981, с. 71.

Авторское свидетельство СССР

N9 1062272, кл. С 21 С 5/52, 1982.

Авторское свидетельство СССР

1! - 500242, кл. С 21 С 5/52, 1974. (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВЫСОКОМАРГАНЦОВИСТОИ СТАЛИ (57) .Изобретение относится к способам выплавки стали методом переплава лома легированных сталей в плавильных агрегатах (ПА). Цель изобретения — снижение угара марганца, расхода электроэнергии, содержания фосфора и повышения механических свойств стали. Производят загрузку шихты совместно с ферросплавами и известняком, а по мере образования жидкой ванны присаживают алюминий (A() в количестве 3 — 5 кг на тонну шихты. Раскисление ведут 15-20 мин первой смесью из извести, АТ в гранулах, коксика (С) при соотношении компонентов 4:1:1 с расходом !8-24 кг/т и 15-25 мин второй смесью иэ извести, ферросилиция, С при соотношении 5:2:3 с расходом

20-25 кг/т. Сталь выпускают со шлаком. В результате можно снизить угар марганца до 3-6Х, сэкономить 4050 кВт ° ч/т, удалить фосфор на 7 — 18X, повысить механические свойства стали (ь = 890-960 МПа, 8 = 39 †4, KCV =

2,3-2,8), 2 табл.

Изобретение относится к металлургии черных .металлов, а именно к способам выплавки сталей с содержанием марганца не менее 8 мас.Е.

Целью изобретения является уменьшение угара марганца и расхода электроэнергии, снижение содержания фосфора и повышение механических свойств стали.

Эффективность применения высокомарганцовистой стали для производства деталей, работающих в условиях высоких удельных давлений и ударных нагрузок с истиранием, объясняется вы,(I" сокой степенью ее упрочнения .при эксплуатации. Однако при деформационном упрочнении наряду со значительным повышением прочностных характеристик стали снижается ее пластичность. В свою очередь, существенное снижение пластичности наклепанного металла является одной из причин возникновения дефектов контактной усталости на по-. верхности литых деталей, например, 25 железнодорожных крестовин, вызывающих преждевременный их выход из эксплуатации.. Одним из резервов увеличения срока службы литых деталей, например, железнодорожных крестовин, является повышение качества применяемой для их отливки высокомарганцсвистой стали.

13154

Граничные значения предлагаемых количеств присадки известняка совмест-,. но с шихтой обусловлены тем, что при присадке известняка менее 24 кг на тонну шихты не обеспечивается допустимая основность 1,4 наведенного шлака к концу плавления. 40

Использование известняка в завалку более 30 кг приводит к удлинению процесса плавки, перерасходу известняка, и образующийся шлак с высокой основностью более 2 превращается в малоподвижную среду с высокой вязкостью, что привод1т к снижению массооб— менных процессов в шлаке и между шла— ком и металлом íà стадии восстановления марганца из шлака, кроме того., количество шлака перед выпуском требует частичного его удаления из печи.

Загрузка известняка совместно с шихтой менее 24 и более 30 кг на тонну шихты ухудшает показатели способа.

Снижение содержания фосфора может быть обеспечено при высокой раскисленности шлака и металла и при наличии восстановительной атмосферы в пространстве печи, кроме того, восстановление эакиси марганца до марганца снижает его угар, а также уменьшает количество вводимого с корректирующим ферромарганцем фосфора. Преимущество предлагаемого способа выплавки стали с содержанием марганца более 8 мас.X достигается эффективным раскислением шлака и металла за счет загрузки в печь еще в период плавления шихты алюминия в виде гранул (стружки). Расход гранулированного алюминия менее 3 кг не обеспечивает необходимой раскисленности стали, а расход алюминия более 5 кг на тонну шихты нецелесообразен. Необходимая раскисленность металла и создание восстановительной атмосферы в печи после расплавления достигается за счет загрузки в печь первой раскислительной смеси. Расхоц смеси менее

18 кг на тонну шихты не обеспечивает необходимой степени восстановления оксидов марганца и железа в шлаке до чистых металлов, следовательно, не достигается необходимая раскисленность жидкой стали. Расход смеси более 24 кг Hp тонну шихты экономически нецелесообразен, так как, хотя и позволяет снижать концентрацию МпО в шлаке ниже 57, но увеличивает себестоимость стали.

Изменение предлагаемых соотношений компонентов в смеси не обеспечивает преимуществ. Например, увеличение содержания алюминия в составе смеси (соотношение ком: онентов 3:2:1) приводит к снижению механических свойств стали. Не достигается преимуществ и в случае изменения соотношения компонентов во второй смеси, например 4:2:4.

Осуществление восстановительного рафинирования с али менее 15 мин экономически нецелесообразно. Выбранное соотношение компонентов смеси 4:1".1 обеспечивает наиболее эффективное осуществление преимушеств предлагаемого способа.

Интервалы време:: и выдержки металла между присадками на шлак первой и второй смесей определяются полнотой раскисления шлака и раскислен— ностью металла, оценка которого проводится по содержанию оксида марганца в шлаке (не более 5X). Так, при выдержке 10 мин концентрация МпО в шлаке достигает 8Z, увеличение же

1315481 продолжительности выдержки, например, до 30 мин обеспечивает снижение оксида марганца до 57., но порождает увеличение расхода электроэнергии.

Расход второй раскислительной сме- 5 си менее 20 кг на,тонну шихты неэффективен, а более 25 кг на тонну шихты — экономически нецелесообразен.

Осуществление диффузионного раскисления после загрузки в печь второй смеси менее 15 мин неэффективно, а более 25 мин экономически нецелесообразно. Выбранное соотношение компонентов второй смеси 5:2:3 обеспечивает существенное преимущество спо-15 саба.

Согласно предлагаемому способу выплавки стали в качестве металлошихты используются отходы производства или возврат деталей высокомарганцовистой стали, углеродистый нелегированный лом, ферросплавы. В качестве углеродного материала можно использовать молотый электродный бой, молотый кокс.

Выплавку методом переплава стали с содержанием марганца не менее

8 мас.7 в дуговых электропечах с основной футеровкой осуществляют следующим образом.

30

Пример 1. После подготовки футеровки печи на подину загружают слоем известняк при расходе 48 кг, на слой известняка загружают 4,8 т брака литых деталей из высокомарганцовистой стали марки 11ОГ13Л совместно с известняком, ферромарганцем

ФМп-1,5 и ФМп — 78к в количествах соответственно 70, 50 и 50 кг. По 40 мере образования жидкой ванны в печь загружают гранулированный алюминий в количестве 3 кг на тонну шихты.

После расплавления шихты жидкий металл перемешивают и отбирают пробу 45 металла на определение содержаний углерода, марганца, кремния, фосфора.

Затем на шлак загружают первую раскислительную смесь в количестве 18 кг на тонну шихты. После загрузки смеси gp ванна выдерживается при уплотненной печи при температуре стали 14601480 С в течение 15 мин. После выдержки ванны по результатам анализа пробы металла проводят корректировку и в печь загружают вторую раскислительную смесь в количестве 20 кг ! на тонну шихты, затем жидкий металл перемешивают и печь уплотняют. Выдержка ванны проводится в течение

20 мин при температуре жидкой стали

1480-1510 С. После выдержки !5 мин сталь выпускают в разливочный ковш совместно со шлаком без дачи кускового алюминия.

Пример 2. Выплавку осуществляют аналогично примеру 1, но вместо свежеобожженной извести в смесь вводят известняк, при этом расход первой и второй смеси составляет соответственно 24 и 25 кг на тонну шихты. Время выдержки ванны после загрузки второй раскислительной смеси увеличивают до 25 мин.

Пример 3. Выплавку осуществляют аналогично примеру l, но на слой загружаемого на подину известняка, взятого в количестве 47 кг, загружают 3,9 т брака литых деталей собственного производства, 0,8 т лома нелегированной стали. Совместно с металлошихтой загружают известняк, ферромарганец марки ФМн-1,5, ФМп-78к в количестве 100, 50, 150 кг. По мере образования жидкой ванны в печь загружают гранулированный алюминий в количестве 5 кг на тонну шихты.

После расплавления шихты, перемешивания ванны и отбора пробы на шпак загружают первую раскислительную смесь из известняка, гранулированного алюминия и коксика в количестве 18 кг на тонну шихты, затем ванну выдерживают 20 мин. После выдержки и корректировки состава стали в печь загружают вторую смесь из известняка, дробленого 75Х ферросилиция и коксика в количестве 25 кг на тонну шихты. Выдержку ванны после ее перемешивания проводят в течение 15 мин.

Пример 4. Выплавку осуществляют аналогично примеру 1, но совместно с шихтой загружают известняк в количестве 147 кг. По мере плавления в печь загружают алюминиевую стружку в количестве 4 кг на тонну шихтые

Пример 5. Выплавку осуществляют аналогично примеру 1, но на под печи загружают слоем известняк в количестве 19 кг на тонну шихты, а по образовании жидкой ванны в печь в слой шлака присаживают гранулированный алюминий в количестве 2 кг на тонну. Расход смесей — по 30 кг на тонну каждой.

Таблица 1

Угар марганца х

Сокрашени расхода электроэнергии, кБтч/т

Содержание комлонентов в шлаов ть сход ехес кг/т с ших- Количеств

MnO Mn извес няка ших е, г/т

l5-2О -а1 7

2,0

1 6

15-25 -а2,0 л а

11 6 О 079

13,0 0,068

4,!

1Э 52

24 3 18 20

4,8 13,6 0,079

36 8 а

24 3 24 25

О 081

0,075

12 О

2,а 8 14,г 0,081

4,8 13,5

0 085

0,О77

11 8

1,9

20-15 -" 2,1

9 39

4,6 13,9

Оа075 6

0,061!

1 6 а46 9 а

15-20 - 1 8

2,1

18 46

3,9 !3,6

О 081

-а — 8

0,078

I l О а!

5-20 -ai з

2,0

32!

6,1 !2,6

4:1:I 5:2:3

4,8 13,5 0,076 а 6

О О76

О,О72!! 4 х!

2,2

24 3 !8 20 10

I 4

3:2-1 4:2- 4 2>1 з!

8, 20.

8,0

24 6 !8 го зо

I 5

4:1:1 5:2:3 2,1!

3 8 а

О 082

5 о,о7г!

2 3 . а

7, 4,8 13,8 0,082

Нет! з,!

5 13154

Пример 6. Выплавку осуществляют аналогично примеру 1, но соотношение компонентов в первой смеси составляет 3: 2: 1, а во второй — 4: 2: 4.

Интервал продолжительности выдержки металла междуприсадками смесей 10 мин.

Пример 7. Выплавку осуществляют аналогично примеру 1, но после сформирования жидкой ванны в шлак присаживают гранулированный алюминий в,!0 количестве 6 кг на тонну шихты, Интервал продолжительности выдержки между присадками первой и второй смесей

30 мин.

Результаты выплавки стали представлены таблицами 1 и 2.

Предлагаемый способ позволяет достичь уменьшение угара марганца до

3-6% по сравнению с 10-20% известно—

ro способа; снижение затрат электро- 20 энергии на 40-50 кВт/ч на производство 1 т стали при одновременном снижении трудоемкости; снижение содержания фосфора на 7-18% от первоначального его содержания в металлошихте; повьш!ение качества выплавляемой стали; временное сопротивление разрыву повышено до 890-960 ИПа, относительное удлинение до 39-48%, ударная вязкость до 2,3-2,8 МДж/м 30

Кроме того, предлагаемый способ выплавки позволяет сократить продол7кительность плавки на 15-25 мин.

4,7 14,8 0,085 30 5 18 25

4,8 14,5 0,075 30 4 24 20

4 8 !З,7 Î,ÎSI 19 2 ЗО 30

81 6

Формула изобретения

Спо со б выплавки высокомар ганцовистой стали методом переплава в дуговых печах с основной футеровкой, включающий завалку металлошихты и шлакообразующих, их расплавление, корректировку состава, раскисление, выпуск стали, отличающийся тем, что, с целью уменьшения угара марганца и расхода электроэнергии, снижение содержания фосфора и повышение механических свойств стали, в завалку вводят известняк в количестве 24-30 кг на тонну шихты, по мере образования жидкой ванны загружают металлический алюминий с расходом

3-5 кг на тонну шихты, по расплавлению шихты в печь дают смесь свежеобожженной извести или известняка, алюминия и углеродсодержащего материала в количестве 18-24 кг на тонну шихты при соотношении указанных компонентов смеси 4:1:1, затем после выдержки 15-20 мин в печь загружают смесь свежеобожженной,извести (или известняка), ферросилиция и углеродсодержащего материала в количестве

20-25 кг на тонну шихты при соотношении компонентов смеси 5:2!3 и после выдержки в печи в течение 1525 мин металл выпускают в ковш совместно со шлаком.

1315481

По ив вестнону ело» собу 2

П р н и е ч а н и е. Числитель и внанднатель соответственно до н после обработки илака

Таблица 2 т количестВо OjIBBQK имчческий состав стали, Ж

-t ханические характеристики стали,МПа g„,MlaS,X y, Х

/и

1,23 13,0 0,66 0,068 0,011 4,!

2 Г,29 13,5 0,59 0,075

0,011 4,8

0,0!2 4,6

l l7 l3 9 0,66 0,077

4 1,24 13,6 0,71 0,061 0,009 3,9

1,1,8 Ъ

l2,6 0,62 0,078 0,01 1 6,1

6 1,21, 12,2 0,58 0,072 0,012 8,0

838 431 27,8 29 . 2,0

7 1 16 13 !

0,70 0,072 0,009 4,1

870 437 36 37 2,1

1,25 13,2 0,52 0,088 0,0!О 8,0

Составитель К. Григорович

Редактор Н.Егорова Техред А.Кравчук Корректор А. Зимокосов

Заказ 2317/26 Тираж 549 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород,ул.Проектная,4

По ив» вестиоиу способу

4,8 15,1 0,088 40 - — 1 10 40 2,0 8.0 13,0 0,088 !4

930 432 48 41 2,6

890 428 42 39 2,3

9l0 430 46 47 2,5

960 433 49 47 2,8

860 429 35 37 2,3

848 435 32 33 2,1