Способ производства подшипниковой стали

 

Изобретение относится к металлургии. Цель изобретения - снижение загрязненности стали сульфидными и глобулярными неметаллическими включениями. Способ включает выплавку стали в электропечи, внепечную обработку нераскисленного металла в ковше высокоосновным синтетическим шлаком, продувку инертным газом и вакуумирование. Внепечную обработку металла высокоосновным шлаком производят одновременно с раскислением его жидким алюминием в количестве 0,3-0,5 кг/т стали, а на заключительной стадии выпуска плавки в ковш сливают 10-20% окислительного печного шлака от количества высокоосновного синтетического шлака. Использование предлагаемого способа позволяет существенно снизить загрязненность стали сульфидными, оксидными и глобулярными включениями, повысить долговечность подшипников на 10%. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„475931 (5ч 4

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 41 58268/23-02

1 (22) 28.1 0.86 (46) 30. 04 .89. Бюл. Ф ) 6 (71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (72) Л.И. Крупман, Д.А. Дюдкин, В.Ч. Следнев, Ю.Г. Ярославцев, Г.Г. Житник, В.Г. Василенюк, Б,П . Крикунов, А.Г . Бондаренко, B.Н. Щербина, А.В. Ильин, Э.М. Горбаковский и А.Л. Брайнина (53) 669.1 87 . 26 (088 . 8) (56) Каблуковский А.Ф., Салаутин В,А., Мазуров Е.Ф., Гнучев С.М. Электроплавка стали в крупных печах. М.:

Металлургия, 1 979, с. 71-73, 202-207 . (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОДЩИПНИКОВОЙ СТАЛИ (57) Изобретение относится к металлургии. Цель изобретения — сниже1

Изобретение относится к металлургии, конкретно к способам производства высококачественной подшипниковой стали в электропечах.

Цель изобретения — снижение за, грязненности стали сульфидными и глобулярными неметаллическими включениями.

Внепечная обработка стали высокоосновным синтетическим шлаком осущдствНяется следующим образом.

Ковш с предварительно расплавленным высокоосновным синтетическим шлаком и алюминием (расход алюминия

0,3-0,5 кг/т) подают под выпуск ние загрязненности стали сульфидными и глобулярными неметаллическими включениями. Способ включает выплавку стали в элект роп еч и, внеп еч ную обработку нераскисленного металла в ковше BbicOKoocHOBHbN синтетическим шлаком, продувку инертным газ ом и в ак уумиров ание . Вн ел еч ную обработку металла высокоосновным шлаком производят одновременно с раскислением его жидким алюминием в количестве 0,3-0,5 кг/т стали, а иа заключительной стадии выпуска плавки в ковш сливают 10 — 207 окислительного печного шлака от количества высокоосновного синтетического шлака.

Использование предлагаемого способа позволяет существенно снизить загрязненность стали сульфидными, оксидными и глобулярными включениями, повысить долговечность подшипников на 10Х. 3 табл. плавки. Из печи в ковш выпускают нераскисленный металл, при этом наклон печи производят так м образом, чтобы исключить попадание в ковш окислительного печного шлака в начале выпуска плавки.

При введении в жидкий шлак алюминия при выпуске нераскисленного металла происходит частичное раскисление стали и снижается активность в ней ионов кислорода, что в свою

1 очередь увеличивает коэффициент распределения серы между металлом и шлаком и повышает степень десульфурации стали. Концентрация серы в з

1475931 металле снижается с (0,020-0,025)X у до (0,005-0,008) .. Содержание кис- с лорода в металле составляет 0,001—

0,002 ., а глобулярные включения оце- н ниваются баллом не более 0,5 (см. в табл. 1) н даления как оксидных (глиноземи— тых) включ ений, TRK и сульфидов .

С целью предотвращения образоваия наиболее опасных глобулярных ключений (образуются путем восста-. овления в металл магния и кальция из соответствующих компонентов шлака и их последующего окисления с образованием глобулей) и повышения эффективности вакуумирования на заключительной стадии выпуска плавки (после наполнения 2/3 высоты ковша) в ковш сливают 10-20Х окислитель н or о п еч ног о шлака . Этот прием приводит к снижению активности окислов магния и кальция в шлаке и и овышению ок исленности металла .

Нижний предел количества сливаем ог о в ковш окислит ель ног о п еч ног о шлака (1 О ) обоснован эффективной степенью разбавления высокоосновного синтетического шлака, при которой процессы восстановления кальция и магния не получают существенного развития с повышением окисленности металла, что способствует увеличению эффективности вакуумирования (содержание кислорода снижается до 0,00)—

0,002Х, а глобулярные включения имеют 0-0,5 балла).

Верхний предел количества сливаемого в ковш окислительного печного шлака (20X) обусловлен тем, что при этом еще не происходит существенного ухудшения десульфурапии стали, что можно проиллюстрировать данными табл. 3..

Из приведенных данных видно, что оптимальное количество окислительного печного шлака, сливаемого в ковш, с точки зрения получения низкого содержания сульфидов и глобулей ОО, 5 балла составляет 1 О-20 (плавки 2 и3). в ковш окислительного печного шлака до 21 (плавка 4) приводит к существенному снижению активности окислов магния и кальция в шлаке и повышению окисленности металла, что позволяет получить в металле низкое содержание глобулей. При этом заметно снижается эффективность десульфурации, что приводит к повышению содержания серы в металле до 0,008Х и увеличению размеров сульфидных включений до 1,5 балла.

В табл. 2 приведены ре ультаты экспериментов по влиянию количества вводимого в шлак алюминия на процесс раскисления.

Из приведенных данных следует, ч то и ри расходе алюминия О, 3 — О, 5 кг/ т содержание сульфидных и глобулярных 15 неметаллических включений составляет 0,5 балла (плавки 6 и 7) . Уменьшен ие расхода алюминия до О, 2 кг/ т приводит к уменьшению степени десульфурации вследствие повышения окислен-.20 ности металла и увеличению размера сульфидных включений до 2,0 балла (плавка 5) . Увеличение расхода алюминия до 0,6 кг/т приводит к повышению степени десульфурации, однако при этом размер глобулярных включе— ний возрастает до 1,5 балла (плавка 8) .

В этом случае существенно ухудшается эффективность вакуумирования хо- 30 рошо раскислЕнной стали.

Наличие алюминия в жидком синтетическом шлаке перед выпуском металла из печи способствует глубокой десульфурации стали при значительно 35 меньшем удельном расходе шлака. Из сравнительных данных, приведенных в

/ табл. 2, видно преимущество . одновременного раскисления алюминием с обработкой нераскисленного металла 40 (с содержанием кремния 0,03-010 ) йо сравнению с раскислением алюминием после обработки и выдержки металла в течение 5 мин в сталеразливоч— ном ковше. 45

Применен ие для раск ислен ия стали твердого алюминия например, в виде чушек, забрасываемых на шлак, малоэффективно в связи с тем, что при выпуске в ковш плавки часть алюминия сгорает на воздухе вследствие большой разницы в удельном весе з э алюминия (3 г/мм ) и стали (7,2 г/мм )

Жидкий рафинировочный шлак и алюминий имеют практически одинаковый удельный вес и поэтому алюминий равномерно эмульгирован в объеме шлака, что существенно улучшает кинетические условия образования и

Уменьшение количества сливаемого шлака

Таблица l

Условный

Степень десульфурации, Расход алюминия, кг/т номер плавки

Суль фиды Гло були

0,5

0,5

0,5

1,5

2,0

0,5

0,5

0,5

0,015 0,001.

0,006 0,007

0,005 0,002

0,005 0,004

78

0,2

0,3

0,5

0,6

5 1

Пример. Подшипниковую сталь марки ШХ16 выплавляли в 100-тонной дуговой печи с основной футеронкой.

Выплавку производили на свежей шихте методом переплава отходов или с использованием металлизированных железорудных окатышей 70 . и углеродистого стального лома 0%.

После .расправления шихты в случае переплава отходов (металл выплавляли с использованием части металла и шлака предыдущей плавки) производили окислительный период с использованием железной руды и газообразного кислорода. В середине окислительного периода для лучшего удаления фосфора и серы из металла шлак обновляли на 60-80 . Перед выпуском для получения высокой окисленности шлака в печь присажи- вали железную руду.

Перед подачей сталеразливочного ковша под выпуск плавки в него одновременно вводили (жидкий или твердый) алюминий в количестве 0,3-0,5кг/т стали и жидкий рафинировочный шлак.

Шлак может быть получен прямо в ковше путем сжигания самоплавких шлаковых смесей.

В ковш сливали нераскисленный металл, п ри этом наклон п еч и п роизводят таким образом, чтобы исключить попадание в ковш окислительного печного шлака в начале выпуска.

Это достигается тем, что сталевыпускное отверстие разделывается при о наклоненной электропечи на 3 — 5 к горизонту в сторону сталеразливочного ковша. При появлении первых порций металла печь постоянно наклоняется в сторону ковша таким об— разом, что исключается попадание окислительного печного шлака в ковш при наполнении его на 2/3. Затем, когда процесс десульфурации в основном завершен вместе с металлом вы475931 6 пускается 1 0-20% (от массы синтетического) окислительный шлак, что предотвращает образование глобулярньм

5 включений, так как не происходит восстанонление в металл магния и кальция из соответствующих компонентов шлака.

Остальной шлак и 1 0-1 5 металла оставляют в печи на следуюшую плавку.

После окончания ныпуска плавки ковш подают на установку накуумной

-обработки, где производят порционное вакуумирование в течение 20-30

15 циклов. Осушествляют доводку металла по химсоставу и производят донакуумирование в течение 20-30 циклов с одновременной продувкой металла в ковше инертным газом.

2р Опробование предлагаемого способа показало, что подшипниковая сталь не содержит крупных глобулярных включений. В профиле (круг 140 мм) загрязненность сульфидными, оксидньми и

2б глобулярными включениями оценивалась максимальным баллом 0,5 по шкале, что позволяет увеличить. долговечность подшипников на 10%.

Формула изобретения

Способ производства подшипниковой стали, включаюший выплавку ее в электропечи, выпуск нераскисленного металла без шлака в ковш на синтетический шлак, продувку инеРтным газом и вакуумирование, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью снижения загрязненности стали сульфидными и глобулярными неметаллическими

40 включениями одновременко с синтетическим шлаком в ковш перед выпуском металла вводят алюминий в количестве

0,3-0,5 кг/т стали, а при наполнении ковша на 2/3 в него сливают окис45 лительный печной шлак в количестве

10-20 от количества синтетического

Содержание в металле, %

Сера Кислород Неметаллические включения

1 475931

Та блица 2

Вариант технологии

Вариант ввода алюминия в сталеразливочный ковш

Расход синтетического

Степень десульфурации, X шлака стали, кг/т

Предлагаемый

В синтетический шлак до выпуска нераскисленного металла

В раскисленный металл через синтетический шлак после обработки и выдержки металла в ковше

20-3 0

0,03-0,10 70-82

Известный

45-50

0,28-0,35

7 0-75

Та блица 3

Содержание серы,X

Условный ноСодержание в металле неметаллических

Содержание

Внесено печВ синте- В тическом т

В син тетичесмер плавки в мев ключ ений, I балл талле фосфора,X шлаке после обработки (s), ным кем (s)ñø (Б)пщ

Суль— фиды

Глобули шлаке шла— ком, (s).. шлака, 7.

0,01 0,04 0,45 0,005 0,020

0,01 0,05 0,45 0,005 0,023

0,01 0,1 0 0,45 0,005 0,025

0 01 013 0 45 . 0008 0028

2

l,0 0

0,5 0,5

0 0,5

0 1,5

82

10

21 — X печного шлака от количества синтетического шлака

Составитель К. Григорович

Техред Л. Сердюкова Корректор Л. Пилипенко

Редактор М. Недолуженко

Заказ 2122/22 Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10!

Количество сливаемого в ковш окисли тельного печного

Коэффициент распределения серы

Содержание кремния в металле во время обработки, Ж