Способ выплавки титансодержащих сталей и сплавов

 

Суцность изобретения: в качестве алюминия и титансодержащих материалов присаживают отходы сплавов титана , содержащие 3,0-6,5% алюминия, 0,3-7,0% циркония, 1,0-2,5% ванадия, остальное - титан, в количестве 0,2- 2,0% от массы металла. После растворения отходов вводят известь, и шлак раскисляют порошком алюминия в количестве 2-4 кг/т металла до содержания окислов титана в шлаке . 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО ЦИАЛ И СТИЧ ЕС К ИХ

РЕСПУБЛИК si>s С 21 С 5/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К FlATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4896057/02 (22) 05.11.90 (46) 15.06.93. Бюл. Г 22 (71) Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" (72) Е.H.l .îðoâêèí, S.И.Берен<ко, И.Ю.Соболев, В.И.Александрович, В.Л.Иайоров, Г.И.Иокейков и 10.Г.Палеха (73) Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1068492, кл. С 21 С 5/52, 19844.

Изобретение относится к металлургии титаносодержащих сталей и сплавов и может быть использовано на предприятиях, имеюцих дуговые печи для выплавки сталей и сплавов.

Известные способы выплавки титаносодержащих сталей включают присадку титаносодержащего материала в ковш, после удаления из ковша СО- 03 алака или присаживают 9ерротитан во второй ковш и переливают на него металл из первого ковша.

Недостатками этих способов являются трудности удаления шлака из ковша, необходимость продувки металла в ковше инертным газом, недостаточность раскисления шлака перед вводом в металл титана и повышенный угар титана.

Наиболее близким (принятым авторами в качестве прототипа) к предложен„, . И„„1822424 А3 (54) СПОСОБ ВОПЛАВКИ ТИТАНОСОДЕРЖАЩИХ СТАЛЕЙ и СПЛАВОВ (57) Суцность изобретения: в качестве алюминия и титансодержащих материалов присаживают отходы сплавов титана, содержащие q,0-6,5" алюминия, 0,33-7,0 циркония, 1,0-2,53 ванадия, остальное - титан, в количестве 0,2"

2,0" от массы металла. После растворения отходов вводят известь, и шлак раскисляют порошком алюминия в количестве 2-4 кг/т металла до содержания окислов титана в шлаке >-5 . 2 табл. ному способу по максимальному совпадению признаков является способ выплавки титаносодержащих сталей и сплавов, заключающийся в наведении нового шлака (перед легированием металла титаносодержацими материалами) из плавикового шпата в количестве 2"

7 кг/т, в присадке в металл кускового алюминия 1-5 кг/т, выдержка метал" ла в течение 2-0 мин и введении в печь высокопроцентного ферротитана.

Недостатком этого способа является повышенный угар титана, невозможность использования отходов сплавов титана, отсутствие комплексного раскисления и легирования.

Целью изобретения является создание способа выплавки титаносодержащих сталей и сплавов в дуговой печи, позволяющего одновременно легировать металл титаном, раскислять и модифи"

1822424 цировать его алюминием, цирконием и ваналием, повысить усвоение титана и качество металла, снизить себестоимость.

Поставленная цель достигается присадкой отходов сплавов титана с алюминием, цирконием и ванадием в количестве 0,2-2,03 от массы металла и после растворения сплавов титана при- 1О садкой извести и раскислением образо» вавшегося шлака порошком алюминия в количестве 2-4 кг/т металла до получения содержания окислов титана в шлаке 3-53. Целесообразно применение отходов сплавов титана с содержанием

3,0-6,5 алюминия, 0,3-7,0ь циркония, 1,0-2,53 ванадия и остальное титан.

По другому варианту отходы сплавов титана целесообразно присаживать в ковш, а выпуск шлака з ковше производить после схода металла в ковш.

Присадка в сталь небольших количеств алюминия, цирконил или ванадия оказывает раскисляющее и модифицирую- 2 щее действие. Рекомендуемые отходы сплавов титана содержат в своем составе относительно небольшие количества.(по сравнению с титаном) алюминия, циркония и ванадия, Поэтому при присадке в сталь отходов сплавов титана происходит не только легирование ее титаном, но и одновременное раскисление,и модифицирование стали алюминием, цирконием и ванадием. Применение предложенного способа позволяет провести комплексное раскисление и модифицирование стали, в результате чего существенно повышается ее качество.

В

Количество присадОК отходов спла 40 оов титана определяется химическим составом выплавляемой стали по тита» ну. Титан является высокоактивным элементом, поэтому присадка алюминиевого пороыка на шлак необходима для 45 уменьшения угара титана и хорошего

его усвоения сталью. При максимальной присадке отходов сплавов титана

2:; на шлак присаживается максимальное количество порошка алюминия

4 кг/т и наоборот. Более низкие присадки порошка алюминия на шлак, чем заявленные, приводят к существенному увеличению угара титана, а более высокие его присадки лишь незначительно уменьшают угар титана и.поэтому они являются нецелесообразными.

При рекомендуемых содержаниях окислов титана в шлаке 3-5 (для всех вариантов выплавки) наблюдается относительно небольшой угар титана 15-203 и хорошее качество стали. Большое содержание окислов титана в шлаке указывает на повышенный угар титана и существенное снижение качества стали.

Получать меньшее содержание окислов титана в шлаке нецелесообразно, поскольку в этом случае незначительно уменьшается угар титана и существенно повышается расход порошкообразного алюминия без повышения качества стали. Разброс по содержанию окислов титана в шлаке практически объясняется точностью методики определения окис" лов титана и колебаниями массы шлака в печи. Химический состав отходов сплавов титана определяется химическим составом наиболее распространенных сплавов титана.

Известь вводится в печь в количестве около 13 для получения нормально жидкоподвижного шлака с целью уменьшения угара титана. Такой шлак может быть эффективно раскислен порошком алюминия до концентрации окис" лоб титана 3-5";, при которой обеспечивается высокое и стабильное усвоение титана металлЬм. Дставление в печи шлака, состоящего только из одного высокоактивного плавикового шпа" та, как это предусмотрено в известном способе-прототипе, приводит к большому разъеданию футеровки печи, к повышенному содержанию неметаллических включений в стали и ухудшению свойств металла.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. Выплавка стали производится в дуговой печи. Перед легирс>ванием металла титаном производится скачивание шлака из печи и

4 наведение нового шлака из плавикового шпата, Если требуется иметь в готовой стали (сплаве) нижний предел по содержанию титана, то в металл присаживается 0,2 отходов сплавов титана. После растворения отходов сплавов титана в печь присаживается известь в количестве около 1."; и образовавшийся алак раскисляют порошком алюминия в количестве 2 кг/т стали до содержания окислов титана в шлаке 3-5.",.

Пример 2. Если требуется иметь в готовой стали (сплаве) верхний предел по содержанию титана, то

5 1С в металл присаживается 2i отходов сплавов титана, а алак раскисляется порошком алюминия в количестве 4 кг/т стали. Остальные особенности технологии такие же, как и в примере 1.

П р и и е р 3. Если требуется иметь в готовой стали (сплаве) средI ний пример по содержанию титана, то в металл присаживается I,1Ô отходов сплавов титана, а шлак раскисляется порошком алюминия в количестве

3,0 кг/т стали. Остальные особенности технологии такие же, как и в примере 1.

По предложенному способу было проведено 3 плавки титаносодержащих коррозионностойких сталей в 50 т дуговой печи по нижним, средним и верхним параметрам процесса выплавки. Основные данные по технологии выплавки этих плавок приведены в табл. 1, для сравненил в этой же таблице приведены такие же данные по плавке, изготовленной по способу прототипа (базовому способу). Результаты испытаний листов, полученных иэ указанного металла, показывают существенное повышение качества стали, полученной по заявленному способу по сравнению с прототипом (табл. 2): содержание кислорода в стали снижается с 0,0003 до 0,0050,0063, азота с 0,011< до 0,0060,0083, оксидов с 3,0> до 1,5-2,0 баллов, нитридов с 3,5 до 2,0-2,5 баллов, микрозерно измельчается от С до 7-в баллов и повышаются пластические свойства - удаление с 50 до 57603, сжатие площади поперечного сеченил с 62Ъ до 71-76 ;.

Для сопоставления результатов, присадки ферротитана в известном способе соответствовали среднему количеству присадок отходов сплавов титана в заявленном способе в расчете на содержание титана с учетом содержания в них титана и угара титана при выплавке. Ва счет дополнительного рас22424

45 кисления шлака порошком алюминия по заявленному способу угар титана составлял на 20,"; меньше, чем в известном способе. При средней присадке отходов сплавов титана 1,1> (содержание титана в отходах 90 ) необходимо со" ответственно присадить 1,09 высокопрочного ферротитана (содержание титана в котором 70") при этом кусковой алюминий присаживался в металл также в средних количествах.

Из вышеизложенного следует, что предложенный способ обеспечивает одновременное легирование металла тита" ном, раскисление и модифицирование его алюминием, цирконием и ванадием, повышение усвоенил титана и качества металла, сни><ение себестоимости.

Формула изобретения

1. Способ выплавки титансодержащих сталей и сплавов, включающий скачивание алака перед легированием металла титаном, наведение нового шлака из плавикового шпата, присадку в металл алюминия и титансодержащего материала, отличающийся тем, что в качестве алюминия и Титансодержащего материала присаживают отходы сплавов титана с алюминием, цирконием, и ванадием в количестве 0,22,03 от массы металла, после раство рения которых вводят известь и обраэовавшийсл шлак раскисляют порошком алюминия в количестве 2-4 кг/т металла до содержанил окислов титана в шлаке 3-53.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что отходы сплавов титана содерн<ат 3,0-6,5 алюминия, 0,3-0,73 циркония, 1,0-2,53 ванадия, остальное - титан.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что отходы сплавов титана присаживают в ковш, а выпуск алака в ковш производят после слива металла.

1822424

Та бли ца 1

Основные дамные пр технологии вввлавкн титамосодэриаднх> коррозионностойкмх сталей в 50 т дуговой печи ндиорскмй завод"

КОЮФчестэо введенных алеман тоэ из отходов сплавов титана, Ф

Способ ввелае

Кусковой

° ле>э> ний, 2

Окислы тита ма ° алака, 0»сокопроцемт Оерротитан, Ф дороеок

° ли>ммнк на к, кг/т

Отходы сплавое титане, ч

41 2rr

0,2

2,0

Известный 14 1507

Таблица 2

Основные дэммие по качеству листов тнтамосодериацнх коррозионностойкнх сталей, выплавленных ° 50 т дуговой печи hO "Ииорскмй завод" по предлсыэнмому спосо6у

Содериаае газов, t

Оеличмна зерна, балл

Пластические свойства, В

Угар

ТМТЭНЭ >

Ф

Отходы спла воз титана,Ф

Номер плавки

Способ выплээкислород эаот оксиды ннтрид»

57 71

60 73

59 76

Известный 141507 1,8 25 0,006 0,011 3,0 3,5 6 50 62

Составитель Е,Коровкин

Редактор С.11икольская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Е.Папп

".àêàç 2119 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рау01ская наб,, д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101

142220

Предло»емкий 142270 0,2

142275 2,0

142220 1,!

0»сокопроцент»»А 4ерротитам, ° >

17

0,005 0,006

0,006 0,008

0 005 0,007

3,0 0,006 0,0006 0,002

5,0 0,13 0,14 0,05

3,С 0,06 0,060 0,025

Содэрианюе меметаллнческих еклв чемий по ГОСТ

177Г>-70, балл

2,0 2,5

2,0 2,0

1,5 2 ° 5