Способ дефосфорации металла
Изобретение может быть использовано в электрометаллургии для дефосфорации высоколегированных сталей при обработке плазменной струей Сущность расплав обрабатывают активным азотом, парами углерода или смесью активного азота и паров углерода при массовом соотношении П. .1.
(В) RU (11) 2 (51) 5 С 21 С 7 064
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4951000/02 (22) 28.06.91 (46) 15.10.93 Бюл. Ня 37-38 (71) Московский институт стали и сплавов (72) Григорлн ВА.; Островский О.И.; Симонлн Л.М.;
Варфоломеева ЖМ. (73) Московский институт стали и сплавов (54) СПОСОБ ДЕФОСФОРАЦИИ METAJIJIA (57) Изобретение может быть использовано в электрометалпургии для дефосфорации высоколегированных сталей при обработке плазменной струей. Сущность: расплав обрабатывают активным азотом, парами углерода или смесью активного азота и паров углерода при массовом соотношении
П: С =1:1.
ЬЭ
CO
ЬЭ
4И
2001123
Изобретение относится к элек грометалпургии и может быть использовано дпя дефосфорации высоколегированных сталей при обработке плазменной струей.
В современной электрометзллургии выплэвляются высоколегированные стали с низким содержанием фосфора.
Известен способ шлаковой дефосфорации металла, заключающийся в том, что фосфор переводят из металла в шлак путем окисления его и связывания получаемых окислов в прочные комплексы присадками железной руды (ГерОз) и извести (СаО) в процессе выплавки металла. Этот способ не позволяет снижать содержание фосфора в высоколегированных сталях беэ окисления легирующих и их значительных потерь.
Чтобы не происходило окисления легирующих, окислительный потенциал расплава не должен превышать 10 Па. Столь
-1 низкие значения парциэльного давления кислорода (РОг) возможны при использовании вместо шлаков на основе ЕерОз - СаО шлаков на основе ВаО, NarO, L120, т.е, при создании слабоокислительных условий. При этом можно достигнуть степени дефосфорации высоколегированных сталей порядка
60-70 (». Еще более низкие значения PQz (10 Пэ) достигаются Ilpl1 испо 1b3083HMN восстановительных шлаков (Са-СаЕр, СэС2 и др.). Максимальная степень дефосфорэции в этих условиях составляет 80 .
Эти способы дефосфорации не нашли широкого промышленного применения изза высокой химической активности шлаков по отношению к футеровке печи, из-за необходимости поддержания активности углерода в металле на определенном уровне и иэ-за высокой кратности шлака (100 кг/т металла). Кроме того, при этих процессах возможны выделения ядовитых газов.
Одним иэ путей решения данной проблемы является использование вместо шлаков (возможно и вместе со шлаками) восстановительных газов.
Наиболее близким техническим решением является способ дефосфорации чугуна, заключающийся в обработке расплава различными водород- и азотсодержащими газами, активированными в дуге .
Однако существующий способ обработки водородсодержэщими газами имеет ряд недостатков: не позволяет получать низкие содержания фосфора в высоколегированных сталях, Это обусловлено тем, что активность фосфора в таких сталях нз порядок ниже, чем в чугуне: при обработке природным газом наблюдается нзу перожиязние металла;
55 использование водорода и паров воды в промышленных условиях ограничено с точки зрения обеспечения безопасных условий труда. Кроме того, использование паров воды способствует угару легирующих.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе дефосфорации металла, включающем обработку расплава газами, согласно изобретению, обработку расплава проводят активным азотом, парами углерода или смесью активного азота и паров углерода при массовом соотношении N:С = 1:1.
В отличие от прототипа, где металл продувают предварительно зктивировзнной эзстоводородной газовой смесью, в которой азот используется для повышения активности фосфора в металле. предлагаемый способ дефосфорации металла, согласно изобретению, включает в себя продувку металла только активным ззогом, т.е. предлагается самосгоятельное использование азота.
Принципиальное отличие предпэгаемого способа газовой дефосфорзции металла ззключается в том, что удаление Фосфора иэ расплава происходит зз счет химического взаимодействия растворенного в металле фосфора с активными частицами газовой фазы, такими как атомы углерода, азота и их соединения (типэ С), а не с активным водородом: (P) С= СР; (Р) + N = P N.
С + N = CN, (Р)+ CN = СР+ (N), (Р)+ (N)=
=PN; (P)+ CN = PN + (С), (P)+ (С) =- СР.
Новые технологические свойства азота и углерода заключаются в том, что они не только повышают активность фосфора в расплаве, но и сами являются активными частицами-дефосфораторами.
При использовании предлагаемого способа дефосфорации металла не наблюдается существенных потерь легирующих и значительного науглероживзния металла.
Преимуществом предлагаемого способа является доступность азота и углерода и их безопасность.
Пример. Проводилась дефосфорация быстрорежущих сталей марок Р6М5 и
Р6М5К5 в лабораторной плззменно-дуговой установке. После герметизации печи камеру откачивали до давления 10 Пз и заполняли л аргоном до атмосферного давления. Производили десятиминутную промывку системы, что обеспечивало двухкратно» обновление газа в камере печи. Затем «пп вещью осцилпятора ОСЦ-1 возбу;".дз в пп:» 1 иную дугу.
Металл, помещенный B в. д;>п.пзждземый медныЙ тигель. полнос:тью рп nnзвnяncя в й.
° в
° б ° и ° °
° I
° ° й
° °
° ° °
° ° ° ° I ° б
° . ° и б ° - ° ° ° ° . °
° ° ° °
° й
° Э
° °
° ° э.
° 1
11 ° 1
° ° ° 1 °
° ° и ° I
° °
° !
Э °
I ° и °
° ° б
° ° °
° ° б °
° ° °
I °
° ° ° ° 1 ° ° и °
° й» б
° б 11 ° 1 ° ° ° ° ° 1
° ° и б
° - ° ° и ° °
° ° ° ° ° б
° ° и Э ° °
° ° ° °
° °
Л 1 °
° Э ° и ° ° .
° и ° ° и ° й
° ° °
° °
11 °
Э ° й
° °
° °
° °
° ° б °
° ° ° б °
° ° ° ° ° . !! ° °
° °
° °
I»! ° 1й ° ° °
° ° В
° . ° ° °
В °
° . °... °
° ° °
° °
° ° °
° ° ° I
° °
° °
° ° °
° ° ° ° °
° °
° °
° ° 1 ° °
° и ° ° Э °
° ° 1 ° °
° t
° ° б ° °
° ° ° ° ° ° °
° °
° б б °
° °
° °
° ° ° б
° ° и
° ° ° °
° 11 ° и
° Л ° .
° Э ° °
° ° ° 11 °
° ° ° ° °
° ° ° и I й
° ° 11
I . !
° °
° °
Э °
° б °
° 1 ° ° °: °
° °
Э ° °
