Способ получения проката из легированной стали

 

Изобретение относится к способам получения проката путем выплавки стали из металлолома с последующим получением заготовок для проката в литейно-прокатном цикле. Способ включает подбор металлолома нержавеющей стали, содержащего хром в количестве, превышающем необходимое содержание хрома в выплавляемой стали, загрузку металлолома в дуговую электропечь, его расплавление, перелив расплавленного металла в конвертер, первоначальную продувку металла в конвертере смесью кислорода и аргона в соотношении 1:1 в течение 30-40 мин и последующую продувку аргоном в течение 2-3 минут. По окончании выплавки полученную сталь подают на машину непрерывной разливки стали для формирования заготовок для проката. Металлолом перед загрузкой в дуговую электропечь очищают от примесей. Металлолом подбирают с содержанием хрома на 10-15% больше, чем в выплавляемой стали. Технический результат - снижение времени получения проката за счет отсутствия дополнительных затрат времени на проведение анализа стали и затрат времени на ввод дополнительных материалов, а также получения стали необходимого состава. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам получения проката из металлолома путем выплавки стали из металлолома с последующим получением заготовок для проката в литейно-прокатном цикле.

Известны способы выплавки стали из металлолома.

По патенту РФ №2108399 "Способ выплавки стали в дуговых электропечах из металлолома", публикация 10.04.98, в дуговые электропечи загружают на подину 70% металлолома от общей массы завалки, расплавляют его. Затем осуществляют подвалку второй порции металлолома и одновременно вдувают в жидкую ванну в струе азота порошкообразную экзотермическую смесь в виде порошкообразной железной руды, окалины или пыли дымоходов металлургических печей и восстановитель, что обеспечивает ускорение плавления второй порции металлолома.

В патенте Японии 08-225880, публикация 03.09.06, "Способ производства легированной стали", отходы легированной стали, железа и стального скрапа от 20 до 40% загружают в электропечь, расплавляют, подвергая при этом обезуглероживанию и дефосфоризации вдуванием кислорода. После удаления шлака дефосфоризации помещают расплав во вторую электропечь, где и получают необходимую сталь, добавляя FeCr, при этом подвергая расплав заключительному обезуглероживанию и дефосфоризации.

Способ создания углеродистой или легированной стали по патенту US 4222768, опубликованный 16.09.80, включает операции загрузки стального скрапа в электропечь, плавление отходов, очистку расплава и отделение расплава от шлака. Усовершенствование заключается в том, что снижается процент металла, уходящего в окислы, за счет загрузки кремниевого карбида, которая производится в любое время перед завершением стадии окисления.

Все перечисленные способы характеризуются тем, что при выплавке стали из металлолома приходится вводить различные добавки. При этом время плавки удлиняется, в том числе за счет того, что необходимо проводить анализы состава получаемой стали и проводить дополнительные действия путем подшихтовки для создания необходимого состава стали.

Известны способы получения проката из металлолома. Такой процесс, как правило, включает загрузку металлолома в дуговую электропечь, где он расплавляется, затем расплавленный металл переливается в конвертер, где он подвергается продувке аргоно-кислородной смесью (АОД процесс). В процессе плавки в конвертере происходит обезуглероживание и гомогенизация металла, а также создание необходимого состава стали, для чего в шихту также вводят необходимое количество материалов, в частности легирующих материалов (Воскобойников В.Г. и др. Общая металлургия. - М.: Металлургия, 2002, с. 335-337). При выполнении этого способа металлолом нержавеющей стали загружают в дуговую электропечь, расплавляют его, переливают расплавленный металл в конвертер, производят первоначальную продувку расплавленного металла в конвертере аргонно-кислородной смесью, а затем аргоном.

Данный способ не позволяет получить прокат с наименьшими затратами времени, так как нельзя производить плавку стали без подшихтовки, потому что для получения необходимого состава в процессе плавки в конвертере приходится вводить легирующие добавки, например, в виде феррохрома. При этом время плавки удлиняется, в том числе за счет того, что необходимо проводить анализы состава получаемой стали и проводить подшихтовку для создания необходимого состава стали.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи получения проката из металлолома легированной, преимущественно нержавеющей, стали без использования дополнительной подшихтовки, то есть добавления дополнительных веществ в шихту, в том числе содержащих легирующие элементы. Применение такого способа обеспечивает отсутствие дополнительных затрат времени на проведение анализа получаемой стали в процессе выплавки, затрат времени на ввод дополнительных материалов в шихту, что в целом приводит к снижению времени на получение проката.

Способ получения проката из легированной стали характеризуется тем, что подбирают металлолом легированной, преимущественно нержавеющей, стали с содержанием хрома большим, чем в стали, которую необходимо получить. Загружают металлолом в дуговую электропечь, где расплавляют его без дополнительной подачи кислорода. Переливают расплавленный металл в конвертер и первоначально продувают жидкую ванну в конвертере смесью кислорода и аргона в соотношении 1:1 в течение 30-40 минут, и заканчивают продувку аргоном в течение 2-3 минут. По окончании выплавки подают полученную жидкую сталь на машину непрерывной разливки стали для формирования слябов.

Легированные стали содержат хром и никель. На первом этапе выполнения способа подбирают металлолом с содержанием никеля соответствующим тому содержанию, которое необходимо в изготовляемом прокате. Содержание же хрома, если он присутствует в выплавляемой стали, должно быть большим, так как хром угорает в процессе плавки. Затем ведут расплав металлолома в дуговой электропечи без доступа кислорода, так как окисление не нужно. Расплав без доступа кислорода также снижает угар металла.

В конвертере ведут продувку расплава смесью кислорода и аргона с пониженным, относительно общепринятого при переплавке металлолома, содержанием кислорода и при других временных интервалах. Кислород на первом этапе продувки необходим для того, чтобы снизить содержание углерода, так как расплав дополнительно науглероживается от электродов в дуговой электропечи. Окончательная гомогенизация металла происходит при продувке аргоном, без кислорода.

Полученная легированная сталь из конвертера поступает на машину непрерывной разливки стали, на выходе которой получаются заготовки для проката, слябы, которые в дальнейшем подвергаются прокатке.

В частности, при выполнении способа металлолом нержавеющей стали перед загрузкой в дуговую печь может дополнительно очищаться, например от органических примесей. Металлолом нержавеющей стали подбирают с содержанием хрома на 10-15% больше, чем в выплавляемой стали.

Предлагаемый способ изготовления проката из нержавеющей стали обладает неочевидными для специалистов свойствами. Подбор соответствующих составляющих исходного сырья, отсутствие подшихтовки, в частности отсутствие необходимости введения легированных добавок при плавке в конвертере, которое компенсируется новыми режимами (времени плавки и состава газов в продувке), позволяет снизить временные затраты на плавку и в целом на изготовление проката. Такой способ наиболее выгоден при получении сравнительно небольших партий проката. Таким же способом могут выплавляться и никелевые сплавы.

Способ осуществляется следующим образом.

Металлолом, стружка и отходы легированной стали подбираются таким образом, чтобы содержание хрома в исходном сырье было бы большим, чем содержание хрома в получаемой стали. Например, если необходимо получить сталь марки 05Х18Н9 необходимо взять металлолом марки 02Х19Н9. Возможна смесь металлолома различных марок, важно, чтобы среднее значение хрома превышало на 10-15% его содержание в изготавливаемой стали. Если это необходимо, металлолом предварительно очищается.

Плавку металлолома ведут в дуговой электропечи без подачи кислорода, так как нет необходимости окислять примеси. Плавку ведут до полного расплавления металлолома. При расплаве металла часть хрома выгорает, а часть переходит в шлак. Затем расплавленный металл переливают в конвертер, осуществляющий АОД-процесс. Так как жидкая сталь в процессе расплава металлолома насыщается дополнительным углеродом, плавку ведут при подаче смеси газа аргон-кислород в соотношении 1:1 в течение 30-40 минут. Такой режим, с пониженным по сравнению с обычным содержанием кислорода в смеси газов, обеспечивает выгорание излишнего количества углерода, внесенного от электродов. С другой стороны, режим обеспечивает гомогенизацию расплава, которая происходит и на стадии продувания аргоном в течение 2-3 минут. На стадиях продувки происходит частичное восстановление хрома из шлака. При выплавке стали в конвертере не требуется проводить анализ расплава, сталь нужного состава получается автоматически.

По окончании плавки жидкую сталь переливают в машину непрерывной разливки стали, на выходе которой формируются заготовки для проката, слябы легированной, в том числе нержавеющей, стали или никелевого сплава.

Предложенный способ позволяет сократить время получения проката, при этом сталь получается необходимого состава.

Полученные заготовки для проката, в том числе слябы, могут использоваться для дальнейшего производства рулонного и листового проката, штрипса и свариваемых труб, кругов, прутка и проволоки и других видов проката.

Формула изобретения

1. Способ получения проката из легированной стали, включающий загрузку металлолома нержавеющей стали в дуговую электропечь, его расплавление, перелив расплавленного металла в конвертер, первоначальную продувку расплавленного металла в конвертере смесью кислорода и аргона и последующую продувку аргоном, отличающийся тем, что для загрузки в дуговую электропечь подбирают металлолом нержавеющей стали, содержащий хром в количестве, превышающем необходимое содержание хрома в выплавляемой стали, продувку расплавленного металла в конвертере осуществляют смесью кислорода и аргона в соотношении 1:1 в течение 30-40 мин, затем продувают в течение 2-3 мин аргоном, по окончании выплавки полученную жидкую сталь подают на машину непрерывной разливки стали для формирования заготовок для проката.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлолом нержавеющей стали перед загрузкой в дуговую печь дополнительно очищают от примесей.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлолом нержавеющей стали подбирают с содержанием хрома на 10-15% больше, чем в выплавляемой стали.