Способ производства азотсодержащей стали

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»>535350

Союз Советских

Социалистических

Республик. .а т.т

1

1

С - :т < - . - : ". Е (51)Л.Кл. С 21 С-5/52

С 21 С 7/00 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.07.75 (21) 2158091/02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.11.76. Бюллетень № 42 (45) Дата опубликования описания 25.11.76

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 669 187 25 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. Ф. Мазуров, А. M. Евграшин, В. Н. Новиков, В. В. Шахнович, А. Ф. Каблуковский, Е. И. Тюрин и Б. С. Петров

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА

АЗОТСОДЕР7КАЩЕЙ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии.

Известна выплавка нержавеющих сталей, легированных азотом, заключающаяся в том, что легирование металла азотом от

0,1 до 0,8с/0 производят путем присадки в металл азотированных ферросплавов: феррохрома, ферромарганца, металлического марганца (1). Недостатки такой выплавки — применение дефицитных и дорогостоящих азотированных ферросплавов, необходимость глубокого предварительного .раскисления металла для эффективного усвоения азота и, следовательно, наличие высоких удельных расходов раскислителей, сложность осуществления технологического процесса. Например, температуру металла до начала ввода азота ограничивают 1430 С (в противном случае происходит выделение азота из металла).

Известен способ азотирования жидкого металла, который заключается в том, что металл во время выпуска в ковш продувают через газопроницаемое по всей площади днище газообразным азотом и его секундный расход в продолжении всего выпуска непрерывно увеличивают пропорционально уровню наполнения ковша металлом (2). При продувке газообразным азотом на поверхности газового пузыря адсорбируются поверхностно-активные элементы, такие как кислород и сера, снижающие эффективность азотирования всей плавки в целом.

Известен способ производства стали с повышенным содержанием азота, заключающийся в расплавлении шихты, окислении примесей, скачивании шлака, выпуске полупродукта в ковш, смешении полупродукта с легнрующим расплавом, насыщенным азотом, выплавленным в другом сталеплавильном агрегате по технологии, включающей расплавление шихты, наведение восстановительного шлака, легирование, выпуск легирующего расплава в ковш, продувку расплава газообразным азотом (3). В процессе реализации этого способа используются два сталеплавильных агрегата: один для выплавки легирующего расплава, другой для выплавки полупродукта, причем возникают трудности в организации синхронной работы этих агрегатов. Необходимость последующего разбавления уже насыщенного азотом легирующего расплава полупродуктом, как правило, имеющим в несколько раз большую массу и объем, значительно снижает эффективность азотирования всей выплавки в целом.

Цель изобретения — достижение содержания азота в стали 0,01 — 1,0%, улучшение ее качества, увеличение производительности сталеплавильного агрегата, снижение трудоем. 535350

55 кости процесса выплавки и себестоимости азотсодержащей стали.

Сущность способа заключается в расплавлении шихты, окислении примесей, обновлении и скачивании окислительного шлака, легировании, выпуске металла в ковш,,раскислении и продувке его в течение 2 — 25 мин восстановительной рафинировочной смесью, содержащей 0,3 — 7 кг магния на тонну стали в смеси с железным порошком, в струе азота с последующей продувкой одним азотом в течение 2 — 15 мин с расходом азота 0,1 — 2,5м на тонну стали в контролируемой атмосфере азота с давлением 0,8 — 5 ат.

Обработка расплава порошкоо бразным магнием, который обладает сильным химическим сродством к кислороду и сере, и железным порошком, который повышает отвод тепла из зоны реакции окисления примесей, уменьшает окисленность расплава и снижает содержание серы в нем, что повышает скорость абсорбции азота металлом. За счет создания парциального давления азота над жидким расплавом повышается растворимость азота. Обработка расплава магнием в струе азота способствует образованию нитридов магния.

Ниже приведены варианты осуществления предлагаемого способа, не исключающие других вариантов в объеме предмета изобретения, при выплавке марок 17Г2САФ и

ОХ18Н5Г12АБ. Пример 1. В дуговую печь емкостью,.например, 100 т загружают шихту и расплавляют ее на максимальной мощности трансформатора с подвалкой шихты и присадкой извести 3,5 т и железной руды 2 — 2,5 т. В процессе расплавления шихты и в период кипения металла производят периодическое обновление окислительного шлака, что позволяет наиболее полно провести дефосфорацию металла. При содержании в металле фосфора не более 0,01 и углерода 0,15% скачивают оки слительный шлак, легируют марганцем, выпускают металл в ковш, раскисляют алюминием, при этом температура металла

1600 — 1620 С.

Ковш с металлом накрывают крышкой

;или помещают в специальную камеру. Свободную полость ковша или специальной камеры заполняют азотом под давлением 0,1—

1,2 ат и металл продувают механической смесью магния с железным порошком, вводимой в струю азота. Продувку твердым и газообразным реагентами производят в течение 10 — 12 мин с расходом магния 4 кг т, затем металл продувают одним газообразным азотом еще в течение 10 мин. При этом общий расход азота с оста вл я ет 0,5 и Цт.

По окончании продувки магнием или с начала чистой продувки одним азотом присаживают ферромарганец, ферросилиций и феррованадий в количествах, необходимых д.чя по5

55 лучения в готовой стали 1,5% кремния, 0,9% марганца и 0,12% ванадия.

После продувки металла его поверхность засыпают порошком магнезита и затем метал 1 р азл и в ают.

iH р и м е р 2. В дуговую печь емкостью, например, 100 т загружают шихту, состоящую из отходов, кг: хромистой стали (Б-18)

68000, подшилниковой стали (Б-3) 13000, никеля 5000, углеродистой стали 10000, расплавляют на максимальной мощности трансформатора, производят окисление примесей и углерода, легирование металла ферромарганцем в количестве 12000 кг, скачивание окислительного шлака и выпуск расплава в ковш при 1730 — 1750 С.

Далее ковш устанавливают в вакуумную камеру и при остаточном давлении 0,5 — 30 ям рт. ст. расплав продувают газообразным кислородом в течение 15 мия. Затем насос отключают, металл раскисляют алюминием, ковш накрывают крышкой или помещают в специальную камеру. Свободную полость ковша или специальной камеры заполняют азотом под давлением 1,0 — 1,1 ат и металл продувают гранулированным магнием в струе азота в течение 12 — 15 мин с расходом магния 5 кг т. Затем металл продувают азотом в атмосфере азота еще в течение 12 — 15 мин с расходом азота 0,5 м (т. В процессе продувки чистым азотом в металл вводят ферроцерий (0,5 кг т) и ферробор (на 0,002%). По окончании продувки поверхность металла покрывают порошком магнезита и сталь разливают.

Низкое содержание серы и кислорода в металле, модифицирующее действие магния, а также образование нитридов магния позволяют повысить качество металла, в частности повышается предел хладноломкости конструкционной стали, увеличивается пластичность в (3 — 4 раза) и улучшается коррозионная стойкость нержавеющих марок стали, Исключение восстановительного периода (1 — 1,5 ч) позволяет увеличить производятечьность сталеплавильного агрегата, напри5 — 3,5 мер 100-тонной печи, íà X100% =30%

Все вышеперечисленные факторы, а также экономия шлакообразующих и сравнительная дешевизна порошков магния и железа позволяет снизить себестоимость стали.

Экономический эффект от внедрения новой технологии может составить около 1,5 руб на тонну стали.

Формула изобретения

1. Способ производства азотсодержащей стали, включающий расплавление шихты, окисление примесей, обновление и скачивание окислительного шлака, легирование, выпуск расплава в ковш, раскисленис, продувку азотом, отл ич а ющи йс я тем, что, с целью достижения содержания азота в стали 0,01—

535350

Составитель Л. Веревкина

Техред М. Семенов

Редактор T. Юрчикова корректор В. Гутман

Заказ 1024/1566 Изд. М 1777 Тираж 654 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

1,0%, улучшения ее качества, увеличения производительности сталеплавильного агрегата, снижения себестоимости стали, после раскисления над .расплавом в ковше создают атмосферу из азота с давлением 0,8 — 5 ат, в расплав вводят в течение 2 — 25 мин порошкообразный магний 0,3 — 7 кг на тонну стали в смеси с железным порошком в струе азота, а затем в течение 2 — 15 мин расплав продувают только азотом с расходом 0,1 — 2,5 из на тонну стали.

2. Способ по п, 1, отличающийся тем, что в расплав вводят порошкообразную смесь магния и железного порошка, содержащую

5 — 95% магния.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что легирование металла ферросплавами осуществляют перед продувкой смесью магния и железного порошка.

5 4. Способ по пп. 1, 2 и 3, отличающийся тем, что обработке подвергают металл после вакуумного обезуглероживания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

10 1. Г. М. Бородулин, Е. И. Мошкевич «Нержавеющая сталь», М., Металлургия, 1973 r., стр. 183 — 186.

2. Авт. св. СССР № 381692, М. Кл.

С 21,С 7/00, 1971 г.

15 3 ABT. св. СССР № 371278, М, Кл 2

С 21 С 5/52, 1970 г. (прототип).