Способ выплавки сталей и сплавов

 

Союз Советски к

Соцналистичеснии

Республик

< и 91О786 (61) дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 21 .02. 80 (21)2886665/2 -02 с присоединением заявки М -*- (51)М. В(л.

С 21 С 5/52

Гавударстввнный комнтет (23) Приоритет (53) УДК 669.187.

° 25 (088.87

Опубликовано 07.03.82 ° Бюллетень М 9 не делам нэабретеннй и отврытнй йата опубликования описания 07.03.82 ГЯ) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛЕД И СПЛАВОВ

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при выплавке высококачественных сталей и . сплавов.

Развитие многих отраслей современной техники требует применения особо.чистых сталей и сплавов, так как изделия из них обладают повышенным комплексом свойств. Очистка сталей, снижение содержания в ннж вредных примесей может осуществляться следующими способами: подбором шихтовых материалов, чистых no S и Р, с последующим их сплавлением в заданной пропорции ; изготовлением заданной марки стали на базе распространенных шихтовых материалов с применением специальной рафинирующей обработки, который более экономичный, так как чистые шихтовые материалы очень дороги. Например, замена основного компонента шихтовки армко-железа (5 = 0,0243, P = 0,074, стоимость .200 р/т) на карЬонильное железо IS = 0,0023, 2

P = 0,002Й, стоимость 45000 р/т) увеличивает стоимость продукта в

20 раз.

Из ве стно рафи ни рование ст али в ковше синтетическим известковогликоземистым шлаком.1 1 ), который имеет следующий состав, 4: Са0 50-55, А120 38-43 и Fe0 примерно 1

М

Наиболее близким по технической

10 сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ выплавки сталей и сплавов, включающий введение шлаковой .смеси извести и плавикового шпата с завалкой в печь, рас1$ плавление, рафинирование и выпуск металла, в котором для снижения угара металлошихты, повышения качества выплавляемого .металла и производи26 тельности печи, шлаковую смесь, состоящую из плавикового шпата и глинозема при соотношении CRFQAQO 1,54,0, вводят в корзину с шихтой и/или на подину печи перед завалкой шихты

910786

° 3 в количестве 10 50io от вводимых в печь-шпакообразующих материалов 2).

Недостатком этого способа является получение сталей чистых только по сере до уровня 1 10 о;. Степень рафинирования стали синтетическим шлаком определяется количес вом шлака, его свойствами, химическим составом стали, температурными условиями процесса. 10

Цель изобретения - снижение содержания серы и фосфора, снижение стоимости сталей и сплавов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки сталей и сплавов, включающему эавалку шихтовых материалов в печь, расплавление, рафинирование и выпуск металла, завалку шихтовых материалов осуществля- ур ют с добавлением 1-3i Al, поддерживают температуру расплава в интервале 1200-1350 С и ведут обработку расплава шлаком системы CaO-CaFg-ЕйОИ при соотношении СаО/CaF = 0,4-1, FeO>= 30-551, задаваемым на поверхность расплава в виде предварительно сплавленного монолита в количестве

5-10/ от веса металла.

Нлаки системы СаО-СаГ - FeO используются для рафинирования расплавов Ге-С. Однако, с понижением содержания углерода в расплаве, рафинирующая способность шлака этого типа па3S дает и начиная. с 1С) = 33 становится менее 50 . Для повышения рафинирующей способности шлака этого типа необходимо ввести такой элемент, который бы сохранил температурный режим процесса рафинирования и возможность пересыщать шлак твердой фазы. Таким элементом является Al, который в со-, четании с Ni, Ti Si Ип, понижает температуру расплава до необходимой для рафинирования и, обладая высоким сродством с кислородом, предохраняет эти компоненты от угара. Для протекания процесса рафинирования в оптимальном режиме достаточно добавление

1-34 Л1 в шихту . При вз аимодей ст вии . со шла ком для сохранения рафи нирующего свойства шлака требуется окислить

0,5-1,5i Al. Остальное количест во алюминия предназначено для того, чтобы понизить температуру взаимодеи55 ствия шлак - металл до оптимальной, которая находится в интервале 12001350 С.

Образующаяся при окислении алюминия И О замещает в шлаке окислы Ре, создает условия для выделения из шлака твердой фазы в виде CaO — Л2 09.

Эффективность десульфурации и дефосфорации шлаками СаО-СаГ - 1еО опреИ деляется количеством выделяющейся твердой фазы, которая, связывая серу и фосфор в прочные соединения, выводит эти элементы из эоны взаимодействия жидкий шлак - металл. Использование менее 54 рафинирующего шлака не обеспечивает максимально возможного удаления серы и фосфора из. расплава, а более 101 экономически невыгодно;, так как остается неотработанный шлак.Все остальные операции выполняются по обычной технологии.

Пример. Техническую проверку предлагаемого способа выплавки сталей и сплавов проводят на полупромышленной индукционной печи садкой 10 кг с магнезитовым тиглем. Илаки приготавливают сплавлением основных компонентов в тигле из армко-железа, нагреваемом в индуктивной печи.

Для выплавки стали Х18Н10Т шихтуют расплав состава, 3: Fe 68, Ni

12, Ti 1 с добавкой 33. Расплавление проводят на воздухе в тигле индукционной печи. Содержание $ и P по расплавлении фиксируют равным

0,016 и 0,033 соответственно. По достижении температуры расплава 12501300 С обрабатывают его шлаком сос0 тава, Ф: СаО 25, CaI225 ГеО 50 в количестве 6i от веса металла. После обработки шлаком содержание S u P в расплаве составляет соот ветст венно

0,001 и 0,002л;. Конечный шлак в расплаве удаляют, закрывают печь и откачивают воздух . По достижении вакуума 10 мм рт .ст, расплав легируют

Cr и раскисляют Ип и Si. Слив в изложницу проводят в вакууме . Конечное содержание S и Р в готовом слитке.

0,0034 каждого. Аналогичным образом, но с обработкой полностью на воздухе, выплавляют несколько плавок конструкционной высокопрочной стали

30х3 НИФС. На этих плавках в пределах предлагаемого варьируют процентное содержание добавляемого в шихту

Al и количество шлака. Для получения сра внительных данных параллельно проводят выплавку стали 30х3НИФС по известному способу. После выплавки слитки проковывают нэ квадрат 10х10 мм

910786

Способ выплавки стали

Механические свойства сталей р афинируюца я обработка,2

Содермание вред ных примесей,2

Сталь кг/мм Д, 2

Go,ä, кгн/

/сн Кор . кг/и

А1 алак

Беэ рааинирующей обработки синтетическим елаком

176 155 9,6 47 4,5

0,019 0,025

52 6,5

55 8,2

54 8,6

55 9 1

80.7

84,8

174 152 9,5

l80 155 95

185 159: 10,8

187 158 10,8

56,4 28 48,7

63 7 3I 7 44 4

0,013

0,005

0,004.

0,003

0,014

0,003

0,0l

0,007

0,003

0,001

0,002

0,0008

Иэ вест ный

Предлагаемый

0,5 5

3 5

3 10

09561

0,75 к

Потенциал питтингообраэования в 0,82-нои растворе NaCl при 20"С.

Составитель П. Магаюмова

Редактор А. Гулько Техред M.Гергель Корректор N. flowo

Заказ 1846/4 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 8-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и на прутках проводят стандартную термическую обработку.

Использование предлагаемого способа выплавки качественных сталей позволяет снизить содержание S u P по сравнению с известным способом в 2,5-3 5 раза, а по сравнению с выплавкой без рафинирующей обработки синтетическим шлаком в 5- 7 раз .

Способ пригоден для выплавки низкоуглеродистых нержавеющих сталей аустенитного и ферритного классов, мартенситостареющих сталей, высокопрочных сталей, сплавов на Го-Я. основе. Снижение содержания S u P до уровня 3 10 / повышает коррозионностойкость (потенциала питтингообразования в 0,81 раствораNaCl при.

20 С) стали Х18Н10Т с 0,56 до 0,75 и повышение ударной вязкости стали

30ХЗНМФС с 6,5 до 9,1 по сравнению со сталями выплавленными с рафинирующей обработкой по известному способу.

Предлагаемый способ выплавки сталей и сплавов из обычных шихтовых материалов с одновременным удалением вредных примесей S u P упрощает тех" нологический процесс, в 1,5 раза приводит к сокращению длительности плав6

Результаты испытаний сведены в таблицу. ки, экономии легирующих добавок и материалов.

Формула изобретения

Способ выплавки сталей и сплавов, включающий завалку шихтовых материалов в печь, расплавление, рафиниро-. вание и выпуск металла, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью сни30 жения содержания серы и фосфора,снижения стоимости сталей и сплавов, завалку шихтовых материалов ведут с добавлением 1,34 алюминия, поддерживают температуру расплава в интервале

1200-1350 С, а обработку расплава ведут шлаком системы СаО-CaF<-FeO при CaO/CaF = 0,4-1,0 и FeO 3055, задаваемым на поверхность расплава в виде предварительно сплавленного

40 монолита в количестве 5-103 от веса металла.

Источники информации, принлтые во внимание при экспертизе

1. Калинкин Е.С, Хладостойкая

4> низколегированная сталь. М., "Металлургия", 1976, c ° 99-118 °

2 . Авторское свидетельство СССР " 651034, кл. С 21 С 5/52, 1979.