Спосіб азотування високолегованого розплаву

СПОСОБ АЗОТИРОВАНИЯ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННОГО РАСПЛАВА газообразным азотом в агрегате с подводом дутья под уровень расплава, включающий окислительный период с продувкой смесью кислорода, аргона и азота, восстановительный период с продувкой смесью аргона и азота и регулирование содержания азота в смеси в зависимости от состава готового металла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности легирования расплава азотом, расход азота в восстановительный период снижают на 40-70% к содержанию его в дутье в конце окислительного периода. і (Л эо 30 1 888547 Изобретение относится к черной металлургии, а именно, к выплавке хромистых, хромомарганцевых и хромоникелевых нержавеющих сталей, ферросплавов , сплавов на основе никеля. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ контроля содержания азота в жидком металле при аргоннокислородной продувки за счет подачи азота в газовую смесь. Содержание 10 азота в смеси по отношению к суммарному расходу аргона и азота (не считая кислорода) снижается и к концу окислительного периода достигает определенного значения, которое в 15 дальнейшем поддерживают в ходе восстановительного периода [і] . Однако, указанный способ не обеспечивает достижения термодинамического равновесия газовой фазы с металлом и, в связи с этим, стабильности 20 легирования расплава азотом. Целью предлагаемого изобретения является повышение стабильности легирования металла азотом. 25 Поставленная цель достигается тем, что азотирование высоколегированного расплава газообразным азотом в агрегате с подводом дутья под уровень расплава, включающий окислительный период с продувкой смесью 30 кислорода, аргона и азота, восстановительный период с продувкой смесью аргона и азота и регулирование содержания азота в смеси в зависимости от состава готового металла, сог- 35 ласно изобретению, расход азота в восстановительный период снижают на 40-70% к содержанию его в дутье в конце окислительного периода. В ходе окислительного периода, 40 благодаря большой его длительности, достигается насыщение металла вдуваемым азотом до концентрации, близкой к равновесной, в ходе восстановительного периода, из-за повышения 45 концентрации легирующих, в частности, хрома, возрастает растворимость азота,- и при сохранении прежнего содержания азота в дутье концентрация его в металле увеличивается. При этом состояние равновесия не дости- 50 гается , т.к. восстановительный период короткий. Для того, чтобы не нарушалось равновесие газовой фазы с металлом, 55 достигнутое в ходе окислительного периода, в ходе восстановительного периода продувают расплав такой смесью, чтобы концентрация азота в металле не изменялась, несмотря на увеличение концентрации легирующих. 60 Таким образом, в ходе окислительного периода, благодаря его большой длительности достигается равновесие газовой фазы с металлом, и содержание азота в металле доводится до заданного. В ходе же восстановительного периода создают условия, обеспечивающие стабилизацию содержания азота на достигнутом уровне. Точность регулирования не зависит от конкретных условий продувки и выбранного агрегата. П р и м е р , В 10-тонном конвертере, оборудованном 3~мя донными фурмами, рафинировали расплав, содержащий около 18% хрома и 10% никеля. Продувку осуществляли в 3 этапа , причем 1 этап был подготовительным, в ходе которого путем продувки кислородом с защитным газом расплав обезуглероживали -до концентрации углерода около 0,2%, Halt этапе (окислительном), в ходе которого проводилось азотированиег металл продували аргоно-азотнокислородной смесью, а н а Ш этапе (восстановительном) - аргоно-азотной смесью. Расход азота на И этапе поддерживали постоянным, равным 1,6 нм/мин, а расход кислорода и аргона изменяли по специальной программе: расход кислорода в пределах от 5,5 до 1,2 H M V M H H , а аргона - в пределах от 2 до 5,7 нм 3 /мин. На Ш этапе расход азота поддерживали равным 0,8 нм 3 /мин, а аргона 7 нм 3 /мин. Расход азота в окислительный период рассчитывали по требуемой величине парциального давления азота в газовой фазе в конце І периода из І соотношения _-ІЇ2_ , кгс/см? ^ г Vu + V* Режим продувки приведен в табл.1. Основные показатели процесса азотирования приведены в табл. 2. Проведенные исследования показали, что для достижения поставленной цели - повышения стабильности легирования азотом, требуется снижение содержания азота в смеси в ходе восстановительного периода на 40-70% в зависимости от марки стали. При выходе за указанные пределы не удается стабилизировать содержание азота в металле: снижение содержания азота в смеси более, чем на 70% приводит к снижению содержания азота в металле, а менее, чем на 40% - к увеличению концентрации азота. Ожидаемый экономический эффект составит 170 тыс.руб. в год. 888547 Т а б Время, мин Наименование периода Расход кислорода, нм^/мин If этап (окислительный) Расход аргона, нм^/мин Расход СодержаСодержание азоазота, ние в та в менм^/мин смеси (без кис- талле лорода) 5,5 2,0 1,6 1 3,5 3,5 11 0,31 2 2,Л5 4,5 " 0,26 4 1,5 5,2 " 0,24 7 1,2 5,7 11 0,22 14 Ш этап (восстановительный) ; и ц а 1,2 5,7 0 0 0 7 0 ,8 7 5 11 о 0 ,8 0,44 0,22 0,025 (100%) 0,07 0,3• (45%) 0 ,07 0 ,07 * о, і Т а б л и ц а 2 Химсостав расплава и температура В конце окислительного периода планировалось / % С / / %с / / % Nl/ / % N / t°C 14,0 0,07 1650 Редактор В.Большакова Заказ 1760/ДСП получено фактически 13,60 0,030 , 10,0 В конце восстановительного периода 0,044 10,08 0,07 1660 Составитель Л.Климов Техред д. Бабинец планировалось получено фактически 18,0 0,030 10,0 0,07 1650 17,70 0,044 10,08 0,07 1630 Корректор О.Билак Тираж 433 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП ' 'Патент'', г.Ужгород, ул.Проектная,4