Шихта для одержання сплаву для легування та розкислення сталі

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для получения материалов, необходимых для легирования и раскисления сталей. Наиболее близкой по совокупности признаков является шихта для получения сплавов для легирования и раскисления стали [2], которая позволяет существенно увеличить скорость восстановления легирующих элементов. Шихта содержит окалину высоколегированных сталей, измельченный ферросилиций и/или металлический кремний, металлический порошок и расплав ферросилиция и/или металлического кремния. Шихта имеет следующие недостатки: отсутствие в составе шихты отходов други х групп марок сталей исключает возможность регулирования содержания ведущи х легирующи х элементов в более широких пределах, чем в базовой группе отходов, снижает комплексность утилизации легирующих элементов; повышенное содержание раскислителя снижает объемы разовых порций при использовании сплава в сталеплавильном производстве; использование сплава при выплавке быстрорежущи х сталей требует доводки химического состава расплава металлическим хромом или ферросплавами на его основе, что повышает себестоимость металлопродукции и удлиняет процесс выплавки. В основу изобретения поставлена задача совершенствовать состав шихты для получения сплава для легирования и раскисления стали путем дополнительного введения окалины и/или стружки сталей, высоколегированных хромом, а в качестве материала, содержащего оксиды легирующи х элементов - окалину быстрорежущих сталей и изменения при этом соотношения компонентов шихты, - что приведет к повышению содержания хрома в сплаве и снижению расходов металлического хрома и ферросплавов на его основе при выплавке стали. Поставленная задача достигается тем, что шихта, включающая металлический порошок и материал, содержащий оксиды легирующих элементов, измельченный ферросилиций и/или металлический кремний дополнительно содержит окалину и/или стружку сталей, высоколегированных хромом, а в качестве материала, содержащего оксиды легирующих элементов - окалину быстрорежущи х сталей при следующем соотношении компонентов, мас.%: В составе шихты окалина быстрорежущих сталей является комплексным легированным материалом, содержащие такие элементы; как молибден, вольфрам, ванадий и кобальт. Эти элементы в окалине присутствуют в виде сложных соединений с железом и не обладают сублимирующими свойствами при нагреве и поэтому восстанавливаются без потерь в газовой фазе. Концентрация тугоплавких легирующи х элементов в окалине зависит от марки обрабатываемых давлением быстрорежущих сталей. Содержание окалины быстрорежущих сталей в шихте 18-55 мас.% определено исходя из наиболее высокой степени извлечения тугоплавких легирующих элементов из отходов при оптимальном соотношении их с раскислителем. Введение окалины и/или стружки сталей, высоколегированных хромом, связано с повышением его концентрации в сплаве, как одного из наиболее эффективных способов утилизации хромистых отходов и снижения расхода хромсодержащих легирующи х материалов в сталеплавильном производстве. Введение окалины и/или стружки в состав шихты в различных пропорциях или по отдельности каждого в заявляемых пределах в системе с высоким избыточным восстановительным потенциалом не оказывает существенного влияния на технологические условия получения сплава и его качество. Измельченные ферросилиций и/или кристаллический кремний вводятся в состав шихты в качестве восстановителя тугоплавких легирующи х элементов из окалины в процессе получения сплава. Содержание измельченного ферросилиция и/или кристаллического кремния в шихте в количестве 6,3-15,8 мас.%, обеспечивает высокоскоростное восстановление легирующи х элементов из их оксидов в системе жидкофазных реакций с избыточным раскислительным потенциалом и оптимальное остаточное содержание кремния в сплаве. Металлический порошок в процессе получения сплава улучшает массообмен между реагентами шихты, стабилизирует химическую однородность расплава, позволяет с высокой степенью извлечения легирующих элементов утилизировать некондиционный порошок и одну из его разновидностей -шлифовальную пыль, образующуюся при обработке поверхностей товарной продукции. В состав шихты наиболее целесообразно вводить металлический порошок той марки стали или группы марок, которые рассчитано выплавлять с применением сплава для легирования и раскисления стали. Не следует смешивать отходы марок сталей с различным качественным составом, например, кобальтовые и бескобальтовые и быстрорежущие стали. Пример. В промышленных условиях в электродуговы х печах СКБ-6063 испытаны опытные партии заявляемой шихты для получения сплава для легирования и раскисления стали согласно технологической инструкции ВНИ 14-9-01/89, введенной в действие с 17.01.89 на Никопольском заводе ферросплавов. В качестве компонентов, содержащих тугоплавкие легирующие элементы, использовали окалину, стр ужку и шлифовальную пыль силовой обработки товарной заготовки быстрорежущих сталей Р6М5 и Р6М5ФЗ и высокохромистых сталей 95X18 и Х23, которые образуются на переделах обработки металла давлением и доводки продукции до кондиционных размеров. Химический состав используемых в промышленных испытаниях компонентов шихты приведен в табл. 1. Для восстановления оксидных соединений легирующих элементов в состав ши хты вводили ферросилиций марки ФС-45, выпускаемой по ГОСТ 1415-78 и кристаллический кремний -по ГОСТ 2169-69 с изменениями ИУС-2-80 марки Кр2. В качестве шлакообразующего применялся электроплавленный флюс А2-295 (ТУ 14-1-165-72), ВГС (ТУ 14-16-12-86), который служил защитной средой от вторичного окисления элементов шихты. Выплавку сплава проводили на 3, 4 и 5 ступенях напряжения с номинальной мощностью 4370,4000 и 3500 кВА соответственно. Розжиг печи производился в ванне с заправленной шихтой с последующим проплавлением, доводкой расплава до заданной температуры и выдержкой для усреднения и стабилизации химического состава по всему объему ванны печи. Слив плавки производили на кантователе в металлические поддоны либо на стенд с мульдами. Полученный сплав в кусках массой не более 180 кг (обычно 20-30 кг) испытан при производстве порошков быстрорежущих сталей в условиях ЦМП завода "Днепрос-пецсталь" в соответствии с те хнологической инструкцией ЦМП-1-87 и технологическим распоряжением ТР №42-89 в качестве легирующе го и раскисляющего материала ("СиР"). Выплавка стали осуществлялась в индукционной печи промышленной частоты фирмы "ASEASTOR A" методом переплава легированных отходов. Объем тигля с нейтральной футеровкой 4000 кг. Легированными отходами служили отходы группы 79, 83, 328, 361. ПБ-79, ПБ-80-06058, Б/3, Б-58 согласно "Инструкции по использованию вторичных черных металлов ТИ 143-А-10-83 (взаимен А-1077)", МЧМ СССР, завод "Днепроспецсталь", г. Запорожье, 1983, с. 96 (тип. изд. "Комунар"). Присадку сплава "СиР" проводили на подину печи под металлошихту в количестве 50 кг на 1 тонну выплавляемой стали. По расплавлению шихты производили отбор проб металла и экспресс-анализом, определяли полный химический состав расплава металла. Содержание хрома в расплаве колебалось в пределах 2,2-2,7 мас.% . Доводку расплава до требуемых пределов по хрому для данной марки стали проводили высокоуглеродистым феррохромом ФХ800Б(ГОСТ 4557-79) или металлическим хромом Х99А(ГОСТ 5905-79). Из порошка выплавленной стали с применением сплава "СиР" получена товарная продукция и направлена потребителю. Качество порошковой стали по всем видам испытаний соответствует требованиям ТУ 14-1-3647-83, сплав "СиР" испытан при выплавке сталей марок Р6М5ФЗ МП, Р6М5К5, Р12Ф2К8МЗ МП, Р9М4К8 МП и др.; общее количество плавок более 210. В качестве восстановителя, легирующи х элементов и железа из окалины быстрорежущи х сталей и окалины сталей, высоколегированных хромом, используется измельченный кристаллический кремний и-или ферросилиций в пересчете на кремний. Поэтому в таблице технико-экономических показателей в числителе представлено содержание ферросилиция ФС45, который использовали в промышленных испытаниях, а в знаменателе - содержание металлического кремния. Согласно ГОСТ 1415-78 отечественной промышленностью осуществляется выпуск 11 марок ферросилиция с содержанием кремния от 19 до более 92 мас.% и несколько марок электротермического кремния. Следовательно, главным показателем кремнистых восстановителей является содержание ведущего элемента, что и показано в знаменателе. Для определения материального баланса компонентов ши хты показатели нужно считать следующим образом: В случае использования кремнистых восстановителей други х марок изменяется содержание металлического порошка и других компонентов шихты на величину содержания железа в конкретном ферросплаве. Результаты промышленных испытаний заявляемой шихты приведены в табл. 2. Как видно из табл. 2, показатели заявляемой шихты относительно поставленной цели выгодно отличаются от аналогичных показателей прототипа, так как обеспечивают значительную экономию легирующи х элементов и расширяют возможности более эффективного использования отходов металлургических и обрабатывающих переделов производства металлопродукции. Наиболее оптимальными следует считать номера шихты 2-2к, которые обеспечивают высокое качество сплава "СиР" и наиболее предпочтительное содержание ведущи х легир ующих и раскисляющих элементов в нем. Промышленные испытания разработанной шихты для получения сплава для легирования и раскисления стали позволили выявить ряд преимуществ по сравнению с прототипом: снизить расход при выплавке быстрорежущих сталей с применением сплава феррохрома и металлического хрома с 18,5-28,1 и 13,2-20.3 до 13,7-18,2 и 8,9-12,5 кг соответственно на 1 тонну выплавляемой стали за счет введения в состав ши хты окалины и/или стружки сталей, высоколегированных хромом; повысить концентрацию хрома в сплаве с 0,48-2,60 до 2,90-9.61 мае.%, и степень утилизации отходов легированных сталей с 0,50-0,66 до 0,65-0,86 соответственно за счет оптимизации состава шихты и более эффективного использования высокохромистых отходов; за счет снижения кремния в шихте с 7,60-27,00 до 6,00-12.00 мас.% повысить количество используемого сплава на 1 тонну выплавляемой стали с 15-35 до 50-120 кг.