Спосіб виплавки нержавіючої сталі у конвертері з нижньою продувкою

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ С НИЖНЕЙ. ПРОДУВКОЙ, включающий продувку легированного расплава кислородом и смесью кислорода с нейтральным газом при одновременном подводе защитного газа, последующую продувку смесью кислорода с нейтральным газом и присадку раскислителей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения производительности процесса и снижения расхода нейтрального газа, раскислители вводят через 2-5 мин после начала подвода нейтрального газа. § о 00 со со оо О» Ї 1 089986 бует значительного расхода дорогоИзобретение относится к черной стоящих кремнийсодержащих материалов, металлургии, в частности к выплавЭто сопровождается снижением стой" ке хромистых, хромоникелевых и др. кости футеровки электропечи, и кроме нержавеющих сталей и сплавов и может быть использовано при выплав5 того, является недостаточно эффективке нержавеющих сталей любого класса. ным методом предохранения хрома от угара. Известен способ выплавки стали, В настоящее время при производствключающий продувку расплава кислове нержавеющей стали существенного родом сверху в электропечи до конЮ повышения эффективности процесса центраций углерода 0,15-0,20%, обезуглероживания высокохромистого последующую присадку в ванну кускорасплава достигают путем снижения вого ферросилиция со скоростью парциального давления окиси углеро0,2—0,8 кг/мин на І т жидкой стали. да в выделяющихся пузырьках за счет Кроме этого, в течение всего периода обезуглероживания в зависимости от 15 ее разбавления аргоном или другими расхода газообразного кислорода, на газами. Для этого технологические шлак равномерными порциями по периоды плавки выносятся из электро0,3-1,0 кг/т просаживают с интервапечи в специальные конвертеры с донлом 30-60 с кремнийсодержащие поным или придонным дутьем. рошкообразные материалы [і ]. 20 Известен способ получения малоуглеродистых хромсодержащих ферритПрисадка раскислителей в окислиных сталей С2І, включающий проведе— тельный период плавки применяется ниє обезуглероживания в два этапа с целью уменьшения угара хрома в прс путем продувки нелегироваиного желе— цессе кислородной продувки. Вводимый в металлическую ванну кремний 25 зоуглеродистого расплава на первом за счет своего окисления обеспечиэтапе кислородом в защитной оболочке вает значительный прирост темпераиз природного газа, последующую притуры металла» создавая тем самым садку твердых легирующих материалов термодинамические условия для обез(феррохрома ). После расплавления леуглероживания хромистого расплава 30 гирующих и нагрева металлической без чрезмерного угара хрома. ванны до температуры более 1700 С на втором этапе ведут продувку ар~ Присадка порошкообразных кремнийгоно-кислородкой смесью, В период рассодержавдих материалов на шлак в пеплавления феррохрома на первом этапе • риод обезуглероживания легированного расплава кислородной продувкой пред- jt для подогрева расплава в ванну вводят ставляется целесообразной, однако ферросилиций или алюминий.Заканчиваетуменьшение потока кислорода в металл ся процесс восстановительным периоза счет снижения содержания окислов дом, в котором восстанавливается железа в шлаке в начальной стадии хром, окислившийся за периоды расокислительного периода, когда имеют- 40 плавления феррохрома и аргоно— ся термодинамические условия окислекислородного рафинирования, ния углерода, приводит к ухудшению Введение ферросилиция или алюпроцесса обезуглероживания. При конминия в период кислородной продувцентрациях углерода в хромистом меки способствует расплавлению твердых талде меньших 0,15—0,20% дальнейшее 4S присадок и быстрому подъему темпераего окисление тормозится в первую туры металлической ванны, создавая очередь термодинамическими факторами тем самым необходимые термодинамиПоэтому для более глубокого обезческие предпосылки для дальнейшего углероживания требуется или снижение обезуглероживаний аргоно-ккслород— концентрации хрома в расплаве, или 50 ной смесью, т.е. кремний ферросилиповышение его температуры. Ни то, ция и алюминий используются и в данни другое не обеспечивается присадном случае не как раскислители, а ками порошкообразных раскислителей как топливо. Однако в таком варианна шлак. те аргоио-кислородко го рафинирова1 Недостатком указанного способа является то, что процесс обезуглероживания хромистого расплава происходит при высоких температурах и тре 55 ния, также как и при кислородной продувке сверху, не удается избежать окисления хрома в окислительный' период плавки, что требует, несмот 1089986 через 1-5 мин после начала подвода ря на повышенный расход раскислинейтрального газа. телей на разогрев, последующего Цель изобретения обеспечиваетпроведения восстановительного периося за счет совмещения, частичного да в полном объеме и приводит к увеличению продолжительности проs или полного процессов восстановления хрома и окисления углерода при произцесса и дополнительному расходу водстве нержавеющих сталей. аргона. Сущность изобретения заключается Наиболее близким по технической в следующем. Окисление углерода и сущности к данному изобретению является способ выплавки нержавеющей 10 хрома при обезуглероживании высокохромистого расплава обычно описыстали в конвертере с нижней продуввается реакциями: кой, включающий продувку легированного расплава кислородом и смесью [С] + [0]= [СО] (1) кислорода с нейтральным газом при 3 одновременном подводе защитного 15 И Т О Г Э Т О Г О процесса формально газа, последующее продувку смесью 1 может быть охарактеризован уравне- кислорода с нейтральным газом и нием, суммирующим взаимодействия присадку раскислителей [З ]. " (1 ) и (2): Согласно известному способу, 1/4(Сг3О4) + [С>3/4[Сс]+[СО} (3) процесс обезуглероживания ведут в 20 для которого три этапа. Сначала продувку осущест3 4 12200 [OiJ ' Pco вляют кислородом с защитным газом до содержания углерода в расплаве 0,20-0,25%, затем аргоно-кислородной +8,05 U) смесью с защитным газом до содержа— 25 При равновесном Р С о ^1,0 преимуния аргона в дутье 55-65% и углерощественное развитие получает прода в расплаве 0,09-0,11%, после цесс обезуглероживания. При этом чего продувку до конечного содержаскорость окисления углерода пропорния углерода в расплаве ведут аргоциональна количеству кислорода, посно—кислородной смесью. зо тупающего в расплав. ^Основным источТакой способ продувки обеспечиником кислорода служит дутье. Однако вает максимальную интенсификацию при подводе к расплаву газокислородпроцесса обезуглероживания хромистоных струй, в зоне факела и на поверх го расплава, но не позволяет избености струй окисляются все элементы жать окисления части хрома не только металлической ванны в количествах, 35 пропорциональных их атомным долям в период кислородной продувки, но и в период аргоно-кислородного рафив металле. нирования. И в этом случае необхоВ дальнейшем, часть кислорода димо проведение восстановительного дутья, которая расходуется на окиспериода плавки в полном объеме, 40 ление железа, возвращается в расплав что сопровождается увеличением по реакции длительности процесса и дополни(FeO)*[Fe]+[O], (5) тельным расходом аргона. и опять участвует в процессе обезЦелью изобретения является углероживания . " увеличение производительности про- 45 В этих случаях (Рсо^'»°)» к о т о ~ цесса и снижение расхода нейтральрые имеют место в начале продувки ного газа. от исходных концентраций углерода » Поставленная цель достигается до его концентраций, равных тем, что в способе выплавки нержавею0,15—0,35% (в зависимости от содерщей стали в конвертере с нижней про- 5 о жания хрома в различных марках нердувкой, включающем продувку легижавеющей стали ), всякое применение рованного расплава кислородом и раскислителей приведет лишь к замедсмесью кислорода с нейтральным галению процесса обезуглероживания, зом при одновременном подводе защитпоскольку введение раскислителя в ного газа, последующую продувку • 55 металл понизит концентрацию раствосмесью кислорода с нейтральным газом ренного в нем кислорода и тем самым и присадку раскислителей, согласно ухудшит условия протекания процес- ' изобретению, раскислители вводят са обезуглероживания. Присадка рас 089986 кислителя на шлак приведет к восстановлению FeO, что в свою очередь замедлит поступление кислорода в расплав и, как следствие, уменьшит 5 скорость окисления углерода. Условия обезуглероживания меняют,ся, когда равновесное Рс0 в уравнении (А )становится меньшим единицы. Введение аргона в дутье способствует 10 окислению углерода без угара хрома, удаляя тем самым металл от равновесия с окислительным шлаком. В этом случае поток кислорода из шлака в металлическую ванну по реакции (5) расходуется на окисление хрома, что является основной причиной угара последнего на стадии аргоно-кислород— ного рафинирования. Присадка в этот момент раскисли— 20 телей на окислительный шлак позволяет не только нейтрализовать его отрицательное влияние, но и вернуть в расплав практически весь ранее окислившийся хром. При этом отпа25 дает необходимость в проведении восстановительного периода плавки. Опытным путем установлено, что присадку раскислителей необходимо производить через две-пять мннут после начала продувки металла смесью 30 кислорода с аргоном или другим нейтральным газом. Более ранняя присадка" раскислителей, когда окислительный потенциал дутья еще высокий и металл переокислен, приводит к то35 му, что часть раскислителей окисляется раньше, чем успевает восстановить хром. Через две минуты после начала аргоно—кислородной продувки окислительный потенциал дутья значи- 40 тельно снижается за счет изменения соотношения в нем кислорода и аргона. Наличие аргона в дутье способствует уменьшению окисленности металла, так как в ходе обезуглеро- 45 живания используется кислород, растворенный в металл. При этом создаются условия, когда раскислители, присаженные на шлак, через две минуты после начала аргоно-кислородной 50 продувки, используются практически полностью на восстановление хрома. При присадке раскислителей позже, чем через пять минут после начала аргоно-кислородной продувки (при 55 продолжительности всего этапа 10-12 мин), окислившийся хром не успевает полностью восстанавливать— • ся в этот период. Для полного его восстановления необходимо проведение восстановительного периода. При этом не удается сократить расход аргона (нейтрального газа )и продолжительность цикла плавки. Примеры реализации способа. П р и м е р І. В конвертере, оборудованном 3-мя донными фурмами, рафинировали расплав массой 1т, содержащий 18% хрома и 10% никеля. Продувку осуществляли в три этапа. На первом, от исходного содержания углерода 1,57% до его концентрации 0,17%, продувку вели чистым кислородом с защитным газом. На I этапе (окислительном )у в I ходе которого проводилось аргонокислородное рафиниров ание, мет алл до содержания углерода 0,03% продували аргоно-кислородной смесью. На Ш этапе (восстановительном ) металла продували аргоном в течение h мин. В начале этого периода при— садили 25 кг/т дробленого (фракция 5-25) 65%-ного ферросилиция, необходимого на плавку в соответствии. , со способом по прототипу. Окислившийся хром восстановить полностью не удалось. Разность между его исходной концентрацией и содержанием в готовом металле составила 0,90%. Следовательно, требуется более длительная продувка аргоном, т.е. не— . обходимо увеличение удельного расхода аргона на плавку. Состав металла в узловые моменты плавок представлен в табл. I. П р и м е р 2. Вторую и последующие плавки проводили по технологии, приведенной в примере 1. На ' второй плавке отличие состояло в том, что через две минуты после начала I этапа продувки на окислиI тельный шлак присадили 5 кг 65%-ного ферросилиция. На II этапе присаI дили еще 20 кг ферросилиция. Присадка раскислителя (65%—ного ферросилиция) в количестве 5 кг/т в период аргоно-кислородного рафинирования позволила стабилизировать содержание хрома в металле и не отразилась на ходе обезуглероживания (см, табл. 1). Такое поведение хрома в период рафинирования благоприятно для последующей корректировки химического состава стали, для стабильного азотирования расплава за 1089986 счет газообразного азота, а также исходной концентрацией хрома и сопозволяет значительно сократить держанием его в готовом металле сосвосстановительный период плавки. тавила 0,78% (см. табл. 1 Ї . П р и м е р 3. На третьей П р и м е р 7. На седьмой плавплавке через 2 мин после начала 5 ке присадку восстановитрля (25 кг I этапа на шлак присадили 10 кг восI 65%-ного ферросилиция) осущестБИстановителя (65%-ный ферросилиции 1 j- через 6 мин после начала I этаni I Это позволило к концу рафинирования па . К концу аргоно-кислородной проповысить содержание хрома в металле дувки полностью восстановить весь на 0,77% (см. табл. 1 ) без ухудшения '0 окислившийся ранее хром не удапроцесса обезуглероживания. лось. После проведения Ш этапа произошло практически полное восстановНа II этапе присадили еще 15 кг I ление хрома (см. табл, 1 ). Однако ферросилиция. при этом не удалось сократить расП р и м е р 4. На четвертой плавке через 2 мин после начала I I '5 ход аргона и продолжительность плавки. этапа на шлак присадили 25 кг восВ табл. 2 представлены резульстановителя { 65%-ный ферросилиций ). таты экспериментов по способу, Как и ранее, это не сказалось на принятому в качестве прототипа и ходе обезуглероживания, а позволило позволяюк концу аргонокнслородной продувки 20 по предлагаемому способуу щие оценить продолжительность плаввосстановить, практически полностью, окислившийся ранее хром (см. табл. 1 ), ки и расход аргона и раскислителей на плавку. Третий этап продувки расплава чистым аргоном был лишним. Приведенное примеры показывают, 25 что для достижения поставленной П р и м е р 5. На пятой плавке цели - повышения производительности присадку восстановителя (25 кг процесса выплавки нержавеющих ста65%—ного ферросилиция ) осуществили лей и снижения расхода аргона на через 5 мин после начала I этапа. I плавку-целесообразно частичное Как и ранее, это не сказалось на ходе обезуглероживания, а к концу 30 или полное совмещение процессов восстановления хрома и окисления аргоно-кислородной продувки был восуглерода. становлен практически весь, окисливИзобретение позволит, по сравнешийся ранее, хром ( см. табл. 1). нию с прототипом, улучшить техникоКак и в предыдущем случае, продувку металла чистым аргоном можно было не 35 экономические показатели процесса выплавки коррозионностойких сталей проводить. без ухудшения качества металла. П р и м е р 6. На шестой плавке Экономический эффект от испольприсадку восстановителя 25 кг зования предлагаемого изобретения 65%-ного ферросилиция осуществили одновременно с началом I этапа. К кон- 40 при объеме производства 160 тыс.т I нержавеющих сталей в год составит цу аргоно-кислородной продувки полоколо 340 тыс.руб. Указанный экононостью восстановить весь окислившиймический эффект достигается при ся хром не удалось. К концу продувки сокращении цикла плавки на 2% и металла "чистым аргоном содержание хрома не изменилось. Разность между 45 снижении потребления аргона на 5%. f * t ' Ї 10 1089986 Т а о л и Ц а 1 • Исходный металл В конце Г этапа (продувка чистым кислородом ) В конце I этапа I (продувка аргоно—кислородной смесью ) Сг С Сг 1,57 16,11 0,17 18,07 1,50 15,87 18,15 1,42 17,96 Состав готового металла С Si 17,30 0,03 0,29 0,03 17,75 0,03 0,19 16,80 0,028 18,00 0,029 0,21 0,20 17,76 0,032 17,86 0,032 0,16 16,10 0,19 1,694 0,029 18,00 0,03 0,18 1,50 15,92 0,16 17,20 0,038 17,29 0,038 0,19 1,48 16,08 0,17 17,37 0,03 17,90 0,03 0,22 С Сг 15,45 0,03 0, 16 15,67 16,03 0,18 1,40 16,00 18,18 1,46 18,04 18,10 Cr С 18,20 Т аб л и ц а № Момент плавок присадки раскислителей Содержание хрома по этапам, % исходное Предлагаемый способ дол— В конце жиШ этапа тель— ность Ш этапа. мин Рас ход ход арго- расна накисплав- лите лей. ку, нм кг/т В конце П этапа 16 ,04 15,38 17,89 5 12 25 16 Л 15,45 17,96 6 12 25 17,82 4 11 29 і начало Ш этапа 18, 16 То же 3 1 мин П этапа 18,00 16 ,98 17,79 3 мин п этапа 18,22 16 ,18 18,13 6 мин п этапа 18,10 16 ,08 17,37 18,20 Рас В конце 1 этапа 2 известный Про 2 • • 4 5 25 17,90 ВНИИПИ З а к а з 4998/ДСП Тираж 330 Филиал П О "Патент", г.Ужгород, Г І 4 Подписное ул.Проектная, 4 11 25 *