способ выплавки легированных азотсодержащих сталей

Классы МПК:C21C7/00 Обработка расплавленных ферросплавов, например стали, не отнесенная к группам  1/00
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU),
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-11-12
публикация патента:

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке легированных азотсодержащих сталей. Способ включает раскисление жидкого металла, его легирование элементами, повышающими растворимость азота, продувку расплава азотсодержащими газами, с интенсивностью способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652 , л/т·мин, со скоростью насыщения vN=8×(|Cr|+|Mn|), ppm/мин. При этом время насыщения составляет способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652 =[способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652 N]/8×(|Cr|+|Mn|), мин, где: |Cr|, |Mn| - абсолютные значения содержания хрома и марганца в расплаве, мас.%, [способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652 N] - количество азота, вводимое в расплав, ppm. В качестве азотсодержащего газа используют газообразный азот, или азото-кислородную смесь, или азото-аргонную смесь. Использование изобретения обеспечивает снижение времени азотирования, уменьшение износа футеровки, уменьшение расхода ферросплавов за счет снижения угара легирующих. 3 з.п. ф-лы.

Формула изобретения

1. Способ выплавки азотсодержащих сталей, включающий получение жидкого металла в сталеплавильном агрегате, выпуск его в ковш, раскисление жидкого расплава, его легирование элементами, повышающими растворимость азота, и продувку расплава азотсодержащими газами, отличающийся тем, что расплав продувают с интенсивностью способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652 л/т·мин, со скоростью насыщения vN=8·(|Cr|+|Mn|), ррm/мин, при этом время насыщения составляет способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652 =[способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652 N]/8·(|Cr|+|Mn|), мин, где

|Cr|, |Mn| - абсолютные значения содержания хрома и марганца в расплаве, мас.%;

[способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652 N] - количество азота, вводимое в расплав, ррm.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего газа используют газообразный азот.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего газа используют азотокислородную смесь.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего газа используют азотоаргонную смесь.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке легированных азотсодержащих сталей.

Известно, что ряд свойств нержавеющих и высококачественных конструкционных сталей определяется содержанием азота в строго заданных пределах. Его вводят в качестве заменителя никеля, а также упрочняющей добавки в нержавеющие стали и как один из элементов, образующих ингибиторную фазу, в конструкционные стали.

При производстве нержавеющих сталей, легированных азотом, для ввода азота используют, как правило, азотированные марганец, феррохром, феррованадий. Известен способ выплавки азотсодержащих сталей, при котором для ввода в расплав азота применяют азотированный феррохром (авторское свидетельство СССР № 353969, МПК C21C 5/52, опубл. 09.10.1972).

Однако азотсодержащие сплавы на основе марганца, хрома, ванадия имеют высокую цену, что отражается также на повышении стоимости азотсодержащих сталей, при выплавке которых используют азотсодержащие сплавы.

Известен способ азотирования стали газообразным азотом при внепечной обработке стали в ковше. Подачу газообразного азота в этом случае осуществляют через газонепроницаемую пробку, установленную в днище ковша-печи. Интенсивность продувки расплава газообразным азотом составляет 2,6-4,2 л/т·мин. При этом скорость азотирования зависит от интенсивности продувки азотом и составляет 16-33 ppm/мин

(B.C.Римкевич, Е.В.Буцкий, В.И.Курасов, И.В.Сажин, С.Г.Савченко О возможности легирования металла азотом из газовой фазы. Электрометаллургия. 2000, № 2, с.14-16. - прототип).

Недостатком известного способа является отсутствие приемов, позволяющих устанавливать параметры продувки стали азотом (интенсивность продувки, время продувки) в зависимости от химического состава расплава, в то время, как известно, что такие компоненты как хром, марганец увеличивают растворимость азота в расплаве и улучшают кинетические показатели насыщения расплава азотом.

Задача, на решение которой направлено изобретение - установить оптимальные технологические параметры азотирования легированного расплава газообразным азотом.

Технический результат изобретения заключается в определении оптимальных величин интенсивности продувки газообразным азотом, скорости насыщения азотом в зависимости от содержания хрома и марганца в расплаве, а также времени продувки в зависимости от количества вводимого азота, что обеспечивает сокращение расхода газа, снижение времени азотирования, уменьшение износа футеровки, уменьшение расхода ферросплавов за счет снижения угара легирующих.

Заявленный технический результат достигается тем, в способе выплавки азотсодержащих сталей, включающем раскисление жидкого металла, его легирование элементами, повышающими растворимость азота, продувку расплава азотсодержащими газами, согласно изобретению, расплав продувают с интенсивностью способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652 , а скорость насыщения при этом составляет vN =8×(|Cr|+|Mn|) и время насыщения способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652 =[способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652 N]/8×(|Cr|+|Mn|), где

способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652 - л/т·мин,

vN - ppm/мин,

|Cr|,|Mn| - абсолютные значения содержания хрома и марганца в расплаве, определяемые в мас.%,

[способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652 N] - количество азота, вводимое в расплав, ppm,

способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652 - мин.

В качестве азотсодержащего газа используют газообразный азот или азото-кислородную смесь или азото-аргонную смесь.

Было установлено, что продувка расплава азотом с интенсивностью менее 30 л/т·мин×(|Cr|+|Mn|) приводит к увеличению периода насыщения расплава азотом, дополнительному износу футеровки и повышению угара легирующих за счет увеличения длительности продувки расплава газами.

Продувка азотом с интенсивностью более 30 л/т·мин×(|Cr|+|Mn|) не приводит к увеличению скорости насыщения расплава азотом, но при этом увеличивается расход газообразного азота и износ футеровки металлургического агрегата, в котором осуществляют продувку, за счет более интенсивного перемешивания расплава.

Предлагаемая интенсивность продувки обеспечивает наиболее высокий коэффициент усвоения и при этом позволяет получить наилучшую скорость насыщения расплава азотом.

Оптимальные значения интенсивности продувки и скорости насыщения предопределяют требуемое время продувки, за которое вводится в расплав необходимое количество азота.

Способ осуществляется следующим образом. В сталеплавильном агрегате получают полупродукт и выпускают его в ковш. На агрегате ковш-печь расплав раскисляют, вводят легирующие элементы, хром, марганец, кремний, наводят активный шлак и проводят десульфурацию. После получения заданного химического состава стали расплав продувают газообразным азотом через донные пористые фурмы или через погружную фурму. Интенсивность продувки при этом составляет

способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652

а скорость насыщения азотом при этом будет равна

способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652

Если при этом требуется ввести в расплав [способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652 N], ppm, то необходимое время продувки составляет

способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652

Пример 1. В электродуговой печи выплавляется полупродукт для стали марки AJSJ304L, выпускают расплав в ковш и отправляют на агрегат ковш-печь для корректировки химического состава. На агрегате ковш-печь расплав раскисляют, вводят легирующие элементы и получают заданный химический состав стали: 0,07% С; 1,0% Si; 2,0% Mn; 19% Cr; 9% Ni.

После получения заданного химического состава стали расплав продувают через донные пористые фурмы газообразным азотом с интенсивностью

способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652

Скорость насыщения азотом при этом составит

способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652

Для увеличения содержания азота на 500 ppm (0,05% N) продувку расплава азотом необходимо осуществлять в течение:

способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652

Пример 2. В дуговой сталеплавильной печи выплавляют полупродукт, содержащий хром, никель. На агрегате печь-ковш расплав доводят до заданного химического состава (0,08% С; 17,3% Cr; 9,75% Ni) и продувают расплав через погружную фурму воздухом (79% N2; 21% O2) с интенсивностью

способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652

Скорость насыщения при этом составляет vN=8×17,3=138,4 ppm/мин. Для получения увеличения содержания азота на 700 ppm (0,07% N) расплав продувают в течение

способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652

Пример 3. В электродуговой печи выплавляют углеродистый хромомарганцевый расплав, затем расплав переливают в агрегат аргоно-кислородного рафинирования (АКР). В агрегате АКР расплав обезуглероживают, корректируют химический состав расплава до заданного (11,5% Cr; 11,2% Mn), а затем азотируют продувкой азото-аргонной смесью (80% N2; 20% Ar) с интенсивностью

способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652

со скоростью насыщения азотом способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652

Для увеличения содержания азота на 1000 ppm (0,1% N) расплав продувают в течение

способ выплавки легированных азотсодержащих сталей, патент № 2416652

Таким образом, заявленный способ выплавки легированных азотсодержащих сталей позволяет производить насыщение расплава азотом и получать его содержание в строго заданных пределах за определенное время продувки.

Класс C21C7/00 Обработка расплавленных ферросплавов, например стали, не отнесенная к группам  1/00

обеспечение улучшенного усвоения сплава в ванне расплавленной стали с использованием проволоки с сердечником, содержащим раскислители -  патент 2529132 (27.09.2014)
модификатор для стали -  патент 2528488 (20.09.2014)
способ выплавки и внепечной обработки высококачественной стали для железнодорожных рельсов -  патент 2527508 (10.09.2014)
способ выплавки и внепечной обработки высококачественной рельсовой стали -  патент 2525969 (20.08.2014)
сталеплавильный высокомагнезиальный флюс и способ его получения (варианты) -  патент 2524878 (10.08.2014)
способ производства особонизкоуглеродистой холоднокатаной изотропной электротехнической стали -  патент 2521921 (10.07.2014)
способ производства особонизкоуглеродистой стали -  патент 2517626 (27.05.2014)
способ выплавки стали в сталеплавильном агрегате (варианты) -  патент 2516248 (20.05.2014)
способ раскисления низкоуглеродистой стали -  патент 2514125 (27.04.2014)
металлизованный флюсующий шихтовый материал для производства стали -  патент 2509161 (10.03.2014)
Наверх