CZ297122B6

CZ297122B6 - Zpusob výroby vysocecistých ocelí

Info

Publication number: CZ297122B6
Application number: CZ20050483A
Authority: CZ
Inventors: Adamik@Michal; Sivý@Miroslav
Original assignee: TRINECKÉ ZELEZÁRNY, a. s.
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2006-09-13
Also published as: EP1752546B1; EP1752546A1; DE602006018089D1; ATE487802T1; CZ2005483A3

Abstract

Zpusob výroby vysocecistých ocelí, napríklad loziskových ocelí, spocívá v jejich tavení a v následném mimopecním zpracování v pánvi s chemickým dohrevem zpracovávané taveniny na potrebnou teplotu, provádeným za atmosférického tlaku pri jejím soucasném míchání pomocí argonu, pricemz v kyslíkovém konvertoru (BOF) zpracovávaná ocel se z tohoto tavicího agregátu vypoustí do pánve s bazickou vyzdívkouse zadrzením oxidické strusky s prísadou syntetické rafinacní strusky na bázi CaO/CaF.sub.2.n./Al.sub.2.n.O.sub.3.n. a legovacích prísad do pánve behem odpichu, poté se provádí ohrev a rafinace ocelina zarízení chemického ohrevu (IR-UT) pri vysoké intenzite foukání Ar shora ponornou keramickou tycí v kombinaci s foukáním Ar alespon jednou dmysnoutvárnicí, umístenou ve dne pánve, nacez se provádí vakuové zpracování na vakuovacím zarízení a konecné cerení bez obnazování hladiny oceli.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby vysocečistých ocelí, například ložiskových ocelí, jejich tavením s následným mimopecním zpracováním a vakuováním.

¹⁰ Dosavadní stav techniky

Vysocečisté oceli, například ložiskové oceli, jsou obvykle nadeutektoidní chromové oceli se základním obsahem uhlíku okolo 1 % hmotnostních, s obsahem chrómu nejčastěji kolem 1,5 % hmotnostních a s obsahy manganu dle značek okolo 0,35 či 1,10% hmotnostních. Dosavadní 15 způsoby výroby těchto ocelí jsou dány zcela specifickými požadavky na ně kladenými, a to vedle rady dalších parametrů, jako tvrdost a odolnost proti opotřebení, vysoká pevnost v tlaku a zejména mimořádně vysokými nároky na stupen a charakter jejich mikročistoty, neboť na množství, druhu, tvaru, velikosti a rozložení vměstků i na jejich fyzikálních vlastnostech poté závisí i životnost z těchto ocelí vyrobených ložisek.

Dosud se tyto oceli vyrábějí tzv. kombinovanými pochody, spočívajícími v první fázi v jejich tavení obvykle v elektrické obloukové peci, při níž se vyrobí ocel, která je blízká jejímu konečnému požadovanému složení. Další fáze je poté realizována některým ze vhodných pochodů mimopecní rafinace, například vakuováním v zásadité pánvi, a má pak rafinační úkoly, to jest 25 zejména snížit obsah vodíku, odsířit, dezoxidovat a minimalizovat stupeň znečistění lázně nekovovými vměstky, homogenizovat lázeň a provést konečnou úpravu složení i teploty. Závěrečná dezoxidace i úprava obsahu hliníku v oceli se provádí zpravidla srážecí dezoxidací s možností odstranění podstatné části vměstků v údobí tzv. čeření tavby.

S ohledem na tepelné ztráty mezi těmito jednotlivými fázemi je nutno v pánvi před nebo v průběhu druhé fáze provádět dohřev zpracovávané oceli, přičemž například z patentového spisu CZ 283552, jehož předmětem je způsob výroby ocelí pro valivá ložiska v elektrické obloukové peci, je známo provádět tento dohřev po odpichu z elektrické obloukové pece tzv. chemickým ohřevem na zařízení VOD (Vacuum Oxygen Decarburation). K chemickému ohřevu přitom dochází exotermickou reakcí, způsobenou oxidací hliníku nebo křemíku, přidávaného do taveniny, plynným kyslíkem za současného míchání taveniny vháněním argonu. Nevýhodou tohoto způsobu je ale nutnost splnění přísných požadavků na kvalitu šrotu z hlediska co nejmenšího množství nečistot, například mědi a dalších nežádoucích prvků.

Známé jsou rovněž způsoby výroby těchto ocelí, spočívající v jejich tavení v kyslíkových konvertorech, označovaných jako BOF (bažíc oxygen fumace), a v následném vakuování s případným meziohřěvem v pánvové peci, nebo i jinými výrobními procesy, při nichž např. celý proces probíhá ve vakuu. Nevýhodou těchto způsobů je však vesměs značná technologická nebo energetická náročnost výroby.

Úkolem předkládaného vynálezu je proto odstranění těchto nevýhod stávajících způsobů výroby a zároveň další rozšíření možnosti technologie výroby vysocečistých, např. ložiskových ocelí se snížením technologické a energetické náročnosti při dosazení plně srovnatelných nebo i lepších výsledků z hlediska jejich kvality a dosazení nižšího obsahu titanu v oceli oproti výrobě přes 50 pánvovou pec.

- 1 CZ 297122 B6 £

Podstata vynálezu

Tento úkol je řešen způsobem výroby vysocečistých ocelí, například ložiskových ocelí, spočívající v jejich tavení a v následném mimopecním zpracování v pánvi s chemickým dohřevem zpra5 covávané taveniny na potřebnou teplotu, prováděným za atmosférického tlaku při jejím současném míchání pomocí argonu, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v kyslíkovém konvertoru (BOF) zpracovávaná ocel se z tohoto tavícího agregátu vypouští do pánve s bazickou vyzdívkou se zadržením oxidické struskv s přísadou-syntetické rafínační strusky na bázi CaO/CaF₂/A12O3 a legovacích přísad do pánve během odpichu. Poté se provádí ohřev a rafínace 10 oceli na zařízení chemického ohřevu (IR-UT) při vysoké intenzitě foukání Ar shora ponornou keramickou tyčí v kombinaci s foukáním Ar alespoň jednou dmyšnou tvárnicí, umístěnou ve dně pánve, načež se provádí vakuové zpracování na vakuovacím zařízení, například RH a konečné čeření oceli bez obnažování její hladiny.

Podstata vynálezu spočívá dále v tom, že po chemickém ohřevu oceli se před vakuovým zpracováním přísadou redukovadel převádí vzniklá oxidační struska na redukční s celkovým obsahem FeO + MnO ve strusce max. 1,5 % hmotn.

Výhodou tohoto způsobu výroby vysocečistých ocelí, například ložiskových ocelí, v kyslíkovém 20 konvertoru s následujícím chemickým ohřevem a rafínací oceli v pánvi, prováděným na zařízení pro chemický ohřev, a konečnou vakuovou rafínací je dosažení vysoké čistoty těchto ocelí, především snížení množství oxidických vměstků o velikosti větší než 15 mikrometrů a nižší obsah vměstků na bázi titanu při současném zajištění zbývajících parametrů dle specifikace odběratelů, například obsah celkového O₂ max. 15 ppm.

í

Příklady provedení vynálezu

V dále uváděném příkladném provedení vynálezu je tímto způsobem vyráběna ložisková ocel, 30 obsahující v hmotnostním množství 0,95 % uhlíku, 0,35 % manganu, 0,25 % křemíku, 0,010 % fosforu, 0,008 % síry, 1,50 % chrómu. Ocel se vyrábí v kyslíkovém konvertoru, dmýchaným horem, (BOF), přičemž teplota oceli po odpichu činí v licí pánvi 1540 °C.

Ocel se z tohoto tavícího agregátu vypouští do licí pánve s bazickou vyzdívkou se zadržením 35 oxidické strusky s přísadou syntetické rafínační strusky na bázi CaO/CaF₂/Al₂O3, v tomto konkrétním příkladě provedení na tunu oceli 7,5 kg CaO a 2,2 kg CaF₂, a přísadou legovacích přísad, v tomto příkladě provedení na tunu oceli 15 kg Cr, 2,2 kg Mn, 2,8 kg Si, 2,7 kg Al a 9,5 kg C. Legování lze provést v kombinaci legování tekutou legovací taveninou s dolegováním pevnými legovacími přísadami.

V licí pánvi následuje mimopecní zpracování oceli, přičemž se za intenzivního míchání oceli pomocí argonu a za atmosférického tlaku na zařízení pro chemický ohřev, tzv. zařízení IR-UT (Injection Refming - Up Temperature), provádí dohřev oceli na teplotu o cca 120 °C vyšší, než je teplota likvidu této oceli.

Míchání zpracovávané taveniny v pánvi se přitom provádí kombinovaným vháněním argonu do taveniny, a to jednak spodem dmyšnou tvárnicí, umístěnou ve dně pánve, a jednak přívodem argonu ke dnu pánve shora ponornou keramickou tyčí. Argon se do taveniny vhání v celkovém množství až 1400 1/min., přičemž podíl spodem vháněného argonu na jeho celkovém množství je 50 20 až 50 % obj. Přísadou redukovadel se ještě na zařízení chemického ohřevu pak převádí vzniklá oxidická struska na redukční při docílení celkového obsahu oxidu železnatého a manganatého ve strusce max. 1,5 % hmotn., v tomto případě až pod hodnotu 1,0 % hmotn. Přísadou je, v tomto konkrétním případě provedení, prachové ferosilicium v množství 1,0 až 1,7 kg/t, přidávané po ohřevu na strusku. Poté následuje vakuové zpracování na vakuovacím zařízení RH,

-2 CZ 297122 B6 zakončené čeřením oceli bez obnažování hladiny oceli, to znamená, že čeření oceli v pánvi se provádí takovou intenzitou, že tekutá struska pokrývá celou hladinu oceli v pánvi a nedochází ke kontaktu oceli s atmosférou a reoxidaci oceli.

Průmyslová využitelnost

Způsob výroby podle vynálezu je možno široce využít při výrobě v podstatě všech vysocečistých ocelí, zejména tam, kde nejsou k dispozici pánvové pece a ocelárna je vybavena zařízením pro chemický ohřev a vakuovacím zařízením.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Způsob výroby vysocečistých ocelí, například ložiskových ocelí, spočívající v jejich tavení a v následném mimopecním zpracování v pánvi s chemickým dohřevem zpracovávané taveniny na potřebnou teplotu, prováděným za atmosférického tlaku při jejím současném míchání pomocí argonu, vyznačující se tím, že v kyslíkovém konvertoru (BOF) zpracovávaná ocel se z tohoto tavícího agregátu vypouští do pánve s bazickou vyzdívkou se zadržením oxidické strusky s přísadou syntetické rafínační strusky na bázi CaO/CaF₂/Al₂O₃ a legovacích přísad do pánve během odpichu, poté se provádí ohřev a rafmace oceli na zařízení chemického ohřevu (IR-UT) při vysoké intenzitě foukání Ar shora ponornou keramickou tyčí v kombinaci s foukáním Ar alespoň jednou dmyšnou tvárnicí, umístěnou ve dně pánve, načež se provádí vakuové zpracování na vakuovacím zařízení a konečné čeření bez obnažování hladiny oceli.

2. Způsob výroby dle nároku 1,vyznačující se tím, že po chemickém ohřevu oceli se před vakuovým zpracováním přísadou redukovadel převádí vzniklá oxidační struska na redukční s celkovým obsahem FeO + MnO ve strusce max. 1,5 % hmotn.