Способ выплавки легированных конструкционных бескремнистых сталей

 

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ЛЕГИРОВАН , РЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ БЕСКРЕМНИСТЫХ РТАЛЕЙ, включающий получение жид| (ой углеродистой заготовки, присадсу феррохрома в кипящую нераскисленаую ванну и разливку стали в вакууме с раскислением углеродом, о тлич . ающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления проиэ-, водствавакуумированной стали при получении слитков повышенного каче ства за счет отсутствия в стали алюминия , в период кипения .ванны металл :перегревают до температуры, превышающ ,ей температуру ликвидус на 140160 С, а через 1-10 мин после при ,сад(ки феррохрома в металлическую ванну вводят кремнесодержахций сплав ;из расчета 0,8-1,4 кг кремния на 1 т жидкого металла, металл выдерживают. в печи 5-40 мин, а с момента введения феррохрома и до выпуска металла из печи шлатс обрабатывают мелким кок- g сом порциями весом 0,2-0,5 кг на 1т жидкого металла через каждые 10 (Л 20 мин выдержки, при этом кокс вводят в количестве, равном количеству введенного кремния.

..SU„„1 5 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTff A

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(21) 3322576/22-02

;(22) 16.07.81 (46) 23.03.83. Бюл; 9 11

I(72) В.Е. Соколов, В.Н.. Эахаров, .A.A. Смирнов, A.Â. Иикульчик, В.E . Гринь и Н.H. Александрова (71) Научно-исследовательский инсти,тут тяжелого машиностроения Производственного объединения "Уралмаш" (5Э) 669.-18.27(088.8) (56) 1. Ойкс Г.Н. Производство кипящей стали. M. 1955, с. 140-151.

2. Соболев Ю.В. и др. Раскисление стали 35ХНЗМФА для крупной роторной поковки углеродом под вакуумом.

"Сталь", В 11, 1980, с. 976-977. (54)(57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ЛЕГИРОВАН НЫХХ КОНСТРУКЦИОННЫХ HECKPEMHHCTblX TAJIEA включающий получение жид ой углеродистой заготовки, присад-

<у феррохрома в кипящую нераскислениую ванну и разливку стали в вакууМе с раскислением углеродом, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения и удешевления произ-, водства вакуумированной стали при

„получении слитков повышенного качества за счет отсутствия в стали алюминия, в период кипения .ванны металл перегревают до температуры, превышающей температуру ликвидус на 140О

160 С, а через 1-10 мин после при-. садки феррохрома в металлическую ванну вводят кремнесодержащий сплав из расчета 0,8-1,4 кг кремния на 1 т жидкого металла, металл выдерживают в печи 5-40 мин, а с момента введения феррохрома и до выпуска металла из печи шлак обрабатывают мелким кок © сом порциями весом 0,2-0,5 кг на 1т жидкого металла через каждые 1020 мин выдержки, при этом кокс вво- 1У дят в количестве, равном количеству С введенного кремния

1006502

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам выплавки легированных конструкционных сталей, используемых для изготовления ответственных деталей.

Известен способ получения стали с содержанием кремния не более 0,07%, состоящий из расплавления шихты,,нагрева жидкой металлической ванны и раскисления металла ферромарганцем или ферромарганцем с алюминием (15-200 г/т стали), который применяется только для производства кипящей стали общего. назначения (1) .

Недостатком этого способа является то, что он не применим для производства хромистых сталей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ выплавки легированных конструкционных бескремнистых сталей, включающий получение жидкой углеродистой заготовки, присадку феррохрома в кипящую нераскисленную ванну и разливку стали в вакууме с раскислением углеродом (211;

Однако для осуществления известного способа требуется установка внепечного рафинирования и вакуумирова-, ния (УВРВ), которая представляет собой дорогостоящий агрегат. Недостат- ками способа также являются большая трудоемкость и высокая себестоимость стали.

Кроме того, вакуумирование металла в УВРВ приводит к восстановлению из футеровки (нейтрального кирпича) ковша алюминия и кремния, поэтому сталь содержит определенное количест. во алюминия, что снижает ее качество.

I Цель изобретения — упрощение и удешевление производства стали при получении слитков повышенного качест. ва за счет отсутствия в стали алюминия.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу .выплавки легированных конструкционных бескремнистых сталей, включающему получение жидкой углеродистой заготовки, присадку феррохрома в кипящую нераскисленную ванну и разливку стали в вакууме с раскислением углеродом, в период кипения металл перегревают до температуры, превышающей температуру ликвидус на 140-160 С а через

1-10 мин после присадки феррохрома в металлическую ванну вводят кремнесодержащий сплав из расчета 0,8-1,4кг кремния на 1 т,жидкого металла, ме талл выдерживают в печи 5-40 мин, а с момента введения феррохрома и до выпуска металла из печи шлак обрабатывают мелким коксом порциями ве- . сом 0,2-0,5 кг на 1 т жидкого металла через каждые 10-20 мин выдержки, при этом кокс вводят в количест-. ве, равном количеству введенного кремния, Феррованадий, обычно содержащий алюминий,(до 1-2%), вводится при необходимости в печь перед выпуском

5 плавки или непосредственно в ковш, при этих условиях алюминий быстро окисляется и переходит в шлак.

Количество кремния вводят в зависимости от выдержки металла в печи

10 до выпуска: 0,8 кг/т стали при выдержки до 20 мин, с увеличением вы держки сверх 20 мин количество вводимого кремния повышается на 0,.20,3 кг/т стали на каждые 10 мин, что связано с непрерывным окислением кремния в печи. При введении кремния в металлическую ванну менее 0,8 кг/т трудно обеспечить заданное содержание в готовой стали углерода, марганца, хрома, а при введении кремния более 1,4 кг/т потребуется специально выдерживать металл в печи для окисления кремния.

Выдержка металла в печи в течение 5-40 мин обусловлена необходи 5 мостью полного растворения феррохро-. ма, что зависит от количества введенного .феррохрома и типа сталеплавильной печи.

Ф

Выдерживать металл в печи после

30 введения феррохрома в нераскисленную ванну до присадки кремнесодержащего сплава более 10 мин нецелесообразно, так как это приводит к увеличению угара хрома и затрудняет получение за35 "данного состава стали.

Обработка шлака коксом позволяет стабилизировать окислительное действие шлака на металл.

Перегрев металла выше температуры

4О .ликвидус на. 140-160 С обеспечивает сравнительно быстрое растворение феррохрома и высокую жидкотекучесть стали, Жидкая заготовка выплавляется в мартеновских или открытых электродуговых печах с основной футеровкой под железистыми шлаками.

Пример 1. Основная мартенов.ская сталь.

Выплавляли сталь следующего соста50 ва, Ъ: С 0,24, Nn 0,37, Si 0,03,"

Cr 1,00 у Ni 3,30; Мо 0,55; V 0,12;

Си 0,11; P 0,011 и $. 0,013.

Указанные количества никеля и молибдена получили за счет введения

55 никеля и ферромолибдена в шихту и в начале окислительного периода.

В конце плавления и после расплавления шихты три раза скачивали и обновляли шлак. Шлак наводили известью

@р и шамотом.

После третьего обновления шлака металлическая ванна кипела в течение

50 мин без каких-либо рисадок в печь. В конце кипения температура металла составила 1635 С. При дости

1006502

65 женки содержания углерода в металле 0,25% в печь загрузили феррохром (20 кг/т металла), а спустя 10 мин силикомарганец (7 кг/т металла).

Силикомарганцем ввели 0,11% Si u .0,50% Мп без учета угара. Одновременно с силикомарганцем присадили корректирующую добавку феррохрома (3,3 кг/т стали).

Во время легирования металла..хро мом на шлак загружали три раза мелкий коксг после присадки феррохрома (0,4 кг/т), . через ., 15.. мин. (0,3 кг/т) и через 30 мнн (0,3 кг/т)

Общий расход кокса составил 1 кг/т .жидкого металла. Металл выпустили из печи спустя 40 мин от присадки . первой порции феррохрома. Темперае тура металла перед выпуском 1630 С.

Сталь -легировали ванадием в ковше.

Перед выпуском плавки в ковш загрузили феррованадий (3,5 кг/т стали), которым ввели в сталь 0,1 5% ванадия без учета угара.. Иэ опытной стали отлили в вакууме через промежуточный ковш 28,5-тонный слиток для исследования качества металла.

Исследование слитка показало высокое качество опытного металла.

В теле слитка внецентренная ликвация полностью отсутствовала, т.е. не зафиксировано никаких ликвационных скоплений. Содержание общего кислорода в опытном слитке находилось в пределах 0,0020-0,0024%, а водорода — на уровне 0,0002%. Неметаллические включения в объеме металла располагались разрозненно, что принято считать наиболее благоприятным.

Полученные результаты по кислороду и водороду приводятся в табл. 1 в сравнении с данными в металле, полученном -по известному способу.

Пример 2. Основная электродуговая сталь.

Выплавили сталь следующего химического состава, %: С 0 31; Si 0,03, Мп 0,36; Cr 1,42, Мо 0,56, Ni 3,30,"

V 0,11, Р 0,010 и S 0,010.

Плавку провели одношлаковым процес сом с 4-кратным скачиваннем и обновлением шлака. Шлак наводили известью и шпатом. Укаэанные количества никеля и молибдена получили за счет введения никеля и ферромолибдена в шихту и в жидкую металлическую ванну в окислительный период.

В заключительный период плавки, (до легирования стали хромом) металлическая ванна кипела 40 мин без присадок в печь окислителей и шлакообраэующих материалов. Температура металла в конце периода кипения составила 16409С. При достижении содержания углерода в металле 0,27% в печь загрузили феррохром (20 кг/т металла), а спустя 1 мин — силикомарганец из расчета введения 0,08% без учета угара.

После присадки силикомарганца

"металл выдержали в печи 20 мин.

3а это время шлак обрабатывали мелким коксом два разаз после введения феррохрома (0,4 кг/т стали) и за

15 мин до выпуска (0,4 кг/т стали).

Корректирующую добавку феррохрома (2 кг/т) ввели в печь эа 15 мин до

10 выпуска плавки. Температура металла перед выпуском плавки иэ печи, 1630 С.

Сталь легировали ванадием эа счет феррованадия, который присадили в

151печь за 10 мин до выпуска плавка.

Из опытной стали отлили в вакууме через промежуточный ковш 23,5-тонный слиток, иэ которого отковали два диска с высотой ступицы 440 мм и диаметром обода 1490 мм. В производстве такие диски .изготовляются по одной штуке иэ 12-тонного слитка,что вызвано необходимостью получения диска с возможно меньшей ликвационной неоднородностью. Диски подвергали механической обработке и закалке, а затем проверили уль. тразвуком, оценили макроликвацию и -механические свойства металла.

В дисках иэ опытной стали ника30,ких внутренних дефектов не было. На серных отпечатках, снятых с торцов ступиц.и поверхности втулбчного отверстия, никаких сгустков не обнаружилы. Содержание общего кислорода в

35 металле опытных дисков составляло

0,0015-0,0022%. Неметаллические включения преимущественно мелкие и располагались в объеме металла рассредоточено.

B табл. 2 приводятся механические свойства опытного металла в срав. . нении с металлом, полученным по из- вестному способу.

Как видно из табл. 2, сталь, выплавленная цо предлагаемому способу, в литом и кованном соетоянии имеетвысокое-качество, содержит кремний и кислород на уровне стали, выплавленной по известному способу. В то же время сталь с Si «+ 0,05%, выплав50 ленная по предлагаемому способу в отличие от с али, выплавленной по известному способу, не содержит алюминий.

Использование изобретения позволяет получить высококачественную сталь без алюминия с низким содержанием кремния, кислорода и благоприятным распределением серы н неметаллических включений в объеме металла, что обеспечивает высокий уровень механических свойств крупных кованных заготовок. При этом в ! отличие от известного способа вып1лавки стали высокого качества отпа1006502 дает необходимость иметь сложное и дорогостоящее оборудование, а трудоемкость работ сократится.

Способ

Содержание, В

) " ) 0,0020-0,0024 0,0002

0,03

Нет

0,0016-0,0020

0,0002

0,05

Есть

Таблица 2

Показатели механических свойств

1 * () Способ 0,1 кгс/мм

Ъ % и, кгс.м/см .2

Предлагаемый

81,7

20,0

58,8

15 0

Известный

83,5-. 84,0

13,1-14,6

16, 7-20, 0 55, 7-57, 2

Составитель А. Щербаков

Редактор "Г. Везвершенко Техред Т.Фанта Корректор О, Билак

Заказ 2054/42 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений .и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый

Известный

Экономическая эффективность от использования изобретения составит около 300 тыс. руб. в год.

Ф

Л а б л и ц.- а 1