Смесь для легирования и рафинирования стали

 

СМЕСЬ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ И РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ, содержащая ванадиевый шлак, алюминий, окись кальция и азотсодержащее вещество, о тличающаяся тем, что, с целью повышения механических свойств стали, ее хладостойкости и снижения рас:{ода ферросплавов на легирование , в нее дополн |тельно введена лигатура, содержащая один или более телочно-земельных металлов, при следующем соотношенин компонентов, мае.%5 Алюминий 2,0-10,0 Окись кальция2,0-10,0 . Азотсодержащее вещество 0,1-20,0 Лигатура, содержащая один илиg более щелочно-зеш мельных 10,0-30,0 металлов Ванадиевый Остальное шлак

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 С 21 С 7 00 в у Т;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О, 1-20,0

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3455738/22-02 (22) 24.06.82 (46) 30.01.84. Бюл. Ф 4 (72 ) Э. Я. Сидельковский,A. Н. Подуст, Э.В. Попов, Л.И. Берштейн и Л.М. Аксельрод (53) 669.15.198(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 425964, кл. С 21 С 7/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 460301, кл. С 21 С 7/00, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

М 590344, кл. С 21 С 7/00, 1977.

4. Патент Японии Р 12967, кл. 10,Ю 14, 1965.

5. Авторское свидетельство СССР

М 507400, кл. С 21 С 7/00, 1976. (54) (57) СМЕСЬ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ И

РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ, содержащая ванадиевый шлак, алюминий, окись кальция и азотсодержащее вещество, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с

„.SU„„ f О?0179 A целью повышения механических свойств стали, ее хладостойкости и снижения расхода ферросплавов на легирование, в нее дополнительно введена лигатура, содержащая один нли более щелочно-земельных металлов, при следующем соотношении компонентов, масе Ъ i

Алюминий 2, 0-10,0

Окись кальция 2,0-10,0 . Азотсодержащее вещество

Лигатура, содержащая один или Ф более ще- Щ лочно-земельных металлов 10,0-30,0

Ванадиевый шлак

1070179

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к внепечной обработке расплава стали, и может быть использовано при выплавке низко- и среднелегированных сталей для отливок с нитридным и карбонитридным упрочнением.

Известны смеси для легирования стали ванадием с использованием ванадиевого шлака С13 и С23, а также смеси для легирования стали азотом СЗХ-и С43 в которых для этой цели используется цианамид кальция.

Недостатком этих смесей является необходимость;раздельного введения в сталь ванадия и азота, что усложняет и удорожает процесс получения стали и снижает эффективность использования смесей.

Наиболее. близкой по составу и результатам действия на расплав стали является экзотермическая смесь для легирования стали ванадием и азотом (51 следующего состава,вес.Ъ:

Ванадиевый шлак Основа

Алюминий 0,1-7,0

Кремний 5,0-20,0

Углерод 1 „0-1Ъ, 0

Окись кальция 2,0-10,0

Азотсодержащее вещество О, 1-20,0

Однако наличие в известной смеси углерода и высокого содержания кремния не позволяет осуществлять выплавку малоуглеродистых сталей с ограничением по содержанию кремния, и глубокое рафинирование стали от кислорода и серы, что снижает хладостойкосгь стали. Кроме того, при реагировании смеси с металлом образуется большое количество шлака, что резко снижает эффективность одновременного с этим рафинирования стали с использованием, например, щелочно-земельных металлов.

Цель изобретения — повышение механических свойств стали, ее хладостойкости и снижение расхода ферросплавов на легирование.

Поставленная цель достигается тем, что в смесь для легирования и рафинирования стали, включающую ванадиевый шлак, алюминий, окись кальция и азотсодержащее вещество, дополнительно вводят лигатуру, содержащую один или более щелочно-земельных металлов, при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Алюминий ?,0-10,0

Окись кальция 2,0-10,0

Азотсодержащее вещество 0,1-20,0

Дополнительным преимуществом предлагаемой смеси в отличие от прототипа является возможность получения в стали оптимальных содержаний ванадия, титана, азота и алюминия, . что позволяет обеспечить постоянство состава и количества в стали карбонитридов ванадия и титана, а также

Лигатура, содержащая один или более щелочноземельных металлов 10, 0-30, 0

Ванадйевый шлак Остальное

В качестве азотсодержащего вещества могут использоваться цианамид кальция, карбамид или селитра, которые разлагаются при температуре жидкой стали с образованием свободного азота.

Укаэанная лигатура, получаемая обычно алюмотермическим или силикотермическим способом, имеет в своем сосгаве элементы-восстановители, такие как алюминий, кремний, за счет чего достигается комплексное раскисление металла, рафинирование от серы, создаются условия для- пере— хода в сталь ванадия, титана и азота, чему также способствует развитие экзотермических процессов.

Нижний предел содержания в смеси азотсодержащего вещества (0,1Ъ) выби" рают для обеспечения легирования стали азотом, начиная с содержания, соответствующего выплавке стали в открытых сталеплавильных агрегатах, Верхний предел (20Ъ) обеспечивает содержание азота, равное его пределу,растворимости в жидкой стали, поэтому дальнейшее повышение его концентрации нецелесообразно.

Пределы в содержания окиси кальция i,íèæíèé 2,0 и верхний 10,0Ъ) выбирают с целью получения необходимой основности образующегося шлака.

Пределы содержаний алюминия (2, 010,0Ъ) и лигатуры (10,0-30,0Ъ1 выбирают таким образом, чтобы при использовании лигатуры в количестве, обес— печивающем получение в стали необходимых остаточных содержаний щелочно-земельных металлов, достаточных для рафинирования стали и повышения ее хладостойкости, обеспечивалось возможно более полное восстановление ванадия, а также титана из ванадиевого шлака за счет вводимого в смесь алюминия и элементов-восстановителей, имеющихся в составе лигатуры. Например, при минимальном количестве лигатуры в смеси (10,0Ъ) алюминий вводится по верхнему пределу (10,0Ъ) °

1070179

Таблица1

Состав, мас.Ъ

Окись кальция Азотсодержащее вещество

Лигатура

Алюминий

Ванадиевый шлак

10

10

59

0,1

57,9

Содержание элементов, мас.Ъ

Титан Азот Алюминий

Состав

Ванадий Кислород Сера

0,012 0,031 0,071

0,015 0,015 0,053

0,07

Предлагаемый

0,0054 0,031

0,07

0,0055

0,0060

0,023 °

0,025

0,011 0,006 . 0,040

0,07

0 0081 0,042

0,07

Известный

0,015 0,020

Т а б л и ц а 3

Механический свойства

Состав

Кс

-60 С

Оь

МПа

МПа

415 25,0 52,5

565

Предлагаемый

327 26, 4

55,5

556

386 25;7 56,3

384 23,9 52,3

548

29

537

Известный нитридов алюминия. Это, помимо наиболее полного использования эффекта дисперсионного твердения с целью повышения прочности их свойств стаРасход смеси составляет 8-25 кг/т стали. Смесь подают, например, в виде брикетов или россыпью на струю металла при выпуске стали в ковш.

Для сравнения эффективности действия предлагаемой и известной смесей проведена обработж в ковше стали 20Г1ФЛ.

Для приготовления предлагаемой смеси используют лигатуру следующего состава, мас.Ъ| кремний 46, ли, позволяет достичь и наиболее высоких значений его хладостойкости.

Примеры составов предлагаемой смеси приведены в табл.; 1. марганец 18, алюминий 6, кальций 7, барий 8, железо - остальное..

Смесь предлагаемого состава и

В .известную смесь подают в количестве 15 кг/т стали. химический состав стали по ванадию, титану, азоту, алюминию, кислороду, сере, а также механические свойства стали и ее хладостойкость приведены в табл. 2 и 3.

Т а б л и ц а 2

1070179

Составитель В. Сарамутин

Редактор А. Курах Техред В,Далекорей Корректор Л. Патай

Заказ 11б46/27 Тираж 540 Подпи сное

БНИИ(1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная. 4

Из сопоставления данных видно что использование предлагаемой смеси позволяет почти в 2 раза снизить в стали содержание кислорода и серы и в 2 раза повысить хладостойкость при повыыении механических свойств, что связано с более полным использованием эффекта дисперсионноro твердения и одновременного с этим измельчения зерна стали. Исполь» зование смеси, например, при выплавке хладостойкой стали для отливок может дать дополнительный экономический эффект за счет повеления надежности их работы.