Способ раскисления и модифицирования нержавеющей стали

 

1. СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ НЕРЖАВЕЩЕЙ СТАЛИ, включающий окончательное раскисление алюминием в печи и последующее модифицирование бором, присаживаемым на струю металла в процессе выпуска плавки в. кговш, отличающийс я тем, что, с целью повышения модифицирующего влияния бора, улучшения горячей пластичности и снижения себестоимости стали, алюминий вводят в количестве 0,05-0,20% от веса расплава , перед выпуском расплава на дно ковша присаживают кремний и кальций, поддерживая весовые соотношения алюминия, кремния и кальция в пределах 1:(О,6-2,6):(О,2-1,2), а бор в количестве 1,0-2,5% от содержания углерода в стали вводят при наполнении металлом 1/5-2/5 объема ковша, i при этом выпуск электропечного шлака начинают после наполнения 1/2 объема (Л ковша. 2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что совместно с кремнием и кальцием на дно ковша присаживают 0,1-0,3% титана и/или 0,1-0,2% .редкоземельных металлов цериевой подгруппы.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) ур С 21 С 5/52, 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3560040/22-02 (22) 05.03.83 (46) 30.04.84. Бюл. ¹ 16 (72) P.Ã.Âàëååâà, И.M.Ìóðàõîâñêèé, Н.А.Угарова В.Д.Дашевский, С.П.Бакуменко, С.Г.Адельшин, Ф.Ф,Валеев, А.И.Журавлев, В.А.Скрипченко, Д.В.Рыбаков, M.Ê.Çàêàìàðêèí и А.П.Васильев (53) 669.187.25(088.8) (56) 1. Мошкевич Е,И., Смоляков В.Ф., Ельцов К.С. и др. Исследование влияния присадок РЗМ.и бора на количество нержавеющей стали. "Сталь", 1969, № 12, с, 999.

2. Сидельковский М.Н., Тюрин Е.И.

Французов С.Н. и др. Влияние микролегирования бором на свойства стали

Х23Н 18. "Сталь", 1966, № 3, с. 253. (54) (57) 1. СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ И

МОДИФИЦИРОВАНИЯ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ, включающий окончательное раскисление алюминием в печи и последующее модифицирование бором, присаживаемым на струю металла в процессе выпуска плавки в ковш, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения модифицирующего влияния бора, улучшения горячей пластичности и снижения себестоимости стали, алюминий вводят в количестве 0,05-0,20% от веса расплава, перед выпуском расплава на дно ковша присаживают кремний и кальций, поддерживая весовые соотношения алюминия, кремНия и кальция в пределах 1:(0,6-2,6):(0,2-1,2), а бор в количестве 1,0-2,5% от содержания углерода в стали вводят при наполнении металлом 1/5-2/5 объема ковша, при этом выпуск электропечного шлака начинают после наполнения 1/2 объема ковша.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что совместно с кремнием и кальцием на дно ковша присаживают 0,1-0,3% титана и/или

0,1-0,2% .редкоземельных металлов цериевой подгруппы.

10891 ч3

Изобретение относится к черной металлургии, .а именно к производству нержавеющей стали, модифицированной бором.

Известен способ выплавки нержаве- 5 ющей стали, при котором в металл перед выпуском плавки в ковш вводят бор и РЗМ или алюминий и бор j1) .

При данном способе введения бора не создаются условия для стабильного усвоения бора и проявления его модифицирующего влияния, что не позволяет существенно повысить технологическую пластичность нержавеющей стали..

Наиболее близким к предлагаемому 1S

Ф является способ .раскисления и модифицирования нержавеющий стали, включающий окончательное раскисление алюминием в печи и последующее модифицирование бором, присаживаемым на струю 20 металла в процессе выпуска плавки в ковш (?) .

Известный способ к моменту ввода в металл бора не обеспечивает достаточно надежного и полного связывания 25 кислорода и азота и последующего выведения их из металла, очищения металла от неметаллических включений и придания им формы, более благоприятной для горячей деформации нержа- щ веющей стали и, как следствие, стабильного усвоения бора. Известный способ не предусматривает в процессе выпуска плавки задержки шлака в печи до окончания введения в металл бора, что также ухудшает условия и стабильность усвоения последнего.

Модифицирующее воздействие бора на структуру нержавеющей стали, способствующее повышению ее горячей

40 пластичности, проявляется в основном в том, что он упрочняет границы зерен, затормаживая диффузионные процессы. Бор изменяет процессы выделения избыточных фаз в межзеренных пространствах, в первую очередь, карбидов и карбонитридов, полностью ликвидируя их или превращая крупные и непрерывные выделения их в мелкие, располагающиеся разрозненными участками, замедляя их при этом более мелкодисперсными частицами боридов и карбоборидов хрома глобулярной формы. Известный способ не учитывает изменения степени модифицирующего

SS влияния бора в зависи ости от содержания углерода в металле.

При производстве нержавеющей стали по известному способу модифицирующее воздействие микродобавок бора на структуру металла проявляется слабо, что не позволяет поднять на достаточно высокий уровень плас1 тичность в металле в интервале температур горячей дефцрмации.

Цель изобретения — повышение модифицирующего влияния бора, улучшение горячей пластичности и снижение себестоимости стали.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу раскисления и модифицирование нержавеющей стали, включающему окончательное раскисление алюминием в печи и последующее модифицирование бором, присаживаемым на струю металла в процессе выпуска плавки в ковш, алюминий вводят в количестве 0,05-0,207. от веса расплава, перед выпуском расплава кремний на дно ковша присаживают кремний и кальций, поддерживая весовые соотношения алюминия, кремния и кальция в пределах 1:(0,6-2,6):(0,2-1,2), а бор в количестве 1,0-2,5Х от содержания углерода в стали вводят при наполнении металлом 1/5-2/5 объема ковша, при этом выпуск электропечного шлака начинают после наполнения 1/2 объема ковша.

Совместно с кремнием и кальцием на дно ковша.присаживают 0,1-0,37 титана и/или 0,1-0,2Х редкоземельных металлов цериевой подгруппы.

Окончательное раскисление металла в печи алюминием и присадка на дно ковша перед введением бора кремния

) и кальция обеспечивает глубокое рафинирование металла от кислорода, азота, серы и повышение модифицирующего влияния бора.

Указанная последовательность технологических операций ввода алюминия, кремния и кальция в соотношениях

1:(0,6-2,6):(0,2-1,2) способствует формированию комплексных включений определенного состава глобулярной формы, легко всплывающих и ассимилируемых восстановительным электропечным шлаком, что дополнительно улучшает технологическую пластичность металла.

Введение алюминия в количестве

0,05-0,207 от веса расплава связывает кислород и азот, а образующиеся мелкодисперсные включения корунда на следующем этапе раскисления кремнием и кальцием служат центрами

1089143 образования глобулярных комплексl ных включений, легко удаляющихся из металла.

Избыток алюминия (свыше 0,20Х) приводит к образованию строчечных скоплений корунда в литом металле, что снижает прочность межэеренных границ, и является причиной образования трещин на прокатной заготовке.

Ввод алюминия в количестве 10 менее 0,05Х от веса расплава неэффективен, так как не связывает в полной мере растворенный в металле азот и кислород, и приводит к образованию хромитов и пленочных включе- 15 ний моноокиси кремния, резко снижающих горячую пластичность стали.

Превышение количества вводимого кремния (более, чем в 2,6 раза) как и уменьшение количества кальция 20 (менее, чем в 0,2 раза) приводит к появлению пленочных включений моноокиси кремния, отрицательно влияющих на пластичность металла при температурах горячей деформации. 25

Кроме того, уменьшение количества вводимого кальция, как и кремния (менее, чем в О,б раза), не обеспечивает эффекта глобуляризации неметал.

30 лических включений.

Присадка кальция в количестве более 1,2 раза, превышающем количество алюминия, не вызывается практической необходимостью, так как не приводит к дальнейшему повышению технологи- З5 ческой пластичности металла, однако связано с повышением себестоимости стали.

Микродобавка бора в количестве

1,0-2,5Х от содержания в металле углерода установлена экспериментально и является оптимальной для подавления процессов образования карбидов и карбонитридов и изменения характера их распределения в межзеренных участках с заменой их более мелкодисперсными боридами хрома глобулярной формы, что обеспечивает повышение горячей пластичности металла.

При введении бора в количестве 50 менее 1,0Х. от содержания углерода в стали не наблюдается эффекта его модифицирующего влияния.

Увеличение количества бора 2,5Х от содержания углерода в стали из-за 55 малой растворимости бора в a(и

-железе приводит к образованию хрупкой боридной эвтектики.

Введение бора при наполнении металлом 1/5-2/5 объема ковша обеспечивает полное связывание кислорода и азота к моменту ввода бора и создает условия для повышения модифицирующего воздействия последнего на структуру металла.

Присадка бора раньше наполнения

1/5 объема ковша нецелесообразна, так как присаженные на дно .кремний и кальций не успевают прореагировать с металлом.

При введении бора после наполнения 2/5 объема ковша он не успевает равномерно распределиться по всему объему металла, что приводит к образованию боридных эвтектик в металле.

Выпуск из печи шлака до присадки бора и наполнения 1/2 объема ковша ухудшает условия усвоения бора.

Дополнительное введение на дно ковша титана, как сильного нитридообразующего элемента, способствует более полному связыванию азота. Введение титана способствует измельчению зерна, что повышает сопротивление хрупкому разрушению.

Кроме того, введение титана совместно с кремнием и кальцием приводит к образованию в металлах глобулярных комплексных включений типа Sip nTi> с m СаО практически постоянного состава, легко удаляющихся из металла.

При введении менее 0,1Х титана слабо проявляется его модифицирующее действие.

При превышении количества вводимого титана более О,ЗХ появляется значительное количество нитридов титана, располагающихся, как правило, в виде грубых скоплений по границам зерен, что приводит к разрушению металла при его горячей деформации.

Присадка на дно ковша РЗМ цериевой подгруппы в количестве 0,1-0 2Х от веса расплава способствует повышению растворимости бора и, как следствие, улучшению его модифицирующего влияния, из-за того, что в присутствии

РЗМ отсутствует боридная эвтектика (особенно при больших содержаниях бора). Р3М цериевой подгруппы дополнительно способствует также измельчению зерна и глобуляризации неметаллических включений. Введение РЗМ в количестве менее 0,1Х неэффектилно, так как не устраняется боридная эвтектика, при добавке его свыше

0,2Х имеется опасность получения цериевой неоднородности в слитке, вследствие местных скоплений РЗМ.

Пример. Предлагаемый способ раскисления и модифицирования нержавеюшей стали опробывают при выплавке стали 08Х20Н9ГТГ в двадцатипятитонной электродуговой печи.

Перед выпуском металл раскисляют алюминием, а на дно ковша присаживают кремний, кальций, титун и РЗМ алюминий-цериевоЯ подгруппы. При

1089143 наполнении металлом на 1/5-2/5 объема ковша на струю присаживают бор. Количество вводимых алюминия, кальция, кремния, титана и РМЗ меняют в широких пределах. После выпуска плавки металл разливают в слитки массой 1,06 т. Для сравнения выплавляют указанную сталь на тех же шихтовых материалах, по известному

10 способу. Слитки прокатывают на блюЭ минге.

Технологические варианты, результаты испытаний и выход годного метал° ла при прокатке на блюминге приведены в таблице.

1089143.с

1 (!.о с:Е о

Э с» х х

О О О О

° I л л л сч л Со

О л!

Х

2 х

Ц о с»

Ш о сс) о бо о бб

СО

Ю СО л л »

oo ch

Сб

И

СЧ х х х (td

Е» и о

Ю

И л

qj а

>Ъ

Е

< а

lU х

Е

Э

Еч о

О

°вЂ”

Ю л

»"

I о с о

Х

Э х х

oj

K о и о

Ю И О г л л

o o o

o o o л л л

o o o

О И СЧ И <"1 Ю л r co oo r oO

О О О О O О

О О O Ю л л л л л л

O О О О О О

С(б

Ю

Ю л

Ю о !

О л

O б

СО

Ю л

Ю л сс)

tf о а

1 х

Ц о

l ж

Ц о

Ю О сч л

o o о

Ф

Е»

Э х

1 х

):Е о

1 х

C„ о

Х о о

-I

1

1

1 I л с$ х о ц о сс)

Э E" ц v

Г» ссс

Ц х х о сс) 1 о

iEl л сс) а о о

Ф

E о

Э

Р

О л

Л И СЧ И

1 ж

Ц о . »

И л

И л

v K а

Е" Э о

C(бо о

m G

oj Г.» с )»х х

Й о х о

СО л

o o с с с») л л оО л л

Ю Ю Ю

o o с) сч л л л

o o

» » о vl л л

О0 л л

o o сч л

СЧ л о л сч

СО л о сч сс)

О л

ОЪ

<, х

1 ж

С о

1 х ! о

44 о о

Е о л

Э сс) с» х >х а 9

Э х х

Е» о о а

): бо о о о

)» U

К х х

Й Ъ о сс) а о

tI х о

E о а о о л

Э х х

Э

)Ъ о

Ы

Gj х

СО СЧ O И e r O л л л л л л л о r л и л и с

Л l r l Л

СЧ e ca О Е Ю Е И

° \ л л л л л л ° (О\ Об О1 Ch Ch О СО О

О О о — О a o ю о л л л л л л л л л л г

О О1 Ch CÎ О СО Ch OO Ch»вЂ”

И O - О м 0 О л Ю л л л л л л л л л л

СО Л О О О И О О О СО

1 1 I I ) I 1 1 . 1 I

И О О О И И О О О И

Ю с)

T » » л л л л л л л л л

О O O O O O O O O O O

1089143

10 о

t(О са

Э с» х

1

1 с" \ л о л е л л л Я с» 3 сЧ с«\

» » л о л сЧ л л с4

Ю о

L х х с6

Е»

Ю 1 л л !

e o о л л сЧ л л ф о

f" о

Р о о л (U х х

Э

1"

Р

ЕС

Э х о гз ь

1

1

00 00 л л л л с/1 о о с и

1 Х

Р

СО О 00 а л л л л

Л СО Л! о

Ц х

Ю

СО

Ю

Ю л о о

О1

Ю о ь

С»1 00 .о и о о о о л о о

И СО О о о л о о о

o o o л л ° \ о о о л

Э

t( о

tf о (Э

I х

o e сч л л о о о л л ю о

l х

t( о о ф

Е»

Э M

Х

1

1 о ф

Е» о (Ll

I х

tf о ф

1 х с о

«4 о о

С4 л

Х t(Х I

1àЭ

М Э E I

Р, Х О 1 (Ll С» I

«(ф

I л

cd

Р о о ф

Е»

О

Э ь о

t(lO о ф о ф с»

Е» о х х

Э

Н о х

Е» о л

° °

CO л

СЧ

° °

CO л о

° ° о л

СО л

° » с«4 л л

° °

СЧ л л л о

° ° сч л л л о

° ° сЧ л л

Ю

° °

Ф л ь

0I

° ° и 4 у.

) 1 х а о

О !» ф о ф Х о ф

Е

Э

0 л

О сЧ л л о о ф!

tf с : о ж eI ц о, (» 1 Р.

1 с0 ,1 Э о

1 о сч о e e a) с л л л

СО Ch 00 Ch - СЧ

1 Л Л Л Л l . Л о Ю

0) С 4 л 1

О ! Ю

СЧ СЧ О Л СО О л л л л л о о о о о

1089143

Составитель Л. Магаюмова

Редактор Н. Ковалева Техред M.Tenep Корректор А. Ильин

Заказ 2874/24 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственнбго комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

По данным таблицы видно, что предлагаемый способ раскисления и модифицирования нержавеющей стали приводит к снижению содержания кислорода, повышению горячей пластичности металла, 5 увеличению выхода годного при прокате.

Экономический эффект от применения предлагаемого способа для раскисления и модифицирования стали

ОЯХ20Н9Г7Т путем повышения выхода годного на первом переделе на 6-77 составит 812000 руб. в год