Сплав для раскисления модифицирования и микролегирования рельсовой стали

 

СПЛАВ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ, МОДИФЩЩРОВАЙИЯ И МИКРОЛЕГИРОВАНИЯ РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ, содержащий марганец, кремний, титан, магний, углерод и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения ударной вязкости и снижения окисленности стали, он дополнительно содержит кальций и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Марганец 30-70 Кремний 10-40 Титан 1,5-4,3 Магний 0,7-2.8 Углерод 0,1-3,0 Кальций 0,5-2,7 Алюминий 0,3-2,1 Железо Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С Ю

РЕСПУБЛИН

O9l 01) З»5«1 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ

{21) 3432519/22-02 (22) 04.05.82

{46) 30.11.84. Бюл. N 44 (72) И.Д.Донец, В.А.,Степанов, В.А.Паляничка, М.С.Гордиенко, В.А.Мелехов, Е.М.Огрызкин и Н.Т.Висторовский (71) Украинский ордена Трудового . Красного Знамени научно-исследовательский институт металлов (53) 669.74"782 721 295 784(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 476328, кл. С 22 С 35/00, 1975.

2. Авторское.свидетельство СССР

В 668966, кл. С 22 С 35/00, 1979. (54) (57) СПЛАВ ДЛЯ РАСКИСЛЕННЯ, МОДИ»

ФЦЦИРОВАНИЯ И МИКРОЛЕГИРОВАНИЯ РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ, содержащий марганец, кремний, титан, магний, углерод и железо, о т л и ч .а ю шийся тем, что, с целью повышения ударной вязкости и снижения окисленности стали, он дополнительно содержит кальций и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Марганец, 30-70

Кремний 10-40

Титан 1,5-4,3

Магний 0,7-2,8

Углерод О, 1-3,0

Кальций О, 5-2, 7

Алюминий . О, 3-2, 1

Железо Остальное

1126622

Марганец 30-60, О

Кремний 10-40, О

Титан 3-20, О

Магний 2-10 О

Углерод О, 1-3,0

Железо Остальное

При использовании известного сплава для обработки стали она имеет недостаточную ударную вязкость, а также повышенную окисленность. 35

Целью изобретения является повышение ударной вязкости и снижение окисленности стали.

Указанная цель достигается тем, что сплав для раскисления, модифици- 40 рования и микролегирования рельсовой стали, содержащий марганец, кремний, титан, магний; углерод и железо, дополнительно содержит кальций и алюминий при следующем соотношении ком- 45 понентов, мас.Х:

Марганец ° 30-70

Кремний 1О-4О

Титан 1,5-4,3

Магний 0,7-2,8 50

Углерод О, 1-3,0

Кальций 0,5-2, 7

Алюминий . О, 3-2, 1

Железо Остальное

В связи с наличием в сплаве каль- 55 ция и алюминия включения, образующиеся в процессе раскисления, модифицирования и микролегирования стали

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов сплавов для раскисления, моди фирования и микролегирования рельсовой стали. 5

Известен сплав (1 g содержащий, мас. .:

Кремний 10-25,0

Титан 3-20,0

Углерод 1-2,0

Железо Остальное

При использовании укаэанного сплава в стали образуются включения неблагоприятной формы, а также большое количество включений нитридов и кар- 15 бонитридов титана, отрицательно влияющих на эксплуатационную стойкость рельсовой стали, особенно работающих при циклическом нагружении.

Наиболее близким к предлагаемому 20 по технической сущности и достигаемому результату является сплав (2) для раскисления, модифицирования и микролегирования стали, содержащий, мас ° : 25 предлагаемым сплавом, относятся к системе СаО-TiO>-БдО -АФ Оз-MgO, температура плавления которой равна

1215-1370 С. Эти включения в расплавленной стали хорошо коалесцируют и удаляются из металла. Ввод алюминия в сталь позволяет повысить ударную вязкость металла в термообработанном состоянии.

Содержание марганца, кремния и углерода в сплаве-прототипе находится практически в оптимальных пределах. Поэтому в предложенном сплаве лишь несколько увеличили верхний пре-. дел содержания марганца для повыше-. ния плотности сплава и, соответственно, улучшения усвоения его сталью.

При содержании титана в сплаве ниже 1,5Х сталь будет недораскисленной и не обеспечатся требуемые механические свойства. При содержании . титана в сплаве более 4,3 в стали появляются нитриды и карбонитриды титана, вытягивающиеся при прокатке в строчки, которые снижают эксплуатационную стойкость проката.

Для изменения природы включений в стали, снижения температуры их плавления, получения включений благоприятной глобулярной формы содержание кальция и магния в сплаве должно быть не менее соответственно

0,5 и О, 7 . При содержании в сплаве кальция более 2,7Х и магния более

2,8Х ухудшаются экологические усло вия в сталеплавильных цехах, так как температура кипения кальция и маг ния ниже температуры плавления стали, поэтому избыточные их количества испаряются и загрязняют атмосферу.

Содержание алюминия в сплаве должно быть не менее О,ЗХ для создания в стали "облака" кислоторастворимого алюминия, измельчения природного зерна и улучшения ударной вязкости термоупрочненных рельсов. При содержании в сплаве алюминия более 2, 1Х в стали появляются строчки глинозема и алюмосиликатов, отрицательно влияющие на .эксплуатационную стойкость и надежность рельсов.

Для определения влияния предлагаемого сплава на ударную вязкость стали и загрязненность ее неметалличесЭ кими включениями готовят 5 сплавов с граничными и оптимальными соотношениями всех ингредиентов.

1126622

Таблица 1

Содержание элементов, мас.Ж

ll l (I I 1

Сплав

Mn Si Ti Mg Са С АС Fe

42 4 5 3 0 2 9 3 2 .2 2

40 4,3 2,8 2,7 3,0 2,1

Пред- 1 28 лагаемый 2 30

Остальное

3 55

18 28 20 19 18 15

4 70

10 15 07

0,1 0;3

0,5

9 13 06. 04 008

5 72

11,1 6,0

Из- 6 45

Нет 1,5 Нет вестный

Для обеспечения сопоставительного анализа с прототипом готовят сплав с известным оптимальным соотношением ингрепиентов (см. табл. 1).

Характеристика химического состава полученных сплавов приведена в табл. 1.

Сплавы получают сплавлением силикомарганца или ферросилиция и высокопроцентного. ферромарганца с отходами 10 титана в индукционной печи. Алюминий вводят на струю расплава в процессе выпуска его в ковш. Силикокальций и магний вводят в расплав, находившийся в ковше, с помощью штанг. 15

Сплавы опробовают при производстве.рельсовой стали марки М76. Сталь выправляют в дуговой электропечи

ДСН-0,5. По достижении углерода 0,660,68Ж сталь раскисляют в печи силико- 20 марганцем в количестве 6 кг/т стали.

При 1570-1580 С плавку выпускают.

В ковше металл раскисляют предлагаемыми сплавами в количестве 5-10 кг/т стали. 25

Для получения требуемого содержания марганца в стали при применении сплава-прототипа в печь дополнительно вводят 5-7 кг/т силикомарганца.

Кроме того, так как указанный сплав вводят в ограниченном количестве

1,5-3 кг/т в связи с высоким содержанием в нем титана,. то в ковш дополнительно присаживают ферросилиций для получения требуемого содержания кремния в стали.

Сталь разливают в слитки массой

50 кг, которые прокатывают на квадрат 56х56 мм.

Заготовки подвергают термической обработке — закалке в масле.

Показатели качества полученной стали приведены в табл. 2.

Применение предлагаемого состава .сплава для обработки стали обеспечи- . вает повьппение ударной вязкости в 1,2-1,4 раза и снижение суммарной загрязненности стали окисными включениями.

Годовой экономический эффект от внедрения предложенного сплава составит 2,6 млн.руб.

1126622

Таблица2

Максимальная длина строчек, мм

Суммарная загрязненность стали окисными включениями, %

Ударная вязкость стали в термоупроч ненном cQc» тоянии

МДж/м

Сплав нитридов и карбо- глинозема нитрндов титана

1,4

1,2

Предла" 1 0,34 гаемый

2 042

О, 0108

О, 0084 0,0078

О, 0099.

О, 0118

О, 0124

0,3

Нет

- Э .О,44

Нет

4 0,39

5 0,36

0,1

Извест- 6 0,32 ный, Заказ 8644/21 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель Н.Косторной

Редактор Т.Веселова Техред М.Кузьма Корректор А.Ильин