Способ обработки среднелегированной литейной стали

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ СРЕДНЕЛЕГИРОВАННОЙ ШТВЙНОЙ СТАЛИ, включакищий обработку стали во время выпуска ее ъ ковш ферросплавами, содержащими и титан, отличающийс я тем, что, с целью повышения эксплуатационных свойств стали, вначале ее обрабатывают ферротитаном совместно с силикокальцием в количестве соответственно 3,0-5,5 и I1,0-2,5 кг/т стали, а затем ферроборон совместно с ферроцерием в количестве соответственно 0,27-0,55 и 1,8-5,0 кг/т стали.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ ИЧЧВ ИВ

Респуьлин аа 09

4(51) С 21 С 7/06

1

t="

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ,, N *а М V

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ COOP

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ЖНРЫТИЙ (2t) 3642009/22-02 (22) 14.09.83 (46) 23.01.85. Бюл. 9 3 (72) Б.Б.Гуляев, А. Г. Глебов, А.А.Ежов, В.М. Колокольцев, В.А.Минченко, 10.П.Солнцев, Л.Е.Солйцева и С.А.Гладышев (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт нее.и.И,Калинина (53) 669.t8.046.5(088.8) (. Ж) 1. Авторское свидетельство СССР .Р. 572506, кл, С 21 С 7/06, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 994568„кл. С 21 С 7/06, 1981. (54) (57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СРЕДНЕЛЕГИРОБАННОЙ ЛИТЕЙНОЙ СТАЛИ, включающий обработку стали во время выпуска ее в ковш ферросплавамн, содержащими кремний и титан, о т л и ч а ю щ и йс н тем, что, с целью повышения эксплуатационных свойств стали, вначале ее обрабатывают ферротитаном совместно с силикокальцием в количестве соответственно 3,0-5,5 и 1,0-2,5 кг/т стали, а затем ферробовом совместно с ферроцерием в количестве соответственно 0,27-0,55 и 1,8-5,0 кг/т стали..

1 11357

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к литейному производству, и может быть использовано для раскисления и модифицирования стали в ковше.

Известен способ обработки среднелегнрованной литейной стали, согласно которому для повышения сопротивления стали хрупкому разрушению сталь раскисляют в ковше марганцем, кремнием, алюминием и титаном Ц .

Недостатком способа является то, что при раскислении стали алюминием образуются высокоглиноэемистые включения остроугольной формы, которые трудно удаляются из расплава, а после эатвердевания металла служат концентраторами напряжений.и оказывают. вредное влияние на механические свойства стали, особенно при низких температурах.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ обработки среднелегированной литейной стали, включающий обработку стали во время. выпуска ее в ковш ферросплавами, содержащими алюминий, марганец, кремний и титан (2) .

Известный способ обработки

30 среднелегированной литейной стали позволяет повысить пластичность стали, однако не решает задачи повышения прочности и ударной вязкости

Целью изобретения является повышение эксплуатационных свойств стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки среднелегированной литейной стали, включающему обработку стали во время выпуска ее в ковш ферросплавами, содержащими кремний и титан, вначале сталь обрабатывают ферротитаном совместно с силикокальцием в количестве соответственно 3,0-5,5 н 1,0-2,5 кг/т стали, и затем ферробором совместно с ферроцерием в количестве соответственно 0,27-0,55 и 1,8-5,0 кг/т стали.

Введение ферротитана с 3,0 кг/т не обеспечивает достаточной степени раскислеиия стали, а добавка ) 5,5 кг/т неэф4>ективна, так как увеличивается угар титана без увеличения степени раскислеиия. Образующиеся оксиды титана большей частью удаляются из расплава, а оставшиеся в твердой

71 2 стали имеют глобулярную форму н равномерно распределяются по объему.

Силикокальций является активным раскислнтелем и.глобулятором включений. Добавка его g 1,0 кг/т незначительно влияет на дендритную структуру сплава, состав и распределение неметаллических включений. Введение силикокальция )2,5 кг/т приводит к образованию крупных оксидов сложного состава, трудноудалимых из расплава и отрицательно влияющих на свойства стали.

Повьппенная добавка бора служит для большего уменьшения величины зерна и повышения прокаливаемости стали, а присутствие церия препятствует выделению боридной эвтектнки по границам зерен, так как церий является более поверхностно активным к железу и вытесняет бор вглубь зерна. Это и позволяет вводить ферробор в пределах 0,27-0 55 кг/т стали, однако добавка > 0,55 кг/т становится неэффективной, так как дальнейшего измельчения зерна не происходит и возникает опасность появления боридной эвтектнкн.

Ферроцерий является активным модификатором неметаллических включений, сильным десульфуратором,улучшает пластичность и вязкость стали. Кроме того, он снижает вероятность образования эвтектических сульфидов из-за своей высокой активности к сере.

Добавка ферроцерия (1,8 кг/т неэффективна, так как мало влияет на изменение природы неметаллических включений, а введение его 5,0 кг/т приводит к образованию крупных хлопьевидных сульфидов церия, которые плохо удаляются из расплава, кроме того, возникает опасность появления цериевой неоднородности, что ухудшает свойства стали.

Одновременный ввод в жидкую сталь ферротитана и силикокальция приводит к глубокому и эффективному раскислению металла, модифицированию и удалению неметаллических включений вследствие образования при высоких температурах оксисульфидной фазы и удаления ее из расплава прн барботаже металла парами кальция. Кроме того, титан, соединяясь с азотом, образует в жидком расплаве мелкодисперсные ннтриды, которые, служат центрами кристаллизации и способствуют иэмельчению структуры стали, 3 1

Модифицирующая обработка стали как бором,так и церием наиболее эффективна при введении их в хорошо раскисленный металл. Поэтому последующий ввод совместных добавок ферробора и ферроцерия служит для дальнейшего измельчения структуры литой стали, десульфурации, глобуляризации оставшихся неметаллических включений. Влияние бора, в основном, определяется его свойствами как поверхностно активного элемента.

Установлено, что присутствие бора в стали улучшает ее прокаливаемость, измельчает зерно, псвьниает свойства.

Однако бор обладает малой растворимостью в ю — и — твердых растворах и даже в незначительных количествах образует легкоплавкую эвтектику по границам зерен, поэтому введение в сталь больших его добавок снижает свойства стали, особенно пластичность и ударную вязкость. Совместная же присадка ферробора и ферроцерия позволяет повысить эффективность действия бора, так как церий,препятствует выделению боридной эвтектики по границам зерен, являясь более поверхностно активным к железу, и вытесняет бор вглубь зерна.

Для обработки стали в ковше готовят составы смеси ферросплавов первой и второй добавки в сталь на выпуске ее в ковш. Полученные данные приведены в табл. и шидукционной тигельной печи выплавляют ареднелегированную сталь е содержанием углерода 0,22О,ЗОХ от обычной технологии. Перед выпуском s ковш металл предварительно обрабатывают ферросилицием марки ФС-75 в количестве 2,5 кг/т стали.

Конечное раскисление и модифицирование проводят в ковше одним из составов, приведенных в табл. причем в первую очередь металл обрабатывают ферротитаном совместно

135771 4 с силикокальцием, а затем ферробором и ферроцерием (также совместно).

Для сравнения эту же сталь обрабаты- вают по известному способу.

Сталь разливают на специальные слитки массой 15 кг в подсушенные песчано-глинистые формы для исследования механических свойств и металлографии.

Результаты исследования механических свойств стали опытных плавок в зависимости от содержания компонентов первой и второй добавки приведены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что механические свойства металла, обработанного по предлагаемому способу, значительно выше, чем обработанного по известному способу.

В процессе проведения исследований были опробованы различные варианты введения добавок в жидкую сталь, результаты которых приведены в табл. 3, где показане изменение механических свойств стали (предела прочности Д6 предела текучести бт, относительного удлинения о, относительного сужения и ударной вязкости КСИ ) в зависимости от порядка ввода добавок s сталь на выпуске ее в ковш.

Четвертый вариант введения добавок соответствует результатам плавок

21-23, приведенным в табл. 2.

Как видно иэ табл. 3, лучший комплекс свойств достигается при обработке стали в предлагаемой последовательности введения раскисляющих и модифицирующих добавок в сталь в процессе ее выпуска в ковш.

Испытания показывают, что сталь, 40 обработанная по предлагаемому спосо- бу, имеет мелкозернистую структуру, содержит незначительное количество неметаллическнх включений глобулярной формы, равномерно расположенных по сечению образца, и обла45 дает высокими эксплуатационными свойствами.

1135771

Таблица 1

Плавка

Содержание компонентов, кг/т стали

Ферротитан Силикокальций Ферробор Ферроцерий

Первая добавка в сталь

Вторая добавка в сталь

5,5

3,6

1,7

0,40

0,27

4,2

2,5

3,0

5,0

0,55

1,0

Таблица 2

Плавка

Механические свойства т

МПа 8

МПа По известному способу

17,0

45,4

0,35

910

980

0,75

21

1250

0,71 t 300

22

950

0,70

910

23

1200

Таблица 3

Порядок ввода добавок

Балл зерна

КСИ

7. МДж/м ое °

МПа

Ферробор+

+ферроцерий 5-6 950-980 840-880 18-20,0 47,6-53,0 0,5-0,55

Ферротитан

Силикокальций

6-7 1020-1100 900-930 17,2-19,5 51,0-55,0 0,6-0,65

Ва1жант введения добавки

Балл зерна

Ферротитан+

+силикокальций.

Ферробор ферроцерий

Механические свойства т

МПа Х

-70

Мдж/м2

1135771

Продолжение табл; 3

Механические свойства

6 8

МПа Ж

5»6 980-990 850-890 17,5-20,0 49,2-51,4 0,5-0,55

Ферротитан+

+ферроцерий

Ферротитан+

+силико кальций

8-9 1200-1300 910-980 2б 0 25,0 60,0-66,0 0,70-0,75

Ферробор+

+ферроцерий

Составитель К. Сорокин

Редактор Н. Егорова Техред Т.Фанта Корректор С. Черни

Заказ 10247/17

Тираж 552

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Вариант введения добавки

Порядок ввода добавок

Ферробор+

+силико кальций

Балл зерна

ds

МПа

-го

Идж/из