Способ выплавки высокопрочной стали

 

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВЫСОКОПРОЧЙОЙ СТАЛИ, включающий расплавление, окислительное рафинирование, предварительное осадочное раскисление меТалла марганцем, кремнием и алюминием , диффузионное раскисление металла порошками кокса, ферросилиция, силикокальция , окончательное раскисление в печи алюминием и в ковше силицидами редкоземельных металлов, отличающийся тем, что, с целью снижения загрязненности стали неметаллическими включениями, изменения их состава и стабилизации механических свойств стали, предварительное осадочное раскисление металла в печи производят алюминием, затем марганцем и кремнием при соотношении компонентов 2:1:1, а окончательное раскисление в печи производят ферроцерием в количестве 0,3-0,5 кг/т и в ковше - силицидами редкоземельных металлов в количестве 0,8-1,2 кг/т ko при соотношении количеств вводимого . церия в печь и ковш 1:0,8.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(з1) С 21 С 5/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3607909/22-02 (22) 20.06,83 (46) 15. 02, 85. Бюл. К 6 (72) Ю.А.Кулалаев, В.Н.Елизаров, В.И,Кунгуров, Ю.Г.Адельшин, Ю.Г.Сушкин и В.А.Дегтяринский (53) .669.187 ° 25 (088.8) (56) 1.Петухов Г.К., Грибов Л.Г. Выплавка высококачественной стали в

Мартеновских печах с основным иодом.

ЦНИИинформация, 1973, с. 5-6.

2."Сталь", 1979, Р- 4, с.268-271. (54) (57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВЫСОКОПРОЧН0А СТАПИ, включающий расплавление, ркислительное рафинирование, предварительное осадочное раскисление металла марганцем, кремнием и алюминием, диффузионное раскисление металла

„„SU„„1139757, А порошками кокса, ферросилиция, силикокальция, окончательное раскисление в печи алюминием и в ковше силицидами редкоземельных металлов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения загрязненности стали неметаллическими включениями, изменения их состава и стабилизации механических свойств стали, предварительное осадочное раскисление металла в печи производят алюминием, затем марганцем и кремнием при соотношении компонентов 2: 1: 1, а окончательное раскисление в печи производят ферроцерием в количестве 0,3-0,5 кг/т и в ковше — силицидами редкоземельных металлов в количестве 0,8-1,2 кг/т при соотношении количеств вводимого, церия в печь и ковш 1:0,8.

1139757

Изобретение относится к черной . металлургии, а именно к производству стали сталеплавильными процессами °

Известен способ выплавки стали, 5 по которому расплав предварительно раскисляют в печи твердыми ферросилицием и ферромарганцем, затем присаживают феррохром и окончательно раскисляют в печи твердым 10-12Х-ным ферросилицием 1).

Этот вариант выплавки не обеспечивает высокий уровень категории прочности стали (0-80) и стабильность свойств по пластическим характеристи- 15 кам стали (поперечное сужение).

Наиболее близким к предлагаемому по -.åõíè÷åñêîé сущности и достигнутому результату является способ, включающий расплавление, окислительное рафинирование, предварительное осадочное раскисление металла марганцем, кремнием и алюминием, диффузионное раскисление металла порошками кокса, ферросилиция, силикокальция, окончательное раскисление в печи алю минием и в ковше силицидамн редкоземельных металлов (2).

Недостатками известного способа являются нестабильность результатов 36 по загрязненности стали неметаллическими включениями и низкое качество металла. Металл загрязнен местными скоплениями частичек глинозема и крупными глобулями, достигающими до

4 баллов даже в деформированном металле. По этой причине отдельные образцы при испытании имеют низкий уровень механических свойств.

Цель изобретения — снижение загряз- 4б ненности стали неметаллическими включениями, изменение их состава и стабилизация механических свойств стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки ,1 высокопрочной стали, включающему расплавление, окислительное рафинирование, предварительное осадочное раскисление металла марганцем, кремнием, алюминием, диффузионное раскисление металла порошками кокса, ферросилиция, силикокалвция окончательное рас1 кисление в печи алюминием и в ковше силицидами редкоземельных металлов, предварительное осадочное раскисление металла в печи производят алюминием, затем марганцем .и кремнием при соотношении компонентов 2:1: 1, а окончательное раскисление в печи производят ферроцерием в количестве 0,3-0,5 кг/т и в ковше— силицидами редкоземельных металлов в количестве 0,8-1,2 кг/т при соотноше" нии количеств вводимого церия в печь и.в ковш 1:0,8.

Изменение порядка предварительного осадочного раскисления металла (алюминий, кремний, марганец вместо марганца, кремния, алюминия) снижает .загрязненность ее неметаллическими включениями на основе глинозема, так как ввод алюминия в металл с высоким содержанием кислорода способствует образованию большого количества крупных жидких включений состава типа n FeO x

x m Aß 0, которые быстрее всплывают из стали, чем мелкие кристаллы корунда, а также окислы кремния и марганца.

Быстро достигается в стали низкое содержание кислорода. Последующая присадка марганца и кремния за счет образования комплексных продуктов рас-. кисления повь!шает глубину его. Соотношение величин раскислителей марганца и кремния 1: 1 установлено практикой и обусловлено оптимальным составом комплексных включений, Соотношение алюминия с ними обеспечивает определенный режим алюминия по ходу плавки. Если алюминия менее 2, то к концу восстановительного периода плавки его не остается в стали, а если бо.лее 2, то перед. выпуском наблюдается его избыток. Все это не обеспечивает стандартной окисленности стали перед окончательным раскислением.Так как от остаточйого содержания алюминия в значительной степени зависят механические свойства стали, то

его расход на плавку должен быть строго регламентирован.

Присадка ферроцерия в предварительно раскисленный металл позволяет снизить общее содержание серы и изменить состав и форму сульфидной фазы. Включения, образованные церием, имея плотность, близкую к плотности жидкого металла, всплывают очень медленно. Однако эти включения при выпуске металла из печи в ковш хорошо удаляются из него за счет ассимиляции шлаковой фазой.

Количество ферроцерия определяется расходом церия на образование включений оптимального состава и благоприятной формы. При расходе ферроз 11397 церия менее 0,3 кг/т в составе неметаллических включений преобладают окислы церия, так как церий, обладая большим сродством к кислороду, чем к сере, в первую очередь соединяется с кислородом, а оставшегося церия не. достаточно на образование суль ртдов.

При расходе ферроцерия более

0,5 кг/т, наоборот, преобладают включения, ьогатые сульфидами церия 0 неправильной формы, которые ухудшают пластические свойства стали.

Присадка в ковш силицидов редкоземельных металлов в количестве О,Я1,2 кг/т необходима для модифицирова-15 ния окисных включений, образовавшихся при вторичном окислении во время . выпуска металла, для дополнительного удаления оставшейся серы и придания включениям глобулярной формы. Преде- Zo лы колебания силицидов 0,8-1,2 кг/т обусловлены получением оптимального состава и благоприятной формы включений. В обоих граничных случаях составы включений оптимальны. 25

При присадке силицида редкоземельных металлов менее 0,8 кг/т в гтали оказываются оксидные включения остроугольной формы, а при более

1,2 кг/т выделяется избыточная фаза церия, которая приводит к церйевой неоднородности слитка.

Пример. Выплавку высокопрочной стали 38ХКЗМФА производят в 50 кг индукционной печи с основной футе ровкой. После полного расплавления

57 шихты на зеркало металла дают алюминий 0,5 кг/т, ферромарганец и ферросилиций. Шлак раскисляют порошками кокса, ферросилиция и силикокальция.

После корректировки химсостава в металле вводят 0,25 кг/т алюминия и ферроцерий, а в ковш присаживают силицид редкоземельных металлов марки

СИИТМИШ. Сталь разливают в слитки массой 50 кг, которые куют на заготовку диаметром 60 мм, в которой оценивают качество металла.

Результаты исследования приведены в таблице.

Предлагаемый способ выплавки высокопрочной стали обеспечивает по сравнению с прототипом более низкое содержание кислорода, меньший размер (балл) неметаллических включений, а также изменение их свойств. В стали, выплавленной по предлагаемому способу, в составе включений увеличивается количество SiO< и оксисульфидов редкоземельных металлов, а количество глинозема снижается.

Включения с редкоземельными металлами имеют глобулярную форму, что обусловливает получение стали с высокими механическими свойствами. внедрение предлагаемого способа выплавки высокопрочной стали позволяет за счет снижения брака по неметаллическим включениям получить экономический- эффект 40 тыс. руб. в год.. 1139757

0О О

МЪ л е л I м

СЧ е

МЪ м

МЪ л

« м

CO е

О1 м

СЧ

O л м е« в м л D м

С Ъ

С4

МЪ л м

СЧ л в

СЧ

СО

° \

Сч

СЧ л м

« Ъ л м

МЪ л о о

O о

МЪ

МЪ о о л о

МЪ

0О ь ь е ь л м

МЪ

I 0О

8 ф ! л

МЪ

1 а Ca 00, ц В

v Фо

СЧ

МЪ

3 е о о л о о л

О мЪ л л м «4

МЪ е °

С4 СЧ

Q In О

° л . е е е

СЧ «Ч «Ч

О МЪ е в

М сч

o: an

O М . СЧ ь

° \ м

О мЪ е л

СЧ о е е

СЧ е» о ь нъ, мъ „O Å4 л л е е

СЧ ° е» СЧ а» С4

O МЪ л л

СЧ е

О мЪ е е

СЧ

МЪ е ь в

СЧ о,о о в O

Ф ъ м

МЪ О е е

СЧ CV о е м С4 о е е

v о в о л е м .«ч

МЪ в м мЪ О е е

«ч м л «Ч о л м о е

04 о 40 в

МЪ л

МЪ о л е л

С4

an l o.! л о о е е

С4 СЧ

/Ъ л о

СЧ.О мЪ л е

С4 е

«Ч

МЪ л о.

МЪ в о

-Р о л

% е о л л 4 м 04 о м о е

СЧ

МЪ л

СЧ

МЪ Q л е

СЧ М о мъ о

° ° е м сч м

«Ъ в л

О\

С«а е

В

Ю Ср ««

М 4 3

34 са

CO е

О1

« в

Оъ

O е л

«Р л о

МЪ е л

МЪ

Саа

М\ о л

СЛ

МЪ ь в л

an м л

О1 е

МЪ

М\ л

00 . е м ф е е е е

МЪ ф е

МЪ

МЪ в ей

С4 в

МЪ

O м

С4

«"1 е

«Ч

СЧ о л

СЧ

° 1

О\ е

СЧ

СЧ

МЪ в

СЧ

С4 е/ л

Сч

СЧ е м

СЧ

Ф л

СЧ

0О

СЧ е

СЧ е м

0О л

СЧ л в

СЧ

O м

СЧ

° 1

О . «" 00 «Ч е е в

О D

%» о

СЧ в е

СЧ о я е е» о о о р м л л р О

«Ф е о

Ц

00 о о в о

Ф МЪ О

3 3 о о !о е о

«Ч М С4 М

t D МЪ МЪ е в л о) о о

Ю в о

1м

МЪ