Сплав для раскисления и модифицирования рельсовой стали

 

СПЛАВ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ содержащий марганец, кремний, титан, кальций и железо, отличающийся тем, что, с целью уменьшения пораженности стали волосовинами , он дополнительно содержит ванадий и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мае.%: Марганец 40-65 Кремний15-25Титан0 ,5-2,0 Кальций 1,5-6,.0 Ванадий5-11 Редкоземельные металлы 2,5-6,5 . Железо Остальное ш с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ССЯФЛЮ и

РЕСПУБЛИК..$0„„114 удр С 22 С 35 00

ГОСУДМ СТВЕННОЙ КОМИТЕТ СССР

1 10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ

r r

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

2,5-6,5

Остальное

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТИУ ь (21) 3490822/22-02(22) 10;09.82 (46) 07.04.85. Бюл. В 13 (72) И.Д.Донец, В.И.Хмиров, .М.С.Гордиенко, А.Г.Рабинович., В.А.Паляничка и В.С.Оргиян (71) Украинский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследова-. тельский институт металлов (53) 669-13-194(088-8) (5б) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 300530, кл. С 22 С 35/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3503188/22-02, 03.09.82. (54) (57) СПЛАВ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ

И ИОДИФИЦИРОВАНИЯ РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ, содержащий марганец, кремний, титан, кальций и железо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения пораженности стали волосовинами, он дополнительно содержит ванадий и редкоземельные металлы при следующем соотнонении компонентов, мас.7.:

Марганец 40-65

Кремний 15-25.

Титан 0,5-2,0

Кальций 1,5-6,.0

Ванадий 5"11

Редкоземельные металлы

Железо

1148887

Недостатком использования данного сплава является пораженность поверх- 40 ности проката волосными трещинами (волосовинами).

Цель изобретения — уменьшение пораженности стали волосовинами.

Поставленная цель достигается тем, что сплав для раскисления и модифицирования рельсовой стали, содержащий марганец, кремний, титан; кальций и железо, дополнительно содержит ва- 0 надий и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.Жг

Иаргаиец 40-65

Кремний 15-25 у

Титан 0,5-2,0

Кальций 1,5-6,0

Ванадий 5-11

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам сплавов, используемых для легирования и моди- " фицирования стали.

Известен сплав (1), содержащий,. мас.%:

Иарганец 70"85

Кремний 2-5

Ванадий 1,5-2,5

Углерод 5-7

Железо Остальное

Недостатком этого сплава является низкое содержание кремния и ванадия. При раскислении рельсовой стали этим сплавом требуется дополнитель- 15 ная добавка ферросилиция и феррованадия для корректировки содержания кремния и ванадия, что снижает эффект раскисления и модифицирования рельcGB0A cTBJIH, Из за НВ3К0А раскисли- 20 тельной способности этот сплав не обеспечивает максимального удаления кислорода из стали без добавки более сильных раскислителей.

Наиболее близким к изобретению 25 ро технической сущности и достигаемому результату является сплав $2) для раскисления и легирования рель- совой стали, содержащий, мас.Е:

Иарганец 8-18 30

Кремний 30-50

Алюминий 0,5-1,5

THTGH 0,5-1,5

Кальций 0,4-1 9

Иагний 0,2-0,9 .Цирконий 3, 0-15

;Железо Остальное

Редкоземельные металлы 2,5-6,5

Железо Остальное

В предлагаемом сплаве увеличение содержания марганца, выше 65 мас.7. затруднительно по условиям производства, снижение же содержания его ниже 40 мас 7. нерационально из-за необходимости дополнительного расхода марганцевых сплавов.

Содержание кремния в пределах

15-25 мас.7 является оптимальным для предлагаемого сплава. Содержание ванадия а сплаве должно быть не менее 5 мас.7 для обеспечения получения его в готовой стали не менее

0,03 мас.7.. При содержании ванадия в сплаве более 11 мас.7. количество его в металле превышает 0 10 мас.7, что отрицательно влияет на показатели ударной вязкости, вследствие выделения соединений ванадия по границам зерен.

Содержание кальция в сплаве должно быть не ниже 1,5 мас.7 для достижения высокой степени раскисления металла и обеспечения стабильного модифицирования неметаллических включений. При содержании кальция более 6 мас.X степень усвоения его металлом снижается, а экологические условия процесса раскисления и модифицирования стали ухудшаются вследствие повьпиенного пыпевыделения за счет испарения избыточного кальция

Титан введен в сплав в таких количествах, при которых исключается образование заметных количеств карбонитридов (максимум 27) и вместе с тем является сильным раскислителем, стабилизирует усвоение РЗИ от содержания s металле 0,5 мас.7 и выше.

Для достижения высокой степени раскислеиия сфероидизации включений окислов и сульфидов в сплав введен

РЗИ. Использование РЗИ позволяет снизить содержание серы в рельсовой стали, препятствует ликвации ее и предотвращает выделение серы по границам зерен. Наряду с высокими раскисляющими и десульфирующими свойствами РЗИ способствуют повьппению чистоты и измельченню зерна стали, что приводит к повьппению ударной вязкости термоупрочненных рельсов. Для достижения высокой степени раскисленСплав Ин Si Al V Ti Са P3N

Zx

Предлагаемый

39 26 — 12 25 62

40 26 - . 11 2 6

40 25 — 11 1 5 3 8

40 25 — 11 0,5 1,5

6,6

Остальное

6,5

2,5

52 2Π— 8 2

6 5

52 20 - 8 13 38

52 20 — 8 0 5 15

4,5

2,5

65 15 - 5 2

6,5 бб

4,5

65 15 - 5 1 3 3,8

65 15.- 5 05 1,5 2 5

66 14 — 4,5 0,4 1,4

2,4 вестный

1,0 15,5

0,9 15

18,5 50,0 1,5 1 6 2э0

18 50 15,— 15 19

18 50 05 — 05 04

13, 40 1 0 — 1 0 1,1

8 30 0,5 — 0,5 0,4

8 30 15 — 15 19

7,5 29,5 0,45-. 0,4 0,3

0,2 15 ю

0,5 9

0,2 3

0,9 3

0,15 2,5 ности,. десульфурации и модифицирования рельсовой стали содержание РЗИ в сплаве должно быть в пределах 2 56,5 мас.X.

Предлагаемый сплав обеспечивает требуемый химический состав металла при расходе его 6-9 кг на 1 т стали.

При зтои капьций достаточно полно усваивается металлом. Предложенное . содержание ванадия и РЗИ в сплаве обеспечивает оптимальнув величину зерна, глубокое раскисление стапи, 48887 4 оптимальное модифицирующее воздействие и стабильные высокие механические свойства стали, 5 Пример. Для определения влияния предлагаемого сплава на характеристики качества металла готовят

11 сплавов с граничным и оптюнльны".. ми соотношениями компонен os и 7 сос © тавов известного сплава.

Химический состав исследованных сплавов приведен в табл.

Таблица 1. 1148887

Т а б л и ц а 2

Предлагаемый способ Пораженность, Ж Известный сплав Пораженность, 7

33,4

100

50

16,7

33,4

66,6

16,7

Каждый сплав готовят путем сплавления силикомарганца, металлического марганца, титана, ферросилиция и феррованадия. Кальций и РЗМ вводят в расплав под специальным колпаком.

Полученные сплавы однородны по составу и не рассыпаются при длительном хранении. Плотность их составляет

5 5-7 0 г/см .

Ф У

Сплавы опробовали при раскислении и модифицировании рельсовой стаlax марки М76. Сталь выплавляли в дуговой электропечи ДСН-0,5. При дости жении содержания углерода 0,68-0,71Х и температуры металла 1580-1590 С ме- 1 талл раскисляли в печи силикомарганцем и в ковше сплавами, указанными

s табл. 1. Сталь, модифицированную

Исследование заготовок,(квадрат

56 мм), полученных при прокатке слитков опытных плавок, показало, что по

Уровняю ударной вязкости металл, обработанный сплавами обоих типов, равноценен. Разницы в качестве макро- 55 структурЫ также не наблюдалось. Металл, раскисленный предлагаемыми сплавами, значительно чище по оксидизвестным сплавом дополнительно в ковше раскисляли силикокальцием

СКЗО в количестве 2 кг/т. Расход сплавов 1-12 составлял 7-9 кг/т стали.

Было проведено специальное иссле дование для определения пораженности волосовинами поверхности заготовки

; (квадрат 56 мм). Темплеты от заготовок головной, средней и донной, от двух слитков каждой опытной плавкиковша подвергли горячему травлению в 50Х-ной соляной кислоте при 60 С в течение 40 мин. При осмотре поверхности учитывали волосовины длиной более 20 мм и глубиной не менее 1 мм.

Результаты испытаний представлены в табл. 2. ным строчечным включениям (0,8-1,4 против 1,5-2,5 балла) и нитридным включениям (0,8-1,2 против 2-5 балла)

Как видно из табл. 2, поверхность .заготовок из металла, раскисленного известным сплавом, значительно силь.нее поражена воловинами, чем при использовании предлагаемого сплава.

В первом случае в пределах заданного

7 1148887 8 состава сплава от 33,4 до 50Х темпле- рельсовой стали и повышение зкснлуатов было с волосовинами, во втором тационной стоимости железнодорожных от 0 до 16,7Х. рельсов на 30-35Х. Ожидаемый годовой

Предлагаемый сплав для раскисле- зкономический з@фвкт от максимальноння и модифицирования рельсовой ста- 5 го объема использования предлагаемоли обеспечивает улучшение качества го сплава составит 2,4 млн. руб.

Составитель Н.Шепитько

Редактор А.Шишкина Техред C.Èèãóíoâà Корректор С.Черни

Заказ 1826/16 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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