Способ раскисления низкоуглеродистой спокойной стали

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (gg 4 С 21 С 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ „:..

К А BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ е

° е

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3774660/22-02 (22) 25.07.84 (46) 07.06.86. Бюл. Р 21 (71) Енакиевский ордена Трудового

Красного Знамени металлургический завод и Донецкий ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (72) Е.Н.Лебедев, Л.Ф.Литвинов, А.А.Рыжиков, Ю.В.Оробцев, И.И.Борнацкий, Е.А.Демидович, А.А.Тольский, Л.В.Азарова и П.И.Ковалев (53) 669.18.046(088.8) (56) Заявка Японии N - 31483, кл. 10 J 154, опублик. 1972.

Заявка Японии У 52-33816, кл. 10 J 154, опублик. 1977.

Hutnik, 1963, Р 3, с. 91-92. (54) (57) СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СПОКОЙНОЙ СТАЛИ с содер..SUÄÄ 1235926 A 1 жанием углерода 0,07 — 0,24Х, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск в ковш, раскисление марганцем, кремнием, алюминием при выпуске, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения пластичности стали, алюминий вводят в количестве

О, 104

" P OO44 (-ОО48+Ог(с1+О,ae(S;)-(5;) ) где Al — расход алюминия, Е >

tCI, (Sif — среднемаронное содержание углерода и кремния в марке стали соответственно, X затем дают кремний в количестве

0,15-0,247 от массы металла, опреде ляют содержание кремния и алюминия в стали и производят окончательное раскисление кремнием в изложнице до ,получения соотношения кремний:алюминий 9-14.

0 104

Г 0,044 — д Аl 45 где Аl — удельный расход алюминия,7..

Изменение содержания алюминия в стали с момента ввода до окончания разливки описывается уравнением, полученным экспериментальным путем и 50 имеющи.м вид АР.-оо в о1(с) ог (в )-(5;), (г)

Объединяя формулы (1) и (2), получают приведенную зависимость для расчета необходимого количества алюминия

При изменении содержания углерода в стали от 0,07 до 0,247. удельный рас3 123592

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к раскислению низкоуглеродистой спокойной стали для глубокой высадки.

Цель изобретения — повышение плас. тичности стали.

Установлено, что основное влияние на сопротивляемость стали к разрушению при холодной высадке оказывает содержание кремния и алюминия. 10

Алюминий, являясь наиболее сильным раскислителем из ряда применяемых, рафинирует сталь от кислорода и оказывает решающее влияние на формирование неметаллических включений. 15

С учетом этого на основании экспериментальных данных получена зависимость для расчета удельного расхода алюминия, обеспечивающая более тесную связь между содержанием углерода в стали и удельным расходом алюминия.

Математическая зависимость получена из следующих рассуждений.

Для получения заданных свойств стали добавка алюминия равна 25

Аl = Аl„+ аА1 где Al — необходимое содержание алюминия в стали, Al — количество растворенного о алюминия, 30 ьА1 — количество угарающего алюминия.

При этом, Al определяет свойства стали и включает количество общего содержания алюминия, обеспечивающего оптимальные ее:свойства. Необходимая концентрация алюминия в стали с содержанием углерода 0,07-0,24Х определенная экспериментальным путем, определяется по формуле, включающей перерасчет удельного расхода алюминия при раскислении на его содержание в стали, имеющей вид

6 2 ход алюминия изменяется от 0,126 до

0„, 119Х. Согласно предлагаемому способу при таком же содержании углерода в стали удельный расход алюминия для раскисления стали составляет 0,139 и 0,05.37.. Более тесная связь между удельным расходом алюминия и содержанием углерода в стали обеспечивает более полное использование алюминия, не приводя к усилению его вторичного окисления и формированию неметаллических включений, состоящих из корун,ца. В этом случае образуются промежуточные системы неметаллических включений, ненасыщенных Al, 03, и поэтому имеющие более низкую температуру плавления.

При исследовании тонкой структуры поверхности разрушения и пластических свойст» стали, раскисленной по различным вариантам, установлено, что положительный эффект достигается в том случае, когда соблюдается соотношение содержания кремния и алюминия в стали 9-14. Это связано с тем, что качество стали для глубокой высадки определяется ее способностью деформироваться в холодном состоянии до 7580Х без нарушения сплошности поверхнссти. Ее пластичность при этом определяется, в основном, формой, размерами и типом неметаллических включений, образующихся в стали при ее раскислении.

Одиночные остроугольные оксидные включения и их скопления при холодной деформации металла вызывают большую локализацию напряжений у их поверхности, чем глобулярные включения.

Гаскислители не только рафинируют сталь, но и изменяют химический состав образующихся при этом сложных неметаллических включений. Это изменяет температуру плавления неметаллических включений, обуславливая различия в их морфологии. К таким элементам относятся прежде всего алюминий и кремний.

В низкоуглеродистых сталях при условии преимущественного образования глобулярных оксидных включений удается псвысить качество поверхности заготовок во время первого передела на 15-207, ударную вязкость, относительное удлинение и пластичность металла при холодной деформации. Но нейтрализация отрицательного влияния неметаллических включений

3 12359 проявляется при определенном для данной марки стали отношении содержания алюминия и кремния.

Сталь с отношением содержания кремния к алюминию менее 9 содержит остроугольные включения системы

Fe0 — SiO, — A1, О, и поэтому не обладает достаточной пластичностью при холодной деформации.

Сталь с отношением содержания

10 кремния к алюминию более 14 не достаточно глубоко раскислена. Содержание кислорода при этом составляет 0,008—

0 0127., что служит причиной ухудшения плотносии металла эа счет образования пузырей СО при кристаллизации стали.

Способ раскисления низкоуглеродистой стали осуществляют следующим образом.

После получения стали с заданным содержанием углерода ее выпускают из сталеплавильного агрегата в ковш.

В ковше во время выпуска сталь предварительно раскисляют марганцем в количестве 7,5-9,1 кг/т, кремнием в количестве 1,5-2,5 кг/т и алюминием в количестве, рассчитанном по приве денной формуле (в зависимости от среднемарочного состава углерода и кремния в марке стали, которую требуется получить). Затем из ковша отбирают пробу металла, проводят экспрессный анализ химического состава и определяют фактическое содержание кремния и алюминия. Находят отношение содержания кремния к содержанию алюминия и с учетом усвоения кремния рассчитывают такую дополнительную добавку кремния, чтоб после введения ее в металл отношение содержания кремния к содержанию алюминия составило

9-14. Это рассчитанное количество кремния вводят в изложницы при разлив. ке металла.

При присадке кремния 1,5-2,5 кг/т стали и степени его усвоения 70-80Х его остаточное содержание в стали составляет О, 11 — О, 187.. Этого количества достаточно для предварительного раскисления и стабилизации степени усвоения алюминия сталью при раскислении.

Плавки низкоуглеродистой стали с содержанием углерода 0,117 проводят в 130-тонном конвертере с разливкой металла в слитки массой 8,2 т. При выпуске плавки в ковш производят предварительное раскисление. Присад26 4 ка марганца составляет 1050 кг, а кремния 145 кг. Расход алюминия, рассчитанный для содержания углерода в стали О, 117 и кремния 0,277, составля. ет 0,098Х или с учетом массы металла 127 кг.

После завершения этой предваритель ной стадии раскисления из ковша отбирают пробу металла. Выполненный экспрессный анализ химического состава стали показывает, что содержание кремния и алюминия в стали соответственно составляет -0,15 и 0,0287., а отношение содержания кремния к содержанию алюминия составляет 5,3.

Увеличение отношения содержания кремния к содержанию алюминия с 5,3 до 9-14 производят путем дополнительного введения в металл кремния. До. бавление в сталь кремния должно повысить его содержание так, чтобы оно было в 9-14 раз больше, чем содержание алюминия.

Расчет дополнительной присадки кремния для отношения †-- = 11 О. (зД (A1)

Для получения указанного отношения содержания кремния к алюминию содержание кремния в стали должно составлять 0,31Х. Недостающее количество кремния составляет О, 167. Добавка кремния производится в изложницу с учетом степени его усвоения сталью.

Усвоение кремния при присадке его в предварительно раскисленный металл в изложнице составляет 80-857. Поэтому удельный расход кремния для повышения его содержания в стали на О, 16Х составляет: 0,16:0,82=0,27. При массе слитка 8 т и удельном расходе кремния 0,27. его добавка в изложницу составляет 16 кг.

Пластичность стали оценивают следующим образом.

Слитки прокатывают на круглый профиль диаметром 10-12 мм и симметрич-. ный уголковый профиль сечением 50 х х 50>5 мм. Из полки уголкового профиля вырезают стандартные разрывные образцы, а из круглого профиля — образцы для осадки в холодном состоянии до 1/2 и 1/3 первоначальной высоты.

Топографию поверхности разрушения металла исследуют с помощью просвечивающего электронного микроскопа.

Данные об изменении пластических свойств стали, раскисленной по предлагаемой методике, и результаты металлографических исследований при

1235926

При отношении кремния к алюминию менее,чем 9 (группа А}, в стали образуются остроугольные включения корунда и .копления включений системы

Fe0 А1 Оэ БЭОг

Окончательное раскисление металла, при котором отношение кремния к алюминию больше, чем 14 (группа В), не

10 обеспечивает содержания кислорода менее 0,008-0,012%. Алюминий является более сильным раскислителем, чем кремн!лй.

Он ограничивает количество раство15 ренного кислорода в стали на уровне

0,005-0,008%. При повышении содержания кремчия в стали неметаллическая фаза обогащается SiO . Такие включения хорошо смачиваются жидкой сталью

20 и поэтому плохо удаляются из нее.укаэанная связь между содержанием кремния и алюминия в металле и свойствами стали наблюдается только в низкоуглеродистых сталях с содержанием углерода 0,07-0,24%..

Согласно предлагаемому способу повышается пластичность стали для холодной высадки, что позволит увеличить выход подката высших сортов, 30 гарантированно обеспечиваются пластические свойства стали, имеется возможность определить точное значение расхода раскислителей, необходимое для получения качественной стали и экономится алюминия на 0,01-0,015% от массы металла.

Группа Плавка плавок !

Sil Результаты

Химический состав стали, %

От носительное удгяинеь!»!е !- ь %

С Мп Si

1 0,18 0,46 0,17 0,060 33,0

2 007 059 О 23 0045 32 5

Остроугольные включения системы

Fe0 — Si0 — А1 О

2 2 Э

Металл не обладает достаточной пластичностью при осадке в холодном состоянии. На поверхности образцов образуются трещины и микронадрывы глубиной 0,05-0,12 мм

/О/ = 0,004-0,006%.

3 О, .2 0,54 О, 23 0,050 32,0

Оь 21 0» 58 0»21 О 040 33»0

5 0,24 0,63 0,21 0,035 32„0

5„25

6,00

Г 1 различном отношении — = представле(A1j пь! в таблице.

Из данных, приведенных в таблице, видно, что цель изобретения достигнута у плавок группь! Б: деформащля в холодном состоянии металла из этих плавок не вызывает образования поверх ностных дефектов в виде трещин, что свидетельствует о высокой пластичности стали плавок этой группы.

По аналогичной методике проводят раскисление низкоуглеродистой стали с достижением окончательного отношения менее 9 и более 14 и оценку плас. тичности стали. Результаты исследования свойств металла этих плавок также представлены в таблице (группа А и В}.

На основании данных, результаты которь!х представлены в таблице, установлено, что группа Л опытных плавок имеет наиболее низкие показатели при испытании проб металла осадкой в холодном состоянии.

На поверхности металла образуются трещины и микронадрывы, свидетельствуюшие о недостаточном качестве металла. Преобладающая морфология неметаллических включений, находящихся

B fEoBFpxHocTH разрушения» ОстроугoJfE ная. Лучшей способностью деформироваться в холодном состоянии обладают пробы готового профиля плавок группы Б и В.

2 ь 84 Скопления включений А12 Оэ

2 5 балла

Продолжение таблицы

1235926

Химический состав стали, Х

ail . Результаты

Группа Плавка плавок. носиельное

СА1 7 длииее сГ,Х

Hn Si Al й»

12,!4 Скопление включеAlò Оз ла

8,85

Глобулярные включения 3FeOr SiO< х

z ЗА12 Оз

9,44

10,00

11,0

14,0

16 0

17,5

Составитель М. Нрибавкин

Техред Л. Олейник

Редактор И. Дербак

Корректор Е. Рощко

Заказ 3062/24

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4.

2 0,18 0,50 0,23 0,026 ЗЗ,О

3 0,24 0,59 0,17 0,018 34,5

4 0,08 0,48 0,30 0,030 35,0

5 0,11 0,47 0,31 0,028 33,5

6 021 054 021 0015 345

1 0,24 0,63 0,288 0,018 34,0

2 0,18 0,47 0,476 0,028 35,0

3, 0,20 0,17 0,49 0,028 35,0

4 0,12 0,58 0,21 0,012 35,0

Тираж 552

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Деформация в холодном состоянии не вызывает обраэованйя поверхностных дефектов в Фиде трещин /О/ = 0,0050,008Х

Скопления включений А1 Оз 1, О

1,5 балла. Металл удовлетворительно деформируется в холодном состоянии.

Низкое содержание раскислителей или

Al сужит причиной недостаточной глубины раскисления стали /О/ = 0,0080,0127.