Способ получения стальных слитков

 

ч Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изготовлению слитков КЗ быстрорежущих cfsr- лей, имеющих повьапенную массу, для последующей обработки давлением. Цель изобретения - расширение технологических возм( получения стальныхслитков массой до .4,5 т, сйиЛение расхода по переделу за счет умень шения карбидной неоднородности. В струю металла вводят микрохолодильники с момента заливки 20-40% массы слитка до момента заполнения прибыльной надставки на 1/4-1/3 высоты. . I 1 з.п. ф-лы, 2 табл. (Л

СООЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК аю аи

А1 (51)4 В 22 D 27/20 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3940868/31-02 (22) 10.06.85 (46) 15.08.87..Бюл. У 30 (7l) Электрометаллургический завод

"Днепроспецсталь" им. А.Н.Кузьмина и

Запорожский индустриальный институт (72) В.А.Шевченко, К.Т.Заозерный, В.Н.Кренделев-, З.П.Агеева, В.А.Кова" лев, P.Ä.Ìèíèíçîí, В.Д.Тихоненко и И.Т.Ядловский (53) 62!.746.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 679313, кл. В 22 D 27/20 .1977.

Авторское свидетельство СССР

В 499973, кл. В 22 В 7/06, 1974. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛЬНЫХ СЛИТКОВ (57), Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изготов,лению слитков иэ быстрорежущих ста-.

:лей, имеющих повыпенную массу, для последующей обработки давлением. Цель изобретения - расширение технологических возмомнортей получения стальных- слитков массой до .4,5 т, сниз ение расхода по переделу за счет уменьшения карбидной неоднородности. В струю металла вводят микрохолоднльники с момента заливки 20-403 массы слитка до момента заполнения прибыльной надставки íà l/4-1/3 вмсоты., 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1 132

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению слитков из быстрорежущих сталей, подвергающихся дальнейшей обработке давлением.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей получения стальных слитков с массой до 4,5 т, снижения расходов по переделу эа счет уменьшения карбидной неоднородности.

Способ производства быстрорежущих сталей заключается в следующем.

После корректировки плавки в печи по химическому составу и температуре производится выпуск металла в ковш при 1540-1580 С и после. выдержки в ковше в течение 8-12 мин металл разливают в изложницы емкостью 2,8-4,5 т с одновременным вводом через центровую после наполнения металлом 20-40% тела слитка до наполнения 1/4-1/3 высоты прибыльной надставки металлического порошка стали аналогичного или . похожего химического состава фракции 40-800 мкм с содержанием кислорода в порошке 0,01-0,02% в количестве 0,6-3,5% от массы металла в изложнице с последующей передачей слитков горячим всадом в передельные цехи. Присадку порошка производят в таком количестве, чтобы не допустить черезмерного охлаждения стали в изложнице и образования заворотов корочки. Порошок получают путем распыления быстрорежущих сталей аргоном в специальном агрегате, который по— зволяет получать порошок металла заданного химического состава с содержанием кислорода в пределах 0,01"

0,02% любого фракционного состава,— но не более 1 мм.

9909

40 с I0

35 формации максимальная пластичность достигается, когда частицы эвтектической составляющей оказываются достаточно дисперсными и равномерно распределены в основной массе твердого раствора. По этой причине разливка этих сталей производится только в слитки массой до 1250 кг (преимущественно 0,5-0,7 г). Разливка в более крупные слитки не эффективно из-за образования крупных карбидных включений и потери пластичности в горячем состоянии.

Горячая пластическая деформация является наиболее радикальным способом уменьшения карбидной неоднород-. ности. Такое уменьшение происходит в результате дробления хрупких эвтектических скоплений и последующего более равномерного распределения этих частиц в массе твердого раствора. Чем больше степень вытяжки заготовки, тем полнее завершается процесс дробления эвтектики и тем меньше карбидная сетка. Вместе с тем, чтобы заготовка одного и того же сечения получила большую вытяжку, необходимо увеличить сечение исходного слитка и

его массу. По этой причине разливку быстрорежущей стали по предложенному способу производили в изложницы для слитков массой 2,8-4, 5 т. Пределы колебаний массы слитка установлены практическим путем и определялись в зависимости от применяемой схемы передела и мерности кусков заготовки для последующих переделов.

Однако такое увеличение размеров слитка приводит к существенному увеличению степени ликвации, Присадка

Быстрорежущие стали относятся к эвтектическому -(карбидному) классу— основной избыточной структурной составляющей в них является эвтектика.

Кристаллизация быстрорежущих сталей сопровождается ликвацией легирующих элементов и повьппенной карбидной неоднородностью, Хрупкая сетка, образуемая эвтектикой, намного снижает пластические свойства литой стали, и только по мере раздробления этой сетки.происходит повьппение пластических свойств. Минимальная пластичность наблюдается в литом состоянии, пока влияние хрупкой эвтектической сетки проявляется наиболее полно. При тем" пературах горячей пластической дев кристаллизующийся металл металлического порошка фракции 40-800 мкм устраняет указанные недостатки и способствует измельчению карбидной фазы литого металла. Размер зерен порошка подобран таким образом, чтобы создать центры кристаллизации с получением в литом металле карбидной фазы, балл которой колеблется в пре. делах 6-8, т,е. карбидных включений таких размеров, которые присутствуют в литом металле, полученном известнь1ми способами только на слитках массой не более 1250 кг. Дальнейшая вытяжка (степень обжатия) позволяет производить быстрорежущую сталь с карбидной неоднородностью на 1-2 балла ниже,.чем достигнуто в известном з

13299 способе. Это достигается тем,что вытяжка металла из слитка 2,8-4,5 т в 2-3 раза. больше, чем на слитках массой 0,5-1,25 т, а уровень ликвации из-за создания дополнительных центров кристаллизации и увеличения скорости охпаждения останется на уровне известного способа.

Присадка металлического порошка

10 фракции менее 40 мкм нецелесообразна, так как способствует спеканию частиц в центровой и значительному их выносу. Кроме того, с уменьшением фракции металлического порошка возрастает со15 держание кислорода в порошке и соответственно концентрация кислорода в готовом металле до 0,007-0,009Х вместо 0,006-0,008Х. Использование порошка фракции более 800 мкм для данной массы слитка не эффективно, так как в литом металле обнаруживаются нерастворившиеся частицы, наблюдаемые невооруженным глазом.

Ввод металлического порошка в из25 ложницу до наполнения металлом менее 20Х высоты тела слитка способствует образованию заворотов корочкииз-за переохлаждения небольшого объема жидкого металла в изложнице (см. табл. 1).

ЭО

Присадка же порошка после наполнения 40Х высоты тела слитка ограничивает количество вводимого порошка менее 0,6Х от массы металла и не обеспечивает уменьшение балла карбидной 35 фазы. Введение металлического порошка после наполнения 1/3 части прибыльной надставки нецелесообразна, так как гранулы порошка не успевают раствориться. 40

Таким образом, увеличение массы исходного слитка, в первую очередь его сечения, и создание дополнительных центров кристаллизации позволяют зна-чительно увеличить степень обжатия 45 литого металла и снизить карбидную ликвацию.в заготовках.

Изменение балла карбидной неоднородности при переделе слитков различной массы приведено в табл. 2. С 50 увеличением массы исходного слитка с 200 до 1200 кг при одном и том же сечении заготовки балл карбидной неоднородности уменьшается. Так, карбидная неоднородность заготовки 60 » 60 мм, полученная из слитка 200 кг, составляет в основном 5,0-6,5 балла (62Х) и уменьшается до 2,5-3,5 балла при переделе слитка массой 1200 кг.

09

При получении заготовок крупного сечения (250-350 мм) из слитков этой же массы карбидная неоднородность составляет 7-8,5 баллов. Дальнейшее увеличение степени обжатия за счет увеличения массы слитка до 21002500 кг приводкт к снижению балла карбидной неоднородности до 5,0-6,5 баллов и стабилизируется на этом же уровне при увеличении массы слитка до 2800 кг.

Присадка микрохолодильников позволяет значительно уменьшить балл карбидной неоднородности в заготовках . крупного сечения. Так, карбидная неоднородность в заготовке круг 350 мм для слитков массой 2800-4500 кг составила в среднем 4-5 балла, что на

1-2 балла ниже показателей иэвестного способа (табл. 2, см. заготовки

У 16-21).

При производстве заготовок из быстрорежущих сталей меньшего сечения (квадрат 100 40 мм) характер изменения балла карбидной неоднородности сохраняется, но по абсолютному значению на 1-2 балла ниже, чем при производстве по стандартной технологии. Таким образом, разливка быстрорежущих сталей в слитки массой 28004500 кг с применением инокуляторов позволяет производить заготовки крупного сечения (250-350 мм) с карбидной неоднородностью на уровне стандартной технологии, но не только для слитков массой до 1200 кг и сечения заготовки до 60 мм.

Для испытания способа производства быстрорежущих сталей сталь выплавляли в электропечи емкостью 15 т и разливали в изложницы для слитков

3,6 т. Масса полученного слитка стали Р6АМ5 составила 3860 кг. Металлический порошок быстрорежущей стали фракции 200-250 мкм вводили через:: центровой литник специальным калиброванным устройством. Присадку порошка начали после наполнения 25Х высоты тела слитка и закончили при наполне-, нии 1/4 части высоты прибыльной надставки. Металлический порошок вводили в количестве 1,46Х от массы металла в изложнице. Содержание кислорода в порошке составило 0,014Х. Тело слитка наполнили за 210 с и прибыльную надставку — за 100 с.

Разливку производили с зкзотерми ческой смесью. После полной кристаллизации металла в изложнице (через

Тааляца 1

Покаватвлл равлявхя оистрораеуяео стали с иикрохолодилвияхаяя рострухтура елка

Харахтерис кв яоверхя тя слитха

1/4 . 4,2 Звворотъ в иивяе» частя слитка

Удовлетворятелв»

lie

1О

2/3 4,5

Пороаок яе фаст ворветсв

l0, 1/4 4,О То яе

Удовлетворитель»

1/4 3,8 Частичяае ва вороти

To rc

«и

1/4

3,2 Удовлетвори« телъяо и

l/3 3,5 То

2/3 3,8

20 яе

Пороаох яе фаст« ворвется и

1/3 2,5 и»

Удавлетворителвяо

«и»

1/Э 2,5

2/Э 2,9

То ве и

Пороаох яе растворяетсв

«и

1/4 О,0

Удовлетворятелвио

1/3 1,5

То ае

°t

2/Э 1 ° S

Пороаох яе раст»

Ворвется

То ве

1/Э 1,4

2/Э 0 50

«и»

5 13299

130 мин после разливки) и снятия надставок слитки "горячим всадом" отправляли в отделение нагревательных печей кузнечно-прессового цеха. При нагреве слитков до заданной темпера- 5 туры их проковали за три выноса с квадратного сечения 520 мм до круглого 350 мм. Дальнейший передел части металла осуществляли в кузнечном цехе на РКМ до размера заготовки, 10 квадрат 100 мм с последующей прокаткой на мелкосортных станах на более мелкие профили. На каждом переделе отбирали пробы металла для контроля качества и карбидной неоднородности. 15

Карбидная неоднородность для заго- товок круглого сечения размером

350 мм составила 4-5 балла, размером

250-мм — 3-4 балла, размером 60 мм—

2 балла, для заготовки квадрат 100 мм 20

2-3 балла. Эти показатели значительно лучше стандартной технологии и приравниваются к качеству металла, 09 6 выплавленного в электрошлаковых пе" чах.

Формула и э о б р е т е н и я

1. Способ получения стальных слитков, преимущественно иэ быстрореэ ущих сталей, включающий выплавку и saливку расплава с одновременным введением микрохолодильников в струю, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических воэможностей получения стальных слит" ков с массой до 4,5 т, снижения расходов по переделу эа счет уменьшения карбидной неоднородности, микрохолодильники начинают вводить при заливке 20-40% массы металла слитка и заканчивают ввод при заполнении 1/4-1/3 ь высоты прибыльной надставки.

2. Способ по п. 1, .о т л и ч аю шийся тем, что микрохолодильники используют с фракцией 40-800 1мкм в количестве 0,6-3,5% массы слитка.

1329909

ТааЬляц ° 2

Карбидная неоднородность в ааготовке при раалячной масс

За

Ф стэуюцаа теянологнл

I 40а 40

10 32 32

3 19

2 60х60 200

16

60т60 650

60 в 60 1200

2 36

20 32 4

21 40 23 . 2

13 65

7 20

2 47. 15

28

20

13

I 5 37 42

41

13

3 21

14 51 4S

13 350в350. 650

l 4 3SOi 350 1200

27

15 35/ 350 2100

4I

16 350 350 2500

17 350 350 2800

l4

12

15

Предлоаеянаа технология

27 38:

4 27

II 17. 21

33

10 27 31 30

32 12

3l . l9

83 2$0а250 3860

24 250250 4200

25 100т100 2800

15

17

27 . 100а100 4200

28 80 80 Э860

29 60«60 3860

Id 4l 4I

60 19

IO 65

64 16

40 34

25

3860

31 40*40

32 40В40 4200

33 350 ю350 4800

34 350>350 4600

35 250 250 4600

S - 2I 21

38

IO - 24

14 38

5 - 80а80 200

6 80s80 650

7 80<80 1200

8 100<100 270

9 !00к100 650

10 100т100 1200

l l 250в250 650

12 250а250 . 1200

18 350i350 2800

19 350 350 3860

20 350 350 4200

2I 3503350 4500

22 250i250 2800

26 . 100 100 3860 I 3 б 26

14 34

11 44

25 34

35 37

45 28