Сплав для раскисления и легирования стали

 

Сплав для раскисления и легирования стали. Изобретение относится к производству ферросплавов и предназначено для раскисления и легирования коррозионностойких сталей типа 10Г2БД. Сплав содержит , мас.%1 10-25 ниобия, 3-10 алюминия, 3-8 кремния, 8-15 титана, 17-35 меди и остальное - железо. При ковшевом легировании стали предлагаемым сплавом усвоени.е ниобия составляет 92-96%, титана - 45- 51%, при этом у обработанной стали 7т 455-475 МПа и а в - 545-595 МПа . 2 табл

CO}03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4860102/02 (22) 17.08.90 (46) 23,07.92, Бюл, N 27 (71) Институт металлургии Уральского отделения АН СССР и Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (72):В,И. Жучков, Н.И. Чернега, Ю.Б. Мальцев, С.А. Спирин, В.В. Ярин, С.К. Попов, Н.П. Манахов, B.M. Чумарев, В.П. Косенко, В.Б. Проневич и B.Т. Жуков (53) 669,15-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1131916, кл, С 22 С 35/ОО, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 514034, кл. С 22 С.35/00, 1975, Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству ферросплавов, Известен сплав для легирования стали, содержащий мас,%: .Алюминий 10 — 24

Кремний 0,1-5

Титан 0,1 — 10 . Ниобий 20-40 . Медь 0,1-5

Цирконий 0,5 — 5

Железо Остальное

Недостатком сплава я вляется то, что его использование не позволяет повысить усвоение сталью легирующих элементов, например ниобия и титана, вследствие довольно высокой температуры плавления сплава и его низкой плотности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сплав для раскисления и легирования стали, содержащей, мас.%:.

„„Ж, „1749289 А1 (5I)5 С 22 С 35/00 (54) СПЛАВ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ И ЛЕГИРОВАН,ИЯ СТАЛИ (57) Сплав для раскисления и легирования стали. Изобретение относится к производству ферросплавов и предназначено для раскисления и легирования коррозионностойких сталей типа 10Г2БД. Сплав содер- . жит, мас., 10 — 25 ниобия, 3-10 алюминия, 3-8 кремния, 8-15 титана, 17-35 меди и остальное — железо. При ковшевом легировании стали предлагаемым сплавом усвоение ниобия составляет 92-96%, титана — 4551%, при этом у обработанной стали o T =

=455-475 МПа и о = 545 — 595 Mila. 2 табл, .. Алюминий 25 — 60

Ниобий 15 — 50

Кремний 0,1-15

Медь 0,1-15 Титан 0,1 — 10

Углерод 0,01-2

Железо Остальное

Этот сплав может применяться для комплексного раскисления и легирования сталей ниобием и алюминием. СО

Ю

Недостатком сплава является высокое содержание в нем алюминия, вследствиечего сплав имеет пониженную по сравнению с жидкой сталью плотность (до 5,8 г/см: ), что не способствует высокому усвоению ниобия и титана, а это не позволяет достичь высоких прочностных характеристик стали„

Целью изобретения является повышение прочностных характеристик при сохранении пластичности стали и увеличение степени усвоения ниобия и титана.

1749289

30

3

Поставленная цель достИгается тем, что . сплав для раскисления и легирования стали, содержащий ниобий, алюминий, кремний, титан, медь и железо, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас,%:

Ниобий 10-25.

Алюминий 3-10

Кремний 3-8

Титан 8 — 15

Медь 17-35 °

Железо Остальное

При выбранном соотношении компонентов плотность сплава составляет 7,0-7,8 г/см, т.е. приближается к плотности жид. кой стали, а температура плавления сплава

1350-1400 С. Это позволяет испольэовать сплав для ковшевого раскисления и легирования, Данный сплав находится в объеме жидкой стали, что предотвратит окисление легирующих элементов эа счет атмосферы и шлака.

Медь повышает коррозионную стойкость стали и увеличивает ее прочность за счет дисперсного твердения, С присадками предлагаемого сплава в сталь вводится

0,03 — 0,14 мас.% меди, что при выплавке сталей с повышенной атмосферной коррозионной стойкостью типа 10Г2БД (содержащих

0.15-0,30 мас,% меди) позволит отказаться от дополнительных присадок меди, поскольку ее остаточное содержание в стали перед раскислением и легированием составляет 0,04-0,12 мас.%.

В результате микродобавок ниобия и титана в сталях образуются их карбиды и . карбонитриды, которые вызывают измельчение зерна и повышение прочности. Алюминий раскисляет сталь, а также в результате образования дисперсных нитридов является эффективным регулятором величины зерна, препятствует старению и моЖет оказывать положительное влияние на хладостойкость стали. Кремний является раскислителем стали, Сплавы выплавляют в крупнолабораторной дуговой печи с мощностью трансформатора 100 кВА, В качестве шихтовых

: материалов используют ниобиевый концентрат состава, мас.%: йЬ20539; $!Ог12;Т!028, Ег024; Mg03;

СаО 24; металлоотходы состава, мас.%. Nb

20%; Tl 20%; Си остальное; железорудные окатыши (Fez0z — 96 мас.%); алюминий и известь;

Шихту загружают в печь, расплавляют и выдерживают в расплавленном виде в течение 20-30 мин, Полученный расплав выпускают в изложницу. После остывания расплава металл отделяют от шлака, чистят и отбирают пробы для химического анализа.

Верхний предел содержания ниобия (25%) обусловлен температурой плавления сплава, С увеличением содержания ниобия (более 25 мас.%) температура плавления сплава значительно повышается, снижая эффект ковшевого легирования. Время рас- . творения сплава в стали увеличивается.

Уменьшается усвоение ниобия и других легирующих элементов, ухудшаются прочностные характеристики Стали.

Содержание ниобия менее 10 мас.% увеличивает удельный расход сплава для легирования стали, что существенно ухудшает тепловой баланс процесса легирования, снижает усвоение легирующих элементов, а следовательно, и прочностные свойства стали, При выплавке сплава повышение содержания меди (более 35 мас.%) приводит к ее сегрегации, а также к резкому. ухудшению дробимости сплава.

Снижение содержания меди в сплаве (менее 17 мас.%) не позволяет получить сплав с оптимальной плотностью, что отри цательно сказывается на усвоении элементов сплава при легировании и на прочностные характеристики стали.

Исследованиями установлено, что в сплавах со значительным содержанием меди (более 15 мас.%) присутствие 3-8 мас.% кремния способствует улучшению дробимости сплава. Превышение содержания кремния в сплаве (более 8 мас.%) не приводит к дальнейшему улучшению дробимости. Содержание кремния менее 3 мас.%, отрицательно сказывается на раскисляющей способности сплава, 40 Содержание титана в сплаве более 15 мвс.% приводит при легировании стали к ухудшению ее ударной вязкости и пластичности.

При содержании титана в сплаве менее

8 мас,% эффективность раскисления снижается, что требует дополнительных присадок ферротитана, При содержании в стали более 0,001 мас .% алюминия улучшается хладостой50. кость стали, При легировании стали сплавом, содержащим менее 3 мас.% алюминия, его содержание в стали получается менее

0,001 мас., что ухудшает хладостойкость стали.

Легирование стали сплавом. содержащим более 10 мас.% алюминия, не.приводит

K дальнейшему улучшению хладостойкости, Полученные сплавы (табл.1) испытывают при раскислении и легировании стали, 1749289

Таблица2 выплавленной в индукционной печи емкостью 60 кг.

Раскисление и легирование осуществляют в ковше при выпуске стали из печи присадками силикомарганца, алюминия и ниобиевого сплава. Сталь разливают на 10килограммовые слитки, которые и рокаты вают в пластины толщиной 10,5 мм. Из пластин изготавливают образцы для испытания механических свойств, Примеры использования сплавов для раскисления и легирования приведены в табл.2.

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что использование предлагаемого сплава в сравнении с прототипом обеспечивает повышение предела текучести стали на 8%, временное сопротивление разрыву на 12 ; причем пластичность и ударная вязкость остаются на прежнем уровне, Усвоение ниобия увеличилось,на 67,, титана — нэ 21 ф,, Применение проката из стали, выплавленной с использованием предлагаемого сплава для раскисления и легирования, позволит сократить расход металла на 8 за

5 счет большей прочности.

Формула изобретения

Сплав для раскисления и легирования стали, содержащий ниобий, алюминий, 10 кремний, медь, титан и железо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения прочностных характеристик при сохранении пластичности стали и увеличения степени усвоения ниобия и титана, он содержит

15 компоненты в следующем соотношении, мас. : .Н иобий 10-25

Алюминий 3 — 10

Кремний 3 — 8

20 Титан 8 — 15

Медь 17 — 35

Железо Остальное

Таблица 1