Плакированный порошковый модификатор

 

Изобретение относится к области металлургии , конкретнее к обработке жидкой стали при непрерывной разливке. Сущность изобретения: плакированный порошковый модификатор содержит стальную оболочку и порошковый калыдийсодержащий наполнитель , при этом наполнитель дополнительно содержит бор, титан, алюминий, железо при следующем их соотношении мас.%: бор 4-6; титан 17-22; алюминий 32-37; кальций 15-20; железо - 22-25. Такой порошковый проволочный модификатор позволит повысить степень химически активных компонентов, а также при меньшем расходе лигатур провести процессы микролегирования и рафинирования. 2 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК, » Ы„„1771869 А 1 ся>ю В 22 D 11/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4931637/02 (22) 25,02,91 (46) 30,10,92, Бюл. N 40 (71} Мариупольский металлургический комбинат "Азовсталь" и Институт проблем материаловедения АН СССР (72) О, B. Носоченко, Г. А. Николаев.

В. Г. Ленский, Б. Ф, Белов, Ю. А. Данилович, Г. А. Дорофеев, А. И. Троцан, Ф. С. Крейденко, А. Я. Бабанин и M. П. Лоик (56) Патент США М 4671820, кл. 75-53, 1987.

B. Карузо и др. Новое применение про-волоки с сердечником в непрерывной разливке.. Инжекционная металлургия 83.

Труды конференции. Пер; с англ. М.: Металлургия, 1986, с, 190 — 202, Изобретение относится к металлургии и, в частности, к внепечной обработке стали.

Известны способы рафинирования и микролегирования стали с использованием плакированных порошковых модификаторов, Основными сплавами или смесями, вводимыми при помощи этих модификаторов,.являются сплавы кальция, магния, РЗМ и различные ферросплавы.

Применение этих модификаторов позволяет повысить степень усвоения такого легколетучего и малорастворимого в железе элемента, как кальция, до 10%, однако это является все же недостататочным для полного использования этого элемента и эффективности процессов рафинирования и микролегирования. Представляет также интерес разработка методов повышения степени усвоения дорогих и легкоокисляемых (54) ПЛАКИРОВАННЪ|Й ПОРОШКОВЫЙ

МОДИФИКАТОР (57) Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к обработке жидкой стали при непрерывной разливке. Сущность изобретения: плакированный порошковый модификатор содержит стальную оболочку и порошковый кальцийсодержащий наполнитель, при этом наполнитель дополнительно содержит бор, титан, алюминий, железо при следующем их соотношении. мас.%: бор 4 — 6; титан 17 — 22; алюминий 32 — 37; кальций 15-20; железо — 22 — 25. Такой порошковый проволочный модификатор позволит повысить степень химически активных компонентов, а также при меньшем расходе лигатур провести процессы микролегирования и рафинирования, 2 табл. ферросплавов, содер>кащих бор Y титан, Применение этих ферросплавов в сочета- 4 нии с сплавами кальция позволило бы ком- 4 плексно микролегировать и рафинировать металлический расплав. QO

Наиболее близким по технической сущ- () ности к .предлагаемому изобретению является плакированный порошковый модификатор, содержащий силикокальций.

При вводе в сталь порошковой проволоки с расходом Са 0,2-0,8 кг/т, усвоение кальция составило 9-11 %, а концентрация кальция встали — (10 — 17) 10 %, что также является малоэффективным для полного протекания процессов рафинирования, микролегиравания стали кальцием.

Цель изобретения — улучшение качества металла за счет повышения степени усвоения химически активных элементов, комп3

1771869 лексное микролегирование и глубокое рафинирование металлических расплавов.

Поставленная цель достигается тем, что плакированный порошковый модификатор, состоящий из стальной оболочки и порошкового кальцийсодержащего наполнителя, дополнительно в наполнителе содержит бор, титан, алюминий, железо при следующем соотношении компонентов, мас.%;

Бор . 4 6

Титан 17 — 22

Алюминий . 32 — 37

Кальций 15-20

Железо 22-25

Напалнитель может также содержать бор в виде 20%-ного ферробора, титан — e виде 68%-ного ферротитана, кальций — в виде 30%-ного силикокальция, Состав плакированного порошкового модификатора выбран исходя иэ того, что ферросплавы, применяемые для обработки жидкой стали, должны иметь температуру начала кристаллизации .порядка 1400 — 1450 С, Такое условие вытекает из запаса тепла жидкой стали, температура которой на выпуске составляет

1580 — 1620ОС. Поэтому составы тугоплавких ферросплавов с высококипящими расплавами, в частности, ферробора и ферротитана, должны отвечать ниэкотемпературной эвтектике или ниэкотемпературным инкогруэнтным интерметаллидам, разлагающимся до точки плавления в твердом состоянии. С другой стороны, для повышения степени усвоения таких легколетучих элементов, как кальций, предпочтительнее применять составы, отвечающие конгруэнтноплавящимся его соединениям, которые сохраняются и в жидком состоянии при значительном перегреве и способствуют повышению степени усвоения за счет наличия химической связи между компонентами интерметаллида, так как при этом снижаетСя активность и упругость пара кальция и повышается температура его испарения из металлического расплава, Из анализа двойных диаграмм состояния Fe — Ti, Fe — В, Fe — Al и Са — А! следует, что в системе Fe — Т! эвтектика образуется при 1085ОС и 68 мас,% Ti, что сооветствует составу РеТ!2, в системе Ге — В обнаружена эвтектика при 1400 С и 30 мас.% В (состав

ЕеВ2), в системе Fe — A! эвтектика при

1158 С и 50 мас,% Ai (состав РеА!г), в системе Са - Al — единственным стабильным конгруэнтноплавящимся соединением является СаАЬ, образующееся при 1079 С и

57 мас,% Al. Поэтому в качестве наполнителя был выбран состав. соответствующий тройной эвтектике и конгруэнтному соединению СаА!г:

jFe 8 + Fe Tip + FeAlz} + 2 CaAlz.

Для соответствия вышеприведенному составу наполнитель плакированной порошковой. проволоки должен содержать в мас,%: 4,6 В; 20,1 Ti; 33,9 Al; 16,7 Са; 24,7, Fe.

Исходя из вышеизложенных принципов выбора состава наполнителя. области гомогенности соединения СаАЬ, температур образования и составов эвтектических спла5

10 вов содержание в смеси наполнителя менее

4 и более 6 мас.% бора, менее 17 и более

22 мас.% титана, менее 32 и более 37 мас.% алюминия, более 15 и менее 20 мас.% кальция нецелесообразно, так как в этом случае состав наполнителя значительно отклоняется от областей существования тройной эвтектики и конгруэнтного соединения СаА!, что в свою очередь отрицательно скажется

25 на степени усвоения перечисленных химически активных элементов металлическим распл.—,:вом (табл. 1, 2).

Предлагаемый состав наполнителя позволит провести комплексное микролегирование и глубокое рафинирование металлического расплава такими химически активными элементами, как кальций, алюминий, бор и титан. Кальций в металлургической промышленности используется не только как хороший раскислитель и десульфуратор„.но и. благодаря своей способности

30 делением либо нитридов, либо крупных боридов по граням зерен.

Новым в предлагаемой за я вке я вляется состав наполнителя, состоящий из, мас.%; бор 4 — 6; титан l7-22; алюминий 32 — 37; кальций 15-20; железо 22 — 25.

55 Проведенный патектно-лицензионный поиск не установил технических решений, содержащих такой состав наполнителя, и поэтому дает основание полагать, что заявляемый материал обладает существенными отличительными признаками, изменять природу оксидов и сульфидов, оставшихся в закристаллизованной стали, микролегирует и очищает границы зерен от

35 охрупчивающих гетерофазных выделений, Оптимальное комплексное микролегирование металлического расплава титаном, бором и алюминием, наряду с кальцием, позволит оказать положительное влияние

40 на прочность, пластичность, ударную вязкость и другие свойства. металла. При выборе состава наполнителя учитывалось также то, что содержание бора в стали не должно превышать 0,001 — 0,003%. При увеличении

45 добавки выше оптимальной, происходит ухудшение свойств стали, что связано с вы1771869 таблица!

Состав иаполиитапвй, нас. О (1

Расход напопнителвй, хг/т в тои числе!

Са а3 jT1 ) Сост в наполнит ела

Солелнанив виолантов а стали, иас.а

0 )Рв о,!36 о,334 о,634 О,о8а

0,166 0,310 6,020 0,330

О, 200 О, 118 6.029 О, 133

0,247 а,!13 а, оаа 0 ° 167

О, 368 6,315 0,054 6,196

Са 41 Ti О Fe

Осего

6,444

Oi5О0

6,580

0,661

О, 769

25 3 !8

22 4 22

26 5 24

17 6 25

15 7 25

6,S

4,5

4,0

4.9

6,2

0,001 0,609 0,007 6,009

0,002 0,012 6 ° 668 6,601 0,007

0,003 О,ОП 0,016 0,003 0.005

О 062 6,620 0,669 0,003 0,006

6,003 0,016 0,001 0 ° 664 6, 008

06166

06100 .О, 1ОО

0,166

О, 106

22 36

26 32

11 34

15 37

13 40

2

Таблица 2

Состав напол нителя

Расслой! проката, Осевая инква» ция> балл

Содержание

ИВД

Иеханические свойства стали

Са А1 Ti 13 бв, 8„,1 ксуИПа -15 Идж/м2

10 66

20 75

30 85 го 81

10 52

61

73

8о

0,036

0,022 о,о17

О,02О

0,034

2,0 2,0

1,0 1,5

1,5 2,0

No

610

22

23

24

24

0 9

1,1

1,6

1,4

1,2

Реализация изобретения.

Плакированный порошковый модификатор (представляющий собой стальную оболочку и наполнитель, содержащий одно.родную смесь уплотненных порошков бора, 5 титана, алюминия, кальция, железа) изготовляли посредством сворачивания в трубку (желобок) стальной ленты и протяжкой ее . через фильеры (или прокаткой роликами) с одновременным заполнением внутренней l0 полости проволоки заранее подготовленной порошкообразной шихтой требуемого состава (табл, 1}.

Исследования по изучению действия вводимых лигатур (элементов) на сталь про- 15 водили в промышленных условиях кислородно-конвертерного цеха MK "Азовсталь" при разливке серии плавок трубной стали

09(10) Г2БТ на двухручьевой МНЛЗ, Плакированный порошковый модификатор в виде 20 порошковой проволоки ф8 мм вводили по направляющей трубе в жидкий металл промковша с помощью трайбаппарата. Для анализа содержания элементов отбирали пробы металла из кристаллизатора и в твер- 25 дых пробах определяли спектральным и химическим методами. Слябы на стане 3600 прокатывали на листы. от которых отбира. лись карты металла для изготовления образцов на мехиспытания, 30

В качестве базбвого. объекта принята технология получения непрерывнолитой стали на MK "Азовсталь", Результаты исследований и испытаний действия плакированных порошковых мо- 35 дификаторов на качество металлов, содержания кеметалг3ических- включений и

Степень усвоения элетлентов,4 механические свойства листовой стали

09Г2БТ приведены в табл. i, 2, из которых следуе, что значительное улучшение многих показателей достигается при составах наполнителей 2-5, соответствующих заявляемому плакированному порошковому модификатору. Самый эффективный результат получен при применении наполнителя с составом 3, мас.$: Са 17; Al 34; TI.20; В 5;

Fe 24, соответствующего тройной эвтектике и конгруэнтному соединению СаАЬ; (FeB2+ FeTi2+ FeAl2}+ 2СаАЬ, Технико-зкономическая эффективность плакированного порошкового модификатора заключается в экономии лигатур, ферросплавов, снижении отбраковки литых заготовок и толстолистового проката.

Формула изобретения

Плакированный порошковый модификатор для обработки жидкой стали, содержащий стальную оболочку и порошковый кальцийсодержащий наполнитель, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества металла за счет повышения степени усвоения химически активных элементов, комплексного микролегирования и глубокого рафинирования металлических расплавов, наполнитель дополнительно содержит бор, титан, алюминий и железо при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Бор 4 — 6;

Титан 17 — 22;

Алюминий 32-37;

Кальций 15 — 20;

Железо 15 — 32 са а3 Tl 0 (от ((н), сит(!06 г