Способ раскисления, модифицирования и микролегирования рельсовой стали

 

Изобретение может быть использовано в области металлургии при выплавке рельсовой стали. Сущность: в печь вводят смесь сплавов FeMn, Si MnAI, FeSi, а в ковш - сплав Fe Si CaVAl,-содержащий 14-19% Ca в количестве 3,3-3,8 кг/т при соотношении AI:Ca 1:(4,6-19) и соотношении количества алюминия, вводимого в печь и ковш, 1:(0,12- 0,58).

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 21 С 7/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4936322/02 (22) 05,03.91 (46) 07.01,93, Бюл, N 1 (71) Кузнецкий металлургический комбинат им. В.И.Ленина (72) Н.А.Фомин, И.Г.Волков, В.В.Могильный, В.Я.Монастырский, И.П.Строков и

М.С. Гордиенко (56) Авторское свидетельство СССР

М 250185, кл. С 21 С 7/06, 1969. ,Авторское свидетельство СССР

М 443919, кл. С 21 С 7/06, 1974.

Авторское свидетельство СССР

hL 1623211, кл. С 21 С 7/06, 1990.

Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для использования при выплавке рельсовой стали, Цель изобретения — повышение качества рельсов за счет более полного модифицирования включений.

Сущность способа заключается в том, что в печь вводят смесь сплавов FeMn, SiMnAI и FeSiV, à в ковш — сплав FeSICaVAI, содержащий 1-3% Al в количестве

3-,3-3,8 кг/т при соотношении Al: Са = 1:(4,619) и соотношении количества алюминия, вводимого в печь и в ковш 1:(0,12-0,58), Раскисление металла в печи смесью

FeMn, SiMnAI u FeSiV обеспечивает хорошее предварительное раскисление металла, образование комплексных легкоплавких включений типа тРО2 пМпО к А!20з, имеющих сравнительно низкую температуру плавления 1200-1300 С, которые хорошо удаляются при выпуске плавки, при этом уменьшается содержание кислорода в металле. Ввод алюминия в смеси позволяет уменьшить окисление ванадия и повысить степень его усвоения.,, Ы„„1786110 А1 (54) СПОСОБ РЛСКИСЛЕНИЯ, МОДИФИЦИРОВАНИЯ И МИКРОЛЕГИРОВАНИЯ

РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ (57) Изобретение может быть использовано в области металлургии при выплавке рельсовой стали, Сущность: в печь вводят смесь сплавов FeMn, Si МпА), FeSI, а в ковш— сплав Fe Si CaVAI,.содержащий 14-19 Са в количестве 3,3-3,8 кг/т при соотношении

Al;Ca = 1:(4,6-19) и соотношении количества алюминия. вводимого в печь и ковш, 1:(0,120.58).

Во время выпуска металла в ковш происходит вторичное окисление металла, Для предотвращения вторичного окисления, повышения степени усвоения кальция и повышения его модифицирующих свойств в ,сплав вводится алюминий. При этом количество алюминия в сплаве при ввЬде в ковш определяется окисленностью металла, поступающего из печи, определяемой количеством алюминия, введенного в печь во время раскисления.

Выбор граничных параметров обусловлен тем, что при содержании в сплаве кальция 14% и расходе его меньше 3,3 кг/т не происходит создания глобулярных включений, а образуются хрупкие силикатные включения, вытягивающиеся в строчки при прокатке; при содержании в сплаве кальция более 19% и расходе больше 3,8 кг/т эффект модификации остается постоянным, но при этом ухудшается экологическая обстановка.

При соотношении Al:Са меньше 4:6 и соотношении количества алюминия, вводимого в печь и в ковш, больше 0,58 создаются условия для образования глиноземсодержа1786110

10

15 щий

30

35 щих оксидных включений, а при соотношении Ai:Ñà больше 19 и соотношении алюминия, вводимого в печь и ковш, 1:0,12, не обеспечивается достаточная степень раскисления металла, происходит повышенный угар ванадия, снижается ударная вязкость.

Оптимальное соотношение Л! и Са при раскислеййй"в ковше и алюминия, введенного в печь и ковш, обеспечивает получение высоких механических свойств, ударной вязкости и чистоты металла по неметаллическим включениям, Состав применяемых сплавов следуюFeMn — более 70% Мп, остальное — железо и примеси;

Я1 МпЛ! — более 65% Мп, 17-19,9% Si, Al

2-4, остальное — железо и примеси;

FeSiV — 10-20% Si, 10-20%V, остальное— железо и примеси; Fe Su Ca VAI — 40-55% S i, 14-19% Са, 1-3% V, 1-3% Al, ос гальное— железо и примеси.

По заявляемому способу по достижении содержания углерода в стали 0,70-0,76% в 25 печь вводили смесь силикомарганец — алюминия, ферромарганца и силикованадйя из расчета получения среднезаданного содержания марганца, при этом выдерживалось соотношение FeMn u SIMnAI такое, чтобы обеспечить соотношение количеств алюминия, вводимых в печь и ковш, 1;(0,12-0,502).

Через 0-15 мин плавку выпускали. После наполнения 20-25% ковша в металл вводили FeSiCaVA! в количестве 3,3-3,8 кг/т при соотношении Al:Ca = 1;(4,6-19), Примеры конкретного осуществления.

Пример 1. Рельсовую сталь М768 выплавляли в 400-тонной мартенозской пе- 40 чи. После достижения 0,73% углерода металл раскисляли смесью SIMnAI (2% Al) — 3,5 т, ферромарганца — 2,3 т и силикованадия—

0,850:т. Через 20 мин плавку выпускали, После наполнения 1/3 высоты ковша в ме- 45 талл вводили 3,2 кг/т FeSiCaVA1 (3,2% Al) при соотношений Al:Ñà = 1 .4,4, а отношение количеств алюминия, вводимых в печь и ковш, 1:1,666. Рельсы, изготовленные из этой стали,"по сравнению с рельсами, изго- 50 товлейными с использованием способапрототипа, имели более высокое временное сопротивление в нетермоупрочненном состоянии 1030 Н/мм или (на 20 Н/мм ) и . термоупрочненном1330Н/мм (на25 Н/мм ), 55 более высокий уровень ударной вязкости—

4,6 Kfc,ì/ñì (или на 1,0 кгс.м/см ). Оксидные включения в мегалле представляют глинозем, сцементированный с силикатами, длина строчек не.превышает 2 мм, Пример 2. Рельсовую сталь марки M76B выплавляли в 400-тонной мартеновской печи, После достижения содержания углерода 0,72% металл раскисляли смесью

StMnAI (AI — 2%) — 3,5 т, ферромарганца—

2,3 т и силикованадия 0,850 т. Через 18 мин плавку выпускали. После наполнения 1/3 высоты ковша в металл вводили 3,3 кг/т

FeSiCaVAI (AI 3,0%), при соотношении

Al:Са = 1:4,66. а отношение количеств алюминия, вводимых в печь и ковш, 1:0,58.

Рельсй, изготовленные из этой стали, по сравнению с рельсами, изготовленными с использованием способа-прототипа, имели более высокое временное сопротивление в нетермоупрочненном, 1035 Н/мм (или на

25 Н/мм ) и термоупрочненном 1335 Н/мм (на 30 Н/мм ) состоянии, более высокий уровень ударной вязкости — 4,8 кгс.м/cM (или на 1,2 кгс м/cM ).

Оксидные включения в металле представлены в основном недеформируемыми силикатами, не образующими строчек, Пример 3. Рельсовую сталь марки

М76В выплавляли в 400-тонной мартеновской печи. После достижения 0.73% углерода металл раскисляли смесью РМпА! (Al—

3%) — 3,5 т, ферромарганца 2,3 т и силикованадия — 0,85 т. Через 17 мин плавку выпускали. После наполнения 1/3 высоты ковша в металл вводили 3,6 кг/т FeSICaVAI (А! — 3%) при соотношении Al: Ca = 1:8,2, а отношение количеств алюминия, вводимых в печь и ковш, 1:0,288.

Рельсы, изготовленные из этой стали, по сравнению с рельсами, изготовленными с использованием способа-прототипа, имели более высокое временное сопротивление в нетермообработанном состоянии 1040 Н/мм (или на 30 Нlмм ) и термоупрочненном— г

1345 Н/мм (на 40 Н!мм ), более высокий уровень ударной вязкости — 4,9 кгс м/см

2 (или 1,3 кгс м/см2 выше). Оксидные включения в металле представлены в основном недеформируемыми силикатами, не образующими строчек, Пример 4, Рельсовую сталь марки

М76В выплавляли в 400-тонной мартеновской печи. После достижения 0,75% углерода металл раскисляли смесью SIMnAI (Al—

4%) — 3,5 т, ферромарганца — 2,4 т и силикованадия — 0,850 т.

Через 18 мин плавку выпускали. После наполнения 1/3 высоты ковша s металл вводили 3,8 кг/т FeSICaVAI (AI — 4%) при соотношении Al:Ñà = 1: 19, а отношение количеств алюминия, вводимых в печь и ковш, 1:0,12.

Рельсы, изготовленные из этой стали, по сравнению с рельсами, изготовленными

1786110

Формула изобретения

Способ раскисления, модифицирования и микролегирования рельсовой стали, включающий ввод сплавов в печь и ковш, отличающийся тем, что, с целью повышения качества рельсов за счет более полного модифицирования включений, в печь вводят смесь сплавов FeMn, SIMnAI, FeStV, а в ковш — сплав FeSICaVAI, содержащий 14-19 Са в количестве 3,3-3,8 кг/т при соотношении AI:Са, равном 1;(4,6-19), и соотношении количества алюминия; вводймого в печь и ковш, как 1:(0,12-0,58).

Составитель Л. Магаюмова.

Техред М.Моргентал Корректор О. Густи

Редактор Т. Рожкова

Заказ 229 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 с использованием способа-прототипа, имели более высокое временное сопротивление в нетермоупрочненном состоянии

1035 Н/мм (или на 25 Н/мм и термоупрочненном — 1335 Н/мм (на 30 Н/мм ), более 5 высокий уровеньударной вязкости-4,7 кгс/см (или на 1,1 кгс/см выше).

Оксидные включения в металле представлены в основном недеформируемыми силикатами, не образующими строчек. 10

Пример 5. Рельсовую сталь марки

М763 выплавляли в 400-тонной мартеновской печи. После достижения 0,72% углерода металл раскисляли смесью SIMnAI (Al—

4%) — 3,5 т, ферромарганца — 2,4 т и силико- 15 ванадия 0,85 т. Через 20 мин плавку выпускали. После наполнения 1/3 высоты ковша в металл вводили 3,9 кг/т FeSICaVAI (Al—

4 ) при отношении Al:Ñà = 1:21, а отношение количеств алюминия, вводимых в печь и 20 ковш, 1;0,103. Рельсы, изготовленные из этой стали по сравнению с рельсами, изготовленными с использованием способапрототипа, имели более высокое временное сопротивление в нетермоупрочненном со- 25 стоянии 1030 Н/мм (или на 20 Н/мм ) и термоупрочненном — 1330 Н/мм (или на

25 Нlмм ), более высокий уровень ударной вязкости — 4,0 кгс/см (или на 0.4 кгс/см выше). Оксидные включения в металле 30 представлены в основном присутствием строчек пластичных силйкатов длиной до 6 мм, что связано с повышенной окисленностью металла вследствие недостаточного количества алюминия. 35

Пример 6 (прототип). Рельсовую сталь выплавляли в 400-тонной мартеновской печи. После достижения содержания углерода 0.74% в металл вводили 8,1 кг/т силикомарганца. Через 15 мин плавку выпу- 40 скали, После наполнения ковша íà 20% в сталь вводили смесь FeV(2 кг/т), FeSICaVAI (3 кг/т), FeSI (2.0 кг/т), SIMn (5,2 кг/т) при соотношении Ч:Al = 1:0,5 и Al:Са:Si:Ìn=1:2.7:17:18. Рельсы, изготовленные из этой стали, имели временное сопротивле- . ние в нетермоупрочненном состоянии

1010 Нlмм и термоупрочненном -1305 Н /мм, ударная вязкость 3,6 кгс/см . Оксидные вкл ючени я в металле представлен ы строчечными включениями глинозема до 3 мм vi строчками силикатов до 10 мм.

Как показывает приведенные выше данные, лучшие результаты получены при использовании вариантов 2-4 заявляемого. способа: временное сопротивление рельсов в нетермоупрочненном состоянии повышается нв 25-30 H/ìì, в термоупрочненном— на 30-40 Н/мм, уровень ударной вязкости выше на 1,1-1,3 кгс/см .

Оксидные включения представлены отдельными недеформируемыми силикатами, строчки глинозема отсутствуют.

Согласно данным приведенных расчетов, изобретение в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами: повышается временное сопротивление рельсов в нетеомоупрочненном состоянии на 25-30 Н lмм и термоупрочненном — 3040 Н/мм; повышается уровень ударной вязкости на 1,1-1,3 кгс/см ; отсутствуют строчечные включения глинозема, включения представлены отдельными недеформированными силикатами.