Способ производства медьсодержащих железоуглеродистых сплавов

 

Использование: получение медьсодержащих сплавов и чугунов. Цель: повышение трещиностойкости. Сущность изобретения: при выплавке сплава в печи медь вводят из расчета получения ее в сплаве Cu≅ 0,5-0,5 [% C], где [% С] - содержание в сплаве углерода. Расплав выпускают в ковш и разливают при температуре T_разл.≅ T_кр.+1,5·10² [% Ni]/[% Cu], где [% Ni] и [% Cu] - содержание в сплаве никеля и меди соответственно, мас. % : T_кр - температура кристаллизации сплава. Положительный эффект: снижение брака по трещинам. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству стали и чугуна, используемых для изготовления атмосферостойких изделий, например, в строительстве вагоностроения, машиностроения.

Известно, что при выплавке медьсодержащей стали в шихту вводят медьсодержащие отходы, незагрязненные оловом, свинцом, сурьмой, мышьяком, цинком. Недостающее количество меди вводят в печь по расплавлении, а окончательную корректировку содержания меди производят во время доводки до начала предварительного раскисления.

За прототип выбран способ, включающий выплавку стали в печи, выпуск в ковш и разливку, согласно которому назначение плавки на заданную марку стали ограничивают по предельному содержанию меди. В таких сталях медь вызывает охрупчивание металла, ведущее к образованию трещин.

Целью изобретения является повышение трещиностойкости стали.

Это достигается тем, что в известном способе производства медьсодержащих железоуглеродистых сплавов, включающем выплавку сплава в печи, выпуск в ковш и разливку, медь вводят из расчета получения ее в сплава Cu≅ 0,5-0,5 [% С] , где [% C] - содержание в сплаве углерода, мас. % , а разливку производят при температуре расплава Траспл. ≅ Ткр + 1,5 ˙10² T_распл.≅ T_кр.+1.5·10² , где % Ni и % Cu - содержание в сплаве никеля и меди, соответственно, мас. % ; Ткр - температура кристаллизации сплава.

Известно, что содержание никеля и температура разливки влияют на охрупчивание медьсодержащих сталей. Однако указанные в формуле зависимости не были ранее выявлены. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

В предлагаемом способе получения сплавов количество вводимой меди выбирают из расчета получения ее в сплаве Cu≅ 0,5 - 0,5 [% C] . В процессе нагрева происходит окисление железа, как менее благородного по отношению к кислороду и более окисляемому в присутствии меди. При превышении предельной растворимости в твердом растворе Fe-С, определяемой содержанием углерода, медь выделяется с образованием легкоплавкой фазы. Таким образом, при высоких содержаниях углерода в сплаве интенсивнее протекают процессы выделения свободной меди по границам зерен, что ведет к охрупчиванию сплава. Чтобы этого не происходило, с повышением содержания углерода необходимо соблюдать соотношение Cu≅ 0,5-0,5 [% C] .

Согласно предлагаемому способу металл разливается при Тразл. ≅ Ткр. + +1,5 ˙10² _≅ . Известно, что медьсодержащий расплав склонен к расслоению: в нижней части объема - металл с меньшим содержанием меди, в верхней - обогащенный медью [4] . С повышением температуры эффект расслоения усиливается и создаются зоны с повышенным содержанием меди. Для устранения расслоения в сплав вводят никель, образующий высокотемпературные устойчивые интерметаллиды с медью. Поэтому требуемая технологическая температура разливки металла обеспечивается корректировкой по уравнению Тразл. ≅ Ткр + 1,5 ˙10² _≅ Испытания проводили на Северском трубном заводе при производстве стали марки Д. Сталь выплавляли в 260-тонных основных мартеновских печах, работающих скрап-процессом на твердой завалке. После полного расплавления отбирали пробы металла и определяли содержание в ней С, Mn, P, S, Cu и Ni. Далее осуществляли доводку металла согласно марочному. В случае невыполнения условия Cu≅ 0,5 - 0,5 [% C] углерод выжигали. Затем металл сливали в два ковша, выдерживали до температуры Тразл. = Ткр + 1,5 ˙10² _≅ и разливали.

Данные по химическому составу, температуре металла и браку металлопродукции по трещинам для плавок стали марки Д текущего производства и в соответствии с предлагаемым способом приведены в таблице 1.

Результаты испытаний показывают, что соблюдение условий, приведенных в формуле позволяет снизить или исключить брак по трещинам. (56) Технологическая инструкция ТИ-102-СГМ-16-90. Выплавка стали в мартеновских печах, Н. Тагил, 1989.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ, включающий загрузку шихты в печь, ее расплавление, корректировку содержания меди в сплаве, выпуск в ковш и разливку, отличающийся тем, что медь вводят из расчета получения ее в сплаве Cu ≅ 0,5 - 0,5 [% C] , где [% C] - содержание в сплаве углерода, мас. % , а разливку производят при температуре расплава T_разл ≅ T_кр + 1,5 · 10² [% Ni] / [% Cu] , где [% Ni] и [% Cu] - содержание в сплаве никеля и меди, мас. % соответственно; T_кр - температура кристаллизации сплава.

РИСУНКИ

Рисунок 1