Способ микролегирования стали бором


 


Владельцы патента RU 2563400:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) (RU)
Открытое акционерное общество "Северский трубный завод" (ОАО "СТЗ") (RU)

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для совершенствования технологии микролегирования стали бором. Микролегирование стали бором осуществляют на выпуске присадкой в ковш алюминия и комплексного сплава ферросиликобора в количестве 4,0-7,5 кг/т стали с отношением алюминия к ферросиликобору в пределах (0,25-0,50), при этом ферросиликобор содержит, мас.%: 60-65 Si и 0,5-2,0 В. Изобретение позволяет снизить затраты на производство металла, сократить время внепечной обработки на установке ковш-печь и повысить качество металлопродукции. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области черной металлургии, а конкретно к совершенствованию технологии микролегирования стали бором с целью снижения затрат на производство металла, сокращения времени внепечной обработки на установке ковш-печь и повышения качества металлопродукции.

В последние годы широкое распространение получили методы повышения качества металлопродукции за счет микролегирования и модифицирования стали ферросплавами, содержащими V, Nb, B, Ca, Ba и другие элементы. Среди этих элементов особое место занимает бор, который может воздействовать на свойства стали при его введении в расплав в сверхмалых количествах (0,002-0,005%). Следует отметить многофункциональность воздействия бора на свойства металла (прочностные и пластические характеристики, прокаливаемость и межкристаллитную коррозию), а также широкий сортамент микролегированных им сталей (углеродистые, низколегированные, коррозионно-стойкие и т.д.).

Известен способ микролегирования стали бором введением ферробора на установке ковш-печь после усреднительной продувки стали аргоном, определения бора и марганца в стали, десульфурации стали и замера толщины шлака в ковше. Присаживают ферробор совместно с продувкой стали аргоном в количестве, определяемом содержанием марганца и бора в металле, требуемом содержании бора в стали, толщиной шлака в ковше и содержанием бора в ферроборе (RU №2334796, МПК C21C 7/00, опубл. 27.09.2008).

Недостатками известного способа являются увеличение себестоимости металлопродукции за счет использования дорогостоящего ферробора и низкой степени (23,5%) усвоения бора металлом, анизотропия механических свойств проката из-за нестабильности усвоения бора металлом при небольших количествах (200 кг на 360,8 т) присадок ферробора в ковш-печь и увеличение длительности внепечной обработки стали из-за дополнительных операций по определению толщины шлака в ковше, содержания бора в металле до присадки ферробора в ковш и расчета количества ферробора, необходимого для получения требуемого содержания бора в стали.

Наиболее близким аналогом заявляемого способа является способ микролегирования стали бором путем введения ферробора в раскисленный металл в процессе выпуска плавки из сталеплавильного агрегата в количестве, обеспечивающем содержание бора в стали 0,0032% (Ярошенко Е.С., Быковских С.В., Морозов В.Б. и др. Повышение степени усвоения титана и бора при микролегировании стали. Ж. Сталь. 1992. №8. С. 26-29).

Несмотря на простоту известного способа микролегирования стали бором, не требующего дополнительных затрат на разработку технологии и оборудования, он не исключает наличия отдельных недостатков, приведенных выше: высокая себестоимость металлопродукции за счет использования дорогостоящего ферробора, низкая и нестабильная степень усвоения бора металлом, изменяющаяся в пределах 30-50%, и нестабильность химического состава стали по ходу разливки.

Технический эффект при использовании предлагаемого изобретения заключается в улучшении качества металла за счет микролегирования стали бором с использованием комплексного борсодержащего сплава и равномерного распределения бора в объеме металла, снижении себестоимости стали за счет исключения присадок в ковш дорогостоящего ферробора и увеличения степени усвоения бора металлом.

Указанный технический эффект достигается тем, что в способе микролегирования стали бором, включающем выплавку полупродукта в сталеплавильном агрегате, его раскисление в ковше и микролегирование стали бором путем присадки борсодержащего сплава, согласно изобретению микролегирование стали бором осуществляют на выпуске присадкой в ковш алюминия и комплексного сплава ферросиликобора, содержащего, мас.%: 60-65 Si и 0,5-2,0 В, в количестве 4,0-7,5 кг/т стали с отношением алюминия к ферросиликобору в пределах (0,25-0,50).

При этом комплексный сплав ферросиликобора для микролегирования стали содержит, мас.%: 60-65 Si и 0,5-2,0 B.

Присадка в ковш на выпуске алюминия и ферросиликобора заявленного состава в количестве 4,0-7,5 кг/т стали обеспечивает достижение технического эффекта. При меньших и больших расходах алюминия и ферросиликобора, присаживаемых в ковш на выпуске, заявленный технический эффект не достигается из-за увеличения себестоимости стали при повышенных расходах алюминия и ферросиликобора заявленного состава и низкого содержания бора (менее 0,002%) и кремния в стали при пониженных расходах алюминия и ферросиликобора.

Раскисление металла алюминием при его отношении к ферросиликобору в пределах (0,25-0,50) обеспечивает при заявленных расходах достижение технического эффекта за счет снижения окисленности металла и связывания азота в нитриды алюминия. При отношении алюминия к ферросиликобору в пределах менее 0,25 заявленный технический эффект не достигается из-за высокого угара бора, низкой общей его концентрации в стали и содержания активного бора, не связанного с азотом в нитриды. При отношении алюминия к ферросиликобору в пределах более 0,50 заявленный технический эффект сопровождается увеличением себестоимости стали.

Использование ферросиликобора, содержащего 60-65% Si и 0,5-2,0% B, обеспечивает при заявленных количествах и отношениях алюминия к ферросиликобору достижение технического эффекта.

При меньших и больших содержаниях кремния в ферросиликоборе заявленный технический эффект не достигается из-за увеличения себестоимости стали при повышенных расходах ферросиликобора, содержащего менее 60% Si, и низкого содержания бора в стали (менее 0,002%) при пониженных расходах ферросиликобора, содержащего более 65% Si.

При меньших и больших содержаниях бора в ферросиликоборе заявленный технический эффект также не достигается, так как не обеспечивается ожидаемое улучшение качества металлопроката из-за низкого (менее 0,002%) содержания бора в стали при его концентрации в ферросиликоборе менее 0,5% и высокого (более 0,005%) содержания бора в стали при его концентрации в ферросиликоборе более 2,0%.

Анализ научно-технической и патентной литературы не выявил совпадения отличительных признаков заявленного способа микролегирования стали бором с другими техническими решениями. На основании этого можно сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию «изобретательский уровень».

Ниже приводится вариант осуществления заявленного технического решения, не исключающий другие варианты реализации изобретения.

При производстве непрерывно литой заготовки из стали марки 32ХГМРА в ковш при выпуске плавки из ДСП-135 с отсечкой шлака присадили гранулированный алюминий и ферросиликобор в виде кусков размером 20-50 мм, полученный силикотермическим методом при производстве ферросилиция, содержащий, мас.%: 63,1 Si и 0,84 B, в количестве 780 кг (5,5 кг/т стали), в том числе 230 кг алюминия и 550 кг ферросиликобора с отношением алюминия к ферросиликобору 0,41, и остальные ферросплавы в количестве, необходимом для получения заданной марки стали. После раскисления металла и микролегирования стали бором ковш передали на установку ковш-печь (УКП) для доводки металла по химическому составу и температуре. После внепечной обработки металла на УКП плавку передали на МНЛЗ. Было отлито 544 т (4 ковша) НЛЗ формата 400 мм из стали заданной марки, содержащей 0,0027% бора и 0,23% кремния без корректировки их концентрации на установке ковш-печь.

В таблице приведены примеры эффективности использования заявленного технического решения. Видно, что применение заявленного способа микролегирования стали бором обеспечивает содержание бора в стали в пределах 0,002-0,004% и необходимую концентрацию кремния в стали без дополнительной корректировки их содержания на установке ковш-печь присадками дорогостоящего ферробора и ферросилиция. Отмечено снижение себестоимости стали на 22-26 руб./т, сокращение длительности внепечной обработки стали на 10-15 мин.

1. Способ микролегирования стали бором, включающий выплавку полупродукта в сталеплавильном агрегате, его раскисление в ковше и микролегирование бором путем присадки борсодержащего сплава, отличающийся тем, что микролегирование бором осуществляют на выпуске стали присадкой в ковш алюминия и комплексного сплава ферросиликобора в количестве 4,0-7,5 кг/т стали с отношением алюминия к ферросиликобору в пределах (0,25-0,50).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют ферросиликобор, содержащий, мас.%: 60-65 Si и 0,5-2,0 В.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к области металлургии, в частности к оборудованию для внепечной обработки жидкого металла в ковше, и могут быть использованы для ввода в жидкий металл алюминия в виде проволоки и других добавок в составе порошковых проволок.
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке стали порошкообразными реагентами. Проволока содержит стальную оболочку и порошковый наполнитель, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%: кальций 26-55, кремний 31-65, алюминий не более 3,0, углерод не более 2,0, фосфор не более 0,05, марганец не более 1,0, хром не более 0,5, железо - остальное.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу производства трубной стали. Способ включает модифицирование металла кальцием после перегрева металла, содержащего не более 0,003 % серы и не более 0,01 % алюминия, над температурой ликвидус не менее 120°С, и длительной, не менее 20 минут, продувки металла аргоном в условиях вакуума.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при внепечной обработке жидкой стали. Проволока состоит из стальной оболочки и наполнителя, содержащего металлический кальций, а в качестве шлакообразующего материала используют один или несколько компонентов из группы, включающей доломитизированную известь, обожженный доломит, материалы цементного производства, плавленый рафинировочный шлак, плавиковый шпат, хлорид кальция, хлорид натрия, при следующем соотношении компонентов наполнителя, мас.%: кальций металлический 25-55, шлакообразующий материал остальное.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке стали проволокой с порошковым наполнителем. Наполнитель порошковой проволоки содержит, мас.%: барий 5-28, кальций 1-30, кремний 30-65, алюминий 0-5, железо остальное.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к ферросплавному производству, и может быть использовано в сталеплавильном производстве для микролегирования и раскисления металлического железоуглеродистого расплава бором.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам внепечной обработки стали кальцием. Сталь выпускают из сталеплавильного агрегата в ковш, подавая в него раскислители, легирующие и шлакообразующие материалы, а также кальцийсодержащий материал, и продувают нейтральным газом.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству низкокремнистой стали с внепечной обработкой и разливкой на установках непрерывной разливки стали.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству коррозионностойкой стали с внепечной обработкой и разливкой на установке непрерывной разливки.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к раскислительным рафинировочным смесям при внепечной обработке металла на агрегате печь-ковш. В качестве материала, содержащего CaF2, используют флюс следующего состава, мас.%: 23-43 MgO, 25-45 Al2O3, 10-20 SiO2, 5-10 CaO и 2-7 CaF2.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к способам обработки жидкого металла в ковше. В способе осуществляют выпуск плавки из сталеплавильного агрегата, ввод раскислителей и жидкого шлака предыдущей плавки. Во время слива металла из сталеплавильного агрегата в стальковш производят присадку кремний и марганецсодержащих ферросплавов в количестве до 80 кг/т стали, после окончания слива металла на него осуществляют слив жидкого шлака предыдущей плавки в количестве 0,5-32,0 кг/т стали, затем производят обработку металла на установке печь-ковш, во время которой присаживают карбид кремния и карбид кальция в количестве 0,5-2,5 и 0,2-0,6 кг/т стали соответственно и обеспечивают соотношения в стали: [Mn]/[Si]≥3 и [Mn]/[S]≥20, где [Мn], [Si], [S] - содержание марганца, кремния и серы в металле,соответственно, %. Изобретение позволяет снизить себестоимость производства стали при сохранении ее качества. 1 табл.

Изобретение относится к области черной металлургии, в части производства особонизкоуглеродистых сталей с внепечной обработкой и разливкой на установках непрерывной разливки стали. Способ включает выпуск металла в сталь-ковш, который осуществляют при температуре металла не менее 1630°C, вакуумное обезуглероживание проводят в течение 15-20 мин, при давлении в вакуум-камере менее 0,2 кПа, после чего повышают давление в вакуумкамере до не менее 20 кПа, затем присаживают алюминий совместно с известью в количестве, обеспечивающем получение содержания в металле алюминия не менее 0,01% и основности шлака 0,8-1,4, после чего, не менее чем через 2 мин, присаживают алюминий из расчета получения его в металле не менее 0,04%, производят легирование металла и осуществляют обработку металла кальцием в количестве 0,1-0,35 кг кальция на тонну металла, после чего сталь-ковш подают на разливку. Изобретение позволяет исключить затягивание погружных и разливочных стаканов при разливке стали за счет снижения количества неметаллических включений, а также обеспечивает увеличение выхода годного металла за счет большего количества слябов, разлитых в стационарных режимах без резкого перепада скорости разливки и значительного колебания уровня металла в кристаллизаторе. 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам смесей для легирования и модифицирования сталей, используемых для производства литых изделий высокой эксплуатационной надежности для работы техники, железнодорожных вагонов в сложных низкотемпературных климатических условиях. В составе модифицирующей смеси используют азотированный титаносодержащий сплав и нитрид силикокальция, полученных самораспространяющимся высокотемпературным синтезом (СВС), при следующем содержании компонентов, мас.%: азотированный титансодержащий сплав 30-95, нитрид силикокальция 5-70, при этом смесь содержит химические элементы в количественном соотношении, мас.%: титан 18-65, кремний 2-32, кальций 1-18, алюминий 3-10, азот 7-20, железо - остальное. В качестве титансодержащего сплава используют ферротитан или отходы титанового производства в виде шлака огневого реза титана и его сплавов. Изобретение позволяет повысить надежность литых несущих деталей при низкотемпературных условиях эксплуатации и живучесть модифицирующей смеси в ковшах большой емкости, а также улучшить литейно-механические свойства стали, т.е. понизить пористость, повысить трещиноустойчивость и дисперсность дендритной литой структуры. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу производства ниобийсодержащей стали. Cпособ включает выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск металла в сталь-ковш. Обеспечивают толщину слоя шлака в сталь-ковше не более 200 мм и подают металл на установку печь-ковш для внепечной обработки. Во время внепечной обработки металла на установке печь-ковш вводят феррониобий в стальных емкостях, содержащих феррониобий в количестве 5-25 кг, фракционным составом не более 4 мм при общем расходе феррониобия 0,01-1,0 кг на тонну металла. Во время присадки феррониобия поддерживают содержание FeO в шлаке не более 2,0 % и осуществляют продувку металла аргоном с расходом 150-2000 л/мин. Использование изобретения обеспечивает повышение степени усвоения ниобия в металле. 2 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству качественных сталей с внепечной обработкой. В способе осуществляют выпуск металла в сталь-ковш при температуре металла не менее 1680°C в течение не менее 4 мин, во время выпуска присаживают кальцийсодержащие шлакообразующие материалы в количестве не менее 2,8 кг/т стали и марганецсодержащие ферросплавы в количестве не более 7 кг/т стали, затем в течение 7-15 мин производят вакуумирование металла, после чего осуществляют ввод алюминия до его содержания в металле в количестве 0,04-0,06%, легирование кремний- и марганецсодержащими ферросплавами в количестве 5-20 кг/т стали, затем на установке печь-ковш проводят нагрев металла до температуры 1620-1650°C, производят ввод кальцийсодержащих шлакообразующих материалов в количестве 1-2 кг/т стали, после чего осуществляют повторное вакуумирование металла в течение 13-18 мин, а затем выполняют окончательное легирование металла и его обработку кальцийсодержащим реагентом в количестве 0,05-0,3 кг/т стали. Изобретение позволяет снизить содержание неметаллических включений и газов при гарантированном получении в стали углерода менее 0,06%. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения стали с низким, менее 0,035 вес.%, содержанием углерода. Способ включает следующие этапы: доведение жидкой стальной композиции в сталеплавильной печи до температуры выпуска, заданной для обессеривания, выпуск в ковш неуспокоенной жидкой стальной композиции с уровнем кислорода примерно от 600 до 1120 ppm, подачу шлакообразующего соединения в ковш для образования шлаковой корки на жидкой стальной композиции в ковше, перемещение жидкой стальной композиции в ковше в вакуумный дегазатор, обезуглероживание жидкой стальной композиции в вакуумном дегазаторе при разрежении ниже 650 миллибар, транспортировку жидкой стальной композиции в ковше в металлургическую ковшовую печь и раскисление жидкой стальной композиции, возвращение после раскисления в вакуумный камерный дегазатор для обессеривания и дегазации жидкой стальной композиции и разливку жидкой стальной композиции. Использование изобретения обеспечивает снижение износа футеровки и повышение производства стали. 17 з.п. ф-лы, 16 ил., 8 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве марганецсодержащей стали с использованием в качестве легирующих - оксидных марганецсодержащих материалов. В способе по первому варианту - во время выпуска металла из сталеплавильного агрегата, до наполнения сталеразливочного ковша на 0,2 его высоты, присаживают алюминий в количестве 1-6 кг/т стали, а до наполнения ковша на 0,3 его высоты - известь в количестве 1-6 кг/т стали, затем осуществляют присадку оксидного марганецсодержащего материала в количестве 1-35 кг/т стали, на шлак производят присадку алюминия фракционным составом не более 60 мм в количестве 1-3 кг/т стали, обеспечивают основность шлака в диапазоне 1,8-6 и толщину шлака не более 150 мм. По второму варианту - во время выпуска металла из сталеплавильного агрегата, до наполнения сталеразливочного ковша на 0,3 его высоты, присаживают известь в количестве 1-6 кг/т стали, после этого присаживают марганецсодержащий материал и алюминий фракционным составом не более 60 мм в количестве 1-35 и 2-7 кг/т стали, соответственно. По третьему варианту - во время выпуска металла из сталеплавильного агрегата, после наполнения сталеразливочного ковша на 0,3 его высоты, присаживают первую порцию марганецсодержащего оксидного материала в количестве 5-15 кг/т стали, затем присаживают алюминий фракционным составом не более 60 мм в количестве 3-8 кг/т стали, после этого присаживают вторую порцию марганецсодержащего оксидного материала в количестве 5-20 кг/т стали и известь в количестве 3-8 кг/т стали, затем производят присадку кремнийсодержащего материала в количестве до 20 кг/т стали. Изобретение позволяет снизить содержание неметаллических включений в стали и повысить степень извлечения марганца при легировании стали оксидными марганецсодержащими материалами. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 пр., 1 табл.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали с повышенным комплексом служебных свойств. В способе осуществляют расплавление шихтовых материалов в печи с получением легированного хромом и никелем расплава полупродукта, который переливают в ковш и подают в агрегат аргонно-кислородного рафинирования и осуществляют обезуглероживание расплава до содержания углерода не более 0,02% с последующей передачей ковша на установку печь-ковш, где осуществляют раскисление и легирование до получения заданного химического состава стали. Легирование осуществляют последовательно путем введения в расплав стали азота в количестве 0,08÷0,30% от массы расплава и мишметалла количестве 0,05÷0,35% от массы расплава. Изобретение позволяет повысить прочность при сохранении пластичности в используемых коррозионно-стойких низкоуглеродистых хромоникелевых сталях типа 18-10-11, что обеспечивает уменьшение веса сварных конструкций, увеличение надежности работы и срока их службы, а также снизить потери металла при производстве металлопродукции за счет повышения технологической пластичности при горячей деформации. 1 з.п. ф-лы, 2 пр., 3 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства нетекстурированной электротехнической листовой стали. Способ включает процесс вакуумного рафинирования (RH), причем процесс RH включает последовательное проведение стадии обезуглероживания, стадии раскисления алюминием и стадии добавления кальциевого сплава, при этом отношение промежутка времени между моментом времени для добавления алюминия на указанной стадии раскисления алюминием и моментом времени для добавления кальциевого сплава на указанной стадии добавления кальциевого сплава к промежутку времени между моментом времени для добавления алюминия на указанной стадии раскисления алюминием и конечным моментом времени процесса рафинирования RH составляет 0,2-0,8. Изобретение позволяет улучшить магнитные свойства нетекстурированной электротехнической листовой стали за счет добавления кальциевого сплава и обеспечивает контроль формы и количества включений без влияния на нормальный цикл обработки процесса рафинирования. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 пр., 4 табл., 4 ил.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве низкоуглеродистых сортов феррохрома. В способе используют шихту в виде гомогенезированной смеси измельченных материалов при соотношении (%): хромового концентрата, извести и ферросилиция 75% (45-44):(40-44):(15-12) соответственно, производят выпуск феррохрома из электропечи при содержании углерода 0,08-0,20% и его вакуум-кислородное обезуглероживание в ковше до содержания углерода 0,03-0,01%. При этом при содержании углерода в интервале 0,08-0,20% феррохром сначала продувают сверху газообразным кислородом с расходом 0,3-0,7 м3/(т·мин) при остаточном давлении в интервале 6,70-1,33 кН/м2 до получения [С]=0,05-0,06% и температуры 1720-1760°С, затем продувку кислородом прекращают, остаточное давление понижают до 0,130-0,067 кН/м2 и феррохром обезуглероживают без кислородной продувки до получения 0,03-0,01% [С]. Изобретение позволяет гарантированно снижать содержание углерода в получаемом феррохроме до 0,03-0,01% без существенного окисления хрома, а также снизить расход электроэнергии и получать более стабильное от плавки к плавке содержание хрома в феррохроме. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 пр.
Наверх