Способ модифицирования стали

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюв Севетснни

Сецнавнатнчесннк

Реепубввп (ii) 631543 (63) Дополнительное к авт. свих-ву— (22) Заявлено 0605.77 (23) 2482745/22-02 с присоединением заявки % (23) йриорнтет (43) Опубликовано 05.11.78.Бюллетень,%41 (И) М. Кл.

С 21 С 7/00

В 22 D 27/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (533 УДК 621.745 (088.8) (45) Дата опубликования описания 10.1178 (72) Авторы С.В.Климов, В.A.Càëàóòèí, A.Ô.Kàáëóêîâñêíé, Б.Я.Валдаев, НЗОбрЕтЕННя Д.М.Макаров, О.Е.Молчанов, В.И.Панин, Э.В.Ткаченко и В.Е.Буланкин

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно(у ) ЗаяВНтЕЛЬ исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина

СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СТАЛИ (54) Изобретеиие относится к черной металлургии, конкретнее к проиэводсаву электротехнических, конструкционных, низколегированных и легированных сталей, в частности к их модифнцнрованию.

Известны способы модифицирования стали за счет введения в ее состав кальция, магния, церия, лантана и других модификаторов с целью глобу» ляризации неметаллических включений и получения за счет этого оптимальных электротехнических и механических свойств металла. Модификаторы вводят в печь или в ковш Я .

lS Недостатками известных способов модифицирования стали являются: низкое усвоение иэ-эа окисления модификаторов, в частности кальция, магния, церия, лантана в процессе выпуска металла из печи и разливки; ввод десульфураторов в спокойный металл, следствием чего является низкая степень модифицирования и ее неравномерность по объему металлат с целью перемешивания и, таким образом, повышения степени использования-модификаторов приходится дополнительно обрабатывать металл газом или вакуумом ограниченная площадь контакта модификатор-металл, следствием чего являются низкие скорости обменных реакций, даже при вводе модификаторов через вентильно-погруженные фурмы В ковш.

В последнем случае обрабатывается лишь околофурменный объем металла, поскольку время диффузии, например, кальция из околофурменных слоев в слои, прилегающие к стенке 100-тонного ковша составляет несколько часоа.

Между тем разливка металла на

УНРС или в изложницы является самым эффективным моментом технологической цепочки производства стали с точки зрения перемеи ивания стали и воэможности создания условий для почти полного отсутствия последующего окисления высокоактивных модификаторов.

Известны способы раскисления стали н изложнице алюминием или ферроалюминием C2j .

Раскисление стали в изложнице сопряжено с трудностью равномерного распределения алюминия по слитку спокойной стали. Введение известным способом модификаторов при разливке не позволяет равномерно модифицировать сталь и приводит к получению

631543 различных. свойств металла от верха и низа слитка и низкому усвоению модификаторов иэ-за окисления.

Извес ген способ раскисления стали ферроалюминием, при котором 1-80% количества ферроалюминия вводят в металл после образования корочки слитка, а остальное после наполнения изложницы (2) . Такой способ ввода, например, высокоактивных модификатоРов приводит к низкой эффективности из-эа их окисления за счет кислоро- )О да и кислородсодержащих газов и паров в изложнице и неравномерного

Распределения модификаторов по телу слитка.

Целью изобретения является повышение степени использования модификаторов и выхода годной стали.

Цель достигается эа счет ввода порошкообраэного модификатора в потоке нейтрального или восстановитель- 20 ного газа в струю металла в изложнице с непрерывно изменяющейся скоростью подачи порошка в. начале разливки 4,С-30,0 кг/мин до 2-20 кг/мин в конце при расходе газа в начале Разливки 15«4О нм /час и 6-25 нмз/час, в конце для создания избыточного давления, равного 0,5-.10 мм вод.ст. в изложнице. В качестве газа может быть использован аргон, азот, природный газ, водород.

Введение модификаторов при раэ" ливке позволяет значительно повысить их усвоение за счет исключения окисления струи. Создание в изложнице инертной или восстановительной ат- 85 мосферы позволяет предохранить металл от окисления, а избыточное давление 0 5-10 мм вод.ст. обеспечивает вывод из зоны реагирования свободного пространства изложницы вред- 40 ных продуктов взаимодействия, например, СО, СО, ЬО, а также паров окислов металлов с более низкой -расМислительной способностью, чем у модификаторов,таких, например, как 45

FeO, NnO, являющихся окислителями по отношению к модификаторам.

Избыточное давление 0,5-10 мм вод. ст. является оптимальным, поскольку при его уменьшении происходит проникновение кислорода воздуха в зону струи и зеркала металла„ а также неполное удаление продуктов реакции, .при увеличении — неоправданно повышенный расход газа.

Ввод модификатора с повышенной скоростью 4,0 30,0 кг/мин в начале разливки позволяет модифицировать первые порции металла несколько более сильней, чем последующие, поскольку воздействие остаточного кис- 60 лорода на первоначальные небольшие объемы более интенсивное (остаточный кислород в объеме изложницы, абсор, бированные газы на поверхности, более длинная струя металла, и т.д.), t

В процессе разливки при уменьшении свободного объема изложницы, уменьшении высоты струи металла, увеличе- нии объема жидкой стали происходит выравнивание степени модифицирования металла. Последнему помогает также по мере Разливки (в,первой полонине) более интенсивное перемешивание эа счет струи металла.

Скорость ввода модификатора 230 кг/мин обеспечивает полное модифицирование стали известными модификаторами и согласуется со временем наполнения изложниц различной емкости (до 100 т) и степенью оптимального модифицирования указанных выше сталей.

Ниже даны варианты осуществления способа.

Вариант 1. Иеталл в ковше раскисляют алюминием в количестве 0,4 кг/т.

При разливке стали 17Г2АФ в 13 т изложницы в течение 4 мин разливки вводят 95 кг порошкообразнаго ферросиликокальция в потоке аргона со скоростью 30; 25; 20 и 20 кг соответственно в первую, вторую, третью и четвертую минуты разливки. Расход аргона соответственно устанавливается равным 251 20; 15; 15 нм /час.

Поддерживают избыточное давление газа в свободном объеме изложницы (сумма порциональных давлений, аргонас СОр СО и p.) Равным 0,51,5 мм вод.ст.

Вариант 2; После выпуска из печи электротехнической стали ЗР-0100 ее раскисляют алюминием О,3 кг/т. При разливке в 13 т. изложницы в течение

3 мин вводят порошкообразиый магний со скоростью 10; 7 и 5 кг соответственно в первую, вторую и третью минуты в потоке природного газа с расходами s течение 3 мин равными соответственно 35; 30 и 25 имз/час нри избыточном давлении в свободном пространстве .изложницы, равном 2,0

3,0 мм вод.ст.

Вариант 3. После выпуска нержавеющей стали иэ 100 тонной печи ее раскисляют алюминием 0,5 кг/т ° При разливке в изложницу в течение 5 мин в струю аргона вводят порошкообразный ферробор со скоростью 10; 8; б и

5 кг соответственно в первую, вторую, третью, четвертую и пятую минуты с расходом аргона соответственно 30;

25; 20; 20; 20 нм 3/час при избыточном давлении в свободном объеме изложницы — 7,5-10 мм вод.ст.

Указанные приемы позволили на опытных плавках получить повышенную степень модифицирования стали. Количество неметаллических включений глобулярной формы составило 92-963 против 60-65% при обычной технологии, что позволило уменьшить разброс значений ударной вязкости стали 17Г2АФ при температуре минус 60 на 12-23%

631543

Формула изобретения

Составитель И.Чепнкова

Техред Л.Алферова Корректор Н.Ковалева

Редактор Е.Братчикова

Заказ 6290/27 Тираж 674 Подпис ное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР о делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 и поднять среднее значение ударной вязкости с 6,5 кгм/см до 12,2 кгм/см

Выход годных листов при этом повысил. ся на 9%, а выход высших марок стали ЭР0100 на 14%.

Способ модифицирования стали, включаюший предварительное раскислеwe металла в ковше, ввод модификатора и газа в изложницу, о т л и ч аю ц и и с я тем, что, с целью повышения степени использования модификаторов и выхода годной стали, ско" рость ввода порошкообразного модифн» катора непрерывно изменяют в процессе разливки, уменьшая к концу разливки с 30 до 2 кг/мин, а расход rasa с 40 до 6 нм /час и поддерживают в процессе модифицирования избыточное

5 давление в свободном пространстве изложницы, равным 0,5-10 мм вод.ст.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Ю 495362, кл. С 21 С 5/52, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР в 433952, кл. В 22 Э 7/00, 1972 °