Сплав для раскисления и легирования стали

 

on исАни йбgg БРЕТЕН ИЯ

Союз Советски в

Социалистических

Республик

72459 l (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.08.77 (2I ) 2519713/22-02 (51)M. Кл.

С 22 С 35/00 с присоединением заявки,%

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и отврытий (23) Приоритет (д) уды, 669 15 74 782 292

-198 (088.8) Опубликован6 30.03.80.Бголлетеиь .% 12

Дата опубликования описания 02.04,80

В. N. Бреус,и С. И. Ябуров (72) А вторы изобретения

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии

И П Ба ина (7I) Заявитель (54) СПЛАВ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ И ЛЕГИРОВАНИЯ

СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сплавам, предназначенным для раскнсления и легирования стали..

Обеспечение высокой производитель-. ности современных сталеплавильных аг 5 регатов и повышение качества стали воэможно на основе стандартизации технологии плавки,, получения стандартного ниэкоуглеродистого полупродукта в плавильном агрегате и доводки его по химическому составу присадкой раскислителей и легируюших вне печи. Использование твердых ферросплавов связано со значительными теплопотерями, большим угаром раскислто» j телей и легируюших и неравномерным распределением элементов в массе метал ла, т.е, с ухудшением качества стали, Эти недостатки в значительной мере устраняются при использовании жидких комплексных сплавов, Как показывает практика, в этом случае улучшается усвоение сплавов металлом, снижаются безвозвратные потери ценных элементов, улучшается качество стали.

Известен сплав (1 1 для раскнсления и легирования стали следуюшего состава, вес, %:

Кремний 10,6-16,0

Ванадий 10, 3-1 2,7

Марганец 6,4-8,8

Титан 0,8-1,4

Хром 2,4-3, 3

Углерод 1, 1-1,6

Железо

3 и примеси Остальное

Однако сплав имеет низкое содержа« ние углерода, в связи с чем использование его для получения среднеуглеродистой стали из стандартного полупродукта возможно только совместно с науглероживаюшими добавками, вводимыми в металл, Кроме того, сплав содержит титан, который в ряде случаев оказывается нежелательным компонентом, ухудшаюшим некоторые специальные свойства стали.

3 72

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является сплав (2) для раскисленич и легиро| ания следу|ошего состава, вес, %:

Марганец 30»60

Угле род 5-8

Ванадий 3-1 5

Кремний О, 1-5

Железо Остальное

Однако сплав имеет низкое содержание кремния и высокое содержание марганца.

При использовании его для раскисления и легирования стали требуется дополнительный ввод в металл кремнийсодержаших добавок, а высокое содержание мар ганца ограничивает количество вводимого сплава, в связи с чем науглероживание металла оказывается недостаточным и требуется дополнительный ввод в металл углеродсодержаших материалов,, Цель изобретения - разработка сплава, обеспечивающего легирование и раскисление стандартного малоугперодистого полупродукта, выплавленного, например в кислородном конвертере, до получения . среднеугперодистой легированной стали, экОНОмия раскислителей и легируюшиху и улучшение пластичности стали.

Достигается эта пель тем, что предлагаемый сплав для раскисления и легирования стали содержит компоненты в следующем соотношении, вес,%: .

Марганец 10Э 3-209 0

Кремний 5,0-10,0

Ванадий 1, 5-5,0

Углерод 4, 25-9,8

Железо Остальное

В сплаве допускают присутствие следующих примесей, вес. %; сера до 0,1, фосфор до 0,3, алюминий до 0,5, хром до 0,5, магний до 0,2, кальций до 0,2, прочие примеси и случайные элементь|, не" изменякнпие свойств сплава, в сум» марком количестве до 2%.

Сплав получают любыми известными методами, обеспечивающими заданный состав. Для обработки стали предпочтительно используют сплав в жидком виде.

В этом случае его получают, например в индукционной печи, путем сплавления шихты, составленной из чу| уна Или стали, и материалов, содержащих марганец кремний и ванадий (например, ферромарганца, силикомарганца, феррованадия, ферросиликованадия и т,п.). При недостатке углерода в шихту добавляют углеродсодержаший материал (уголь, кокс, 459 1 4 пек, карбид кальция, карбид кремния, графит, и т.п.), Рекомендуется использование сплава по следующей схеме.

После получения жидкого сплава в сталеплавильном цехе его сливают из печи в сталеразливочный ковш непосредственно или с помощью передаточного ковша, В ковш со сплавом принимают стандартный маноуглеродистый полупродукт, выплавленный в конвертере, Сплав предназначен для раскисления и легирования углеродистых, низко- и среднелегирбванных марок стали, содержащих 0,20-0,50% углерода, например

20-50 ХМФА, 20-45 ХН2МФЛ и т,п.

Подавляющее большинство указанных марок стали содержит, "Ь; марганец

Оу40-Ою80з кремний Оь17 Оь37, вана дий 0,10-0,20.

B индукционной печи выплавляют спла вы предлагаемого и известного состава (см. табл. 1).

Пример 1. Жидкий сплав

25 (табл. 1, сплав 1) получают в индукционной печи сплавлением шихты, состоящей из ферромарганпа, ферросилиция, феррованадия и электродного боя.

В другой печи выплавляют 60 кг

30 стального полупродукта, содержащего, вес. %: углерод 0,10; марганец 0,16; хром 1,05; никель 1,35; молибден 0,23; сера 0,018; фосфор 0,01 5; кислород

0,0125; железо - остальное. 2,4 кг сплава при 1370 С сливают в подогретый сталеразливочный ковш, в который затем сливают 60 кг -стального полупроо дукта, нагретого до 1650 С. Металл в ковше перемешиваю г и разливают в излож40 ницы на слитки массой по 10 кг.

Химический состав готовой стали приведен в табл, 2 и соответствует стали марки 45ХН2МФА. Угар элементов сплава составляет, %: марганец 8, кремний

13,5, ванадий 5,5. Из слитков отковывают прутки диаметром 20 мм, изготов ляют образцы, которые подвергают механическим испытаниям, После закалки от ЯбО С в масло и отпуска при 460ОС с последукчпим охлаждением в масле механические свойсч ва стали соответствуют требованиям стандартов (табл, 3, плавка 1}.

Пример 2. Жидкий сплав (табл, 1, сплав 2) получают в индукционной печи сплавлением шихты, состоящей из ферромарганца, 45%-ного ферросилиция и фер. рованадия.

1 6 ет, %: марганец 18, кремпий 12, ванадий 9. Механические свойства в отковках диаметром 20 мм после дпойпой о . о закалки от 880 С ои от 780 С в масло и отпуска при 180 С соответствует тре бованиям стандарта (табл. 3, плавка 3).

Пример 4, Жидкий сплав 4 получают методом сплавления в индукционной печи шихты, состоящей из ферромарганца, феррованадия и кокса, В индукционной печи выплавляют

30 кг стального полупродукта состава, вес, %: углерода, О, 1 2 марганца, 1, 1. 5 хрома, 0.,026 серы, 0,016 фосфора, 0,0155 кислорода, железо - остальное. о

0,54 кг сплава при 1370 С сливают в подогретый сталеразливочный ковш, Кроме того, для обеспечения марочного состава стали по кремнию в ковш вводят

0,18 кг 45%-ного ферросилиция.

На сплав сливают 30 кг полупродукта, о имеющего температуру 1630 С, металл перемешивают и разливают в изложницы на слитки массой по 10 кг. Химический состав готовой стали марки 20ХФА при веден в табл. 2 (плавка 4), Угар элементов составляет, %: марганца 26,5, кремния 34, 5, ванадия 1 5, 5.

В табл. 3 приведены механические свойства полученной стали, 72459

Таким образом, использование жидкого сплава предложенного состава позволяет получать сталь широкого марочного соста ва из стандартного малоуглеродистого полу продукта, стандартизовать технологию плавки в сталеплавильных агрегатах, особенно в кислородных конвертерах, снизить угар элементов - раскислителей и легирую ших, улучшить качество стали, в частности, ее пластичность, за счет уменьшения угара элементов получить экономический эффект при производстве 1 млн, т стали в год более 200 тыс. руб.

Та бл ица 1

Химический состав сплавов, вес.%

Состав сплавов, вес. %

Компоненты

Углерод

Марганец

Кремний

Ванадий

Железо и примеси

Й*й .-*

7,5

36,0

4,25

14,4

10,0

9,8

20 0

10,3

2,0

5,0

7,8

11,0

5,0

3,1

43,5

68,25

67,1

В другой печи выплавляют 60 кг стального полупродукта, содержащего, вес. %. углерод 0,05; марганец 0,07 сера 0,026; фосфор 0,0l,5; кислород

0,0185, железо - остальноео 5

2,4 кг сплава при 1350 С сливают в подогретый сталеразливочный ковш, в который ачтем сливают 60 кг стального о полупродукта, нагретого до 1620 С.

Металл в ковше перемешивают и раз ливают в изложницы на слитки по 10 кг, Химический состав готовой стали приведен в табл. 2 (плавка 2) и соответствует стали 30, модифицированной ванадием.

Содержание кислорода в стали 0,0053%.

Угар элементов сплава составляет, %: марганец 1 5,5, кремний 10,5, ванадий усвоился полностью.

В отковках диаметром 20 мм после о 20 закалки от 890 С в воде и высокотем.» о пературного отпуска при 500 С сталь имеет высокие прочностные свойства при достаточном запасе пластичности (табл, 3, плавка 2).

Пример 3. Жидкий сплав (табл. 1, сплав 3) получают в индукционной печи сплавлением шихты, состоящей из ферромарганца, 45%-ного ферросилиция и феррованадия. зо

В другой печи выплавляют 30 кг по лупродукта, имеющего химический состав„ вес. %: углерод 0,06; марганец 0,05g хром 1,02; сера 0,026; фосфор О>015> кислород 0,0160 железо - остальное. о 35

1,2 кг сплава при 1380 С сливают в нагретый сталеразливо шый ковш и на него сливают 30 кг стального полупро дукта, имеющего температуру 1630 С.

Металл в ковше перемешивают и разлива- go ют в изложницы на слитки массой по

10 кг.

Химический состав готовой стали сооч ветствует марке 20 ХФА (табл. 2, плавка 3). Угар элементов сплава составлю 4

3 4 (известный) 7 724591 8

Та блица

Химический состав стали (вес. %}, полученнОй при использовании сплавов для раскйсления и легирования

Углерод

Марганец

0,19

0,20

0,28

0,47

0,50

0,59

0,72

0,51

0,20

0,ЗЗ

0,023

0,019

0,25

0,020

0â012

0,17

Кремний

Сера

Фосфор

Хром

Никель

Молибден

Ванадий

0,025

0,018

0,024

0,018

0 97

0,91

0,96

1>32

0,22

0,11

0,0055

20ХФА

0,05

0,11

0,18

0,0047

45ХН2МФА

0,0058

20ХФА

0,0053

Кислород

Марка стали

Та блица 3

Меканические свойства полученной стали

Предел прочности, кг/мм

92,1

82,8

81,1

Предел текучести, кг/мм

137

75,1

62,1

Относительное удлинение, 7;

21,9

7,4

1 317

12,2

Относительное сужение, 9о

45,6

53,5

51,4

53,1

Ударная вязкость, кг.м/см

11 3

5,1

9,7

8,9

П р и м е ч а н и е . Ha 4 плавку кроме указанного в табл, 1 сплава добавлен

45- lный ферросилиций.

72459 1

Ванадий

Углерод

Железо

1,5-5,0

4, 25-9 8

Остальное

Составитель Т. Платицина редактор С. Тараненко Тсхред О. Андрейко Корректор II. Г,тец

Заказ 799/8 Тираж 694 Подписное

Ш1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Сплав для раскисления и легирования стали, содержашийся марганец, кремний, ванадий, углерод и железо, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью получения среднеуглеродистой стали из стандартного малоуглеродистого полупродукта, экономии раскислителей и легируюших и улучшения пластичности стали, он содержит компоненты в следуюшем соотношении, вес. %:

Марганец 10,3 20,0

Кремний 5,Î-10,0

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1; Комплексные сплавы для легирования, раскисления и модифпцирования.

10 Каталог. М., "Черметинформация", 1973, с. 12.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 396410в С 22 С 35/00е 1971