Способ обработки стали и устройство для его осуществления

 

Союз Советскив

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (ii) 882416

К ПАТЕНТУ (63) Дополнительмый к патенту (22) 3 >s>®Н< 03.10.79 (21)2822002/22-02 (51)М. Кл.з

С 21 С 5/56 (23) Приоритет = (32) 0410.78

Государственный комитет

СССР но делам изобретений. и открытий (33) ВНР (31) Ч А-1535

Опубликовано 15.11816юллетеиь М 42

Дата опубликования описания 1511.81 (53) УДК 621.365.

° 91(088. 8) (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Иштван Тамаш, Лайош Тамаш, Дьюла KHBKII и Антал Калдор (ВНР) Иностранная фирма

" Вашипари Кутато Интеэет ". (ВНР) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ CTAJIH И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ные включения, отделившиеся в процессе полиморфного превращения,из-за все более снижающейся растворимости в пересекаюдптхся с энергетической точки зрения местах (поры, границы зерен, дислокация); онн остаются в металле при комнатной температуре.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ и устройство для его осуществления, включающее выплавку стали в вакууме, рафинирование и последующую разливку в устройстве, содержащем камеру, крышку, тигель, вакуумную систему. и пульт управления (1).

Цель изобретения — улучшение структуры и уменьшение содержания включений.

Цель достигается тем, что согласно способу обработки стали, включающему выплавку стали в вакууме, рафинирование и последующую разливку, выплавку стали производят при давлении в камере 2-6 атм с введением сплава, содержащего кальций и/или магний с последующим удалением их из расплава при разрежении 10-10 Topp.

Изобретение касается способа и устройства для уменьшения содержания включений в сталях, а также для улучшения их структуры.

Для удаления включений пригодны все те сплавы, .из которых в процессе удаления включений образуются нерастворимые включениИ с меньшим удельным весом, чем в стали, и растворимые при более низкой температуре. При удалении включений применяются такие . способы, которые требуют всплывания включений.

В течение процесса разливки, которая следует за удалением включений, охлаждают расплав металла, а во время охлаждения выявляются вторичные включения вследствие постоянного изменения констант равновесия. Уда- 2() ление вторичных включений является более тяжелой процедурой, чем первичных, и их полное удаление является практически невозможным.

В области ликвидуса и солидуса 25. (в двухфазовой области жидкое + твердое ) невозможно удалить оставшиеся третичные включения из-за сегрегации включений, застревающих вдоль границ кристалла, а также четвертич- 30

Й ож еф, -Кннди---, ЩЯ  г ., >

882416

Сплав для удаления включений вво« дится в расплав металла через, фурму с помощью нейтрального газа

В качестве нейтрального газа применяется аргон.

Устройство для осуществления способа снабжено инжекторным блоком с фурмой, где камера соединена с вакуумной системой, а инжекторный блок с блоком давления.

Камера снабжена предохранительным вентилем, а для ввода фурми камера снабжена сальником.

Были проведены опыты по восстановлению включений таким образом, чтобы восстановительный материал наводился на расплав стали и вводился, через Фурму с инертным газом и при применении вакуума.

Наилучшие результаты достигаются при применении фурмы с инертным газом. Восставновление проводят таким образом, чтобы можно было удалять включения в виде сплава с помощью вдувания инертного газа в расплав стали, и только после этого производят обработку в вакууме. Содержание кислорода, серы, а также водорода в стали стало ниже, чем прежде.

Включений, содержащих окись магния и окись кальция, очень мало,хотя зосстанавливаемый сплав содержит магний и кальций в значительных количествах. Большая часть включений находится не на границе кристаллов, а внутри кристаллов, и включения имеют маленькие размеры. ХорошФй была также структура стали.

Последующие исследования показали, что лучший результат может быть дос« тигнут при проведении восстановления с помощью сплавов, содержащих магний и кальций под давлением. В заключение сталь обрабатывают в вакууме.

На фиг.l и 2 показаны диаграммы, поясняющие восстановительную способность кальция и магния. Восстановительная способность кальция и магния возрастает с повы« шением давления, в то время как с помощью вакуума она может быть снижена.

Восстановительная способность кальция и магния в случае восстановления при 1600 С и давлении 1 атм.

Существо способа состоит в том, что сталь восстанавливают с помощью сплава с содержанием кальция и/или магния под давлением. После окончания восстановления созданием вакуума внесенный кальций и/или магний почти полностью выводим иэ стали.

B ходе восстановления восстановительная способность кальция и магния возрастает с повышением давления, в то время как при создании вакуума она не снижается, что объясняется тем, что сталь,под давлением и при температуре восстановления может растворить больше кальция и магния, в то время как при воздействии вакуума кальций и магний испаряются иэ стали, так как с изменением давления меняется и температура кипения. >

Пример. Получение глубоковтянутой мягкой стали, которая содержит 0,1-0,2 % карбона, 0,4-0,6 %. марганца, 0,05-0,1% кремния, 0,040,1 Ъ алюминия, максимально 0,15 8

Фосфора и максимально 0,15 % серы.

Удаление включений (восстановление, удаление серы, деградация), ripoводится при 1600 С и под давлением

4 атм. Сплав для удаления включений содержит кроме железа еще 45 % крем (5 ния, 25 В алюминия и 4Ъ магния. Этот сплав для удаления включений вводится в расплав с помощью фурмы с аргоном. После того как произведено удаление включений, создается разрежеЩ ННе порядка 10 1 Торр. По этому способу в сплаве остается 70 ппм кислорода и О, 01 Ъ серы. После удаления включений аналогичные сплавы содержат обычно кислород в количестве

100-200 ппм и 0,012-0,015 Ъ серы.

Структура стали черезвычайно тонка (сечение по диаметру зерна 0,015 мм) .

Другой диаметр зерна аналогичных сплавов составляет 0,028-0,03 мм.

О Работа на удар стали, обработанной с помощью предлагаемого способа при 20 С составляет 16 кгс м/мм при 40 С - 6 кгс м/мм . Для стали, еобработанной с помощью традиционных способов, это значение составляет в общем 12-14 или - 3- 5 кгс м/мм ".

Предлагаемым спи".обом освобождаются от включений при 1640 С под давлением 4 атм. Состав сплава для удаления включений следующий, %

40 кремний 40 алюминий 20; кальций 15> магний 1,5; остаток - железо. Вдувание проводят также агроном с помощью

Фурмы; Разрежение после удаления включений составляет 10 Торр. Пара4 метры образованных таким образом сплавов следующие: содержание кислорода 10 ппм, содержание серы, . Ф0,008 %, размер зерна по сечению.

Ф,008 мм, работа на удар при 20 С

4 -19 кгс м/мм, при -40 С - 8 кгс м/мм из этих примеров видно, что содержание вторичных включений в каждом из сплавов, из которых удаляются включения с помощью предлагаемого способа, в значительной степени уменьшено и что структура стали становится лучше, причем улучшились так же механические свойства.

На фиг. 3 показано устройство, е0 служащее для реализации предлагаемого способа. устройство содержит камеру 1 для обработки, в которой расположен ковш

2, содержащий обрабатываемый cnnas, 65 Камера 1 для обработки может быть

882416 закрыта крышкой 3. На крышке 3 сяьятирован йнжекторный блок 4, в который помещен сплав для удаления включений. Инжекторный блок 4 снабжен фурмой 5. Камера 1 для обработки связана с вакуумной системой б. К иижекторному блоку 4 подключен блок

7 давления, который, с одной стороны, обеспечивает необходимое давление

1 для вдувания сплава и для удаления включений, а с другой стороны, дает воэможность проводить удаление включений под давлением. Блок 7 давления выполнен в виде колб, содержащих нейтральный газ, преимущественно аргон. Все обслуживание устройства может проводиться с пульта 8 управленйя

В данном устройстве предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Ковш Й, наполненный восстанайливаемой сталью, вводится с помощью крана в открытую камеру для обработ- 20 ки. Крышка 3 камеры 1 для обработки вместе с инжекторным блоком 4 накладывается сверху камеры для обработки. Камера 1 для обработки закрывается с помощью крышки 3. Затем с 25 помощью блока 7 давления начинается протекание газа через инжекторный блок 4, в то время как фурму 5 инжекторного блока 4 юпускают в расплав стали до соответствующей глубины,бла- 30, годаря чему камера для обработки закрывается сальником 9 íà фурме 5в На чинается дозирование с помощью инжекторного блока 4,наряду с поддержанием потока газа, благодаря чему давле- ние в камеру 1 для обработки возрастает до значения, установленного с помощью предохранительного вентиля

10, и сплав, содержащий кальций и/ или магний, вводится в сталь. Дозирование прекращается . Включается 4О система б для создания вакуума, с помощью которого давление в камере

1 для обработки устраняется постепенно, т.е. отдельными ступенями.

После этого кальций и/или магний, выделяется иэ стали. Обработку вакуумом прекращают, и если все еще нет вакуума,. вынимают фурму 5 инжектор-„ ного блока 4 из расплава стали и регулируют поток газа. Удаляют крышку gg

3 с камеры 1 для обработки. Поднимают с помощью крана ковш 2, наполненный обработанной сталью, из открытой камеры 1 для обработки и переносят его на разливку.

Персонал управляет процессом и контролирует его с помощью пульта 8 управления.

Весь цикл может быть выполнен эа

10-20 мин.

Таким образом, устранейие включений в стали по предлагаемому способу может проводиться черезвычайно эффективно и простота предлагаемого устройства, гарантирует реализацию способа с небольшими денежными затратами ° Содержание включений в-стали, полученной таким образом, существенно ниже, чем при известном способе, структура стали черезвычайно хорошая, механические свойства лучше, чем у стали, включения у которой удалены известным способом. формула изобретения

1. Способ обработки стали, включающий выплавку стали в вакууме, рафинирование и последующую разливку„ отличающийся тем, что, с целью улучшения структуры н уменьшения содержания включений, выплавку стали производят при давлении в камере 2-6 атм. с введением сплава, содержащего кальций и/или магний с последующим удалением их из расплава при разрежении 10 - 10 3Торр.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и .с я тем, что сплав для удаления включений вводят в расплав через фурму с помощью нейтрального rasa.

3. Способ по п.2, о т л и ч а ю— шийся тем, что в качестве нейтрального газа применен аргон.

4. Устройство для обработки стали, содержащее камеру, крышку, тигель, вакуумную систему и пульт управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что устройство снабжено инжекторным блоком с фурмой, камера соединена с вакуумной системой, а инжекторный. блок с блоком давления.

5. Устройство по п.4, о т л и ч аю щ е е с я тем, что камера снабжена предохранительным вентилем. б. Устройство по п.4, о т л и ч аю щ е е с я тем, что камера снабжена сальником для ввода фурьн.

Источники информации, принятые во внимание при,экс вфтизв

1. Линчевский Б.В. Вакууъщая индукционная плавка. М., Металлургия Р, 1975, с.54-55, 177-181.

882416

Иъ м

-з . Составитель Л.Магаюмова . Редактор M.Öèòêèíà Техред A.Âàáèíåö Корректор Н. Швндкая

Заказ 10010/88 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дЕлам. изобретений и,открытий

113035, Москва, Ж-35, Pyuicaas наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4