Способ раскисления рельсовой стали

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюэ Советских

Социалистическик

Республик (1908845 (б1) Деполнительное к авт. саид-ву р,ц g+ з (22) Заявлено 0602ЯО (21)2878237/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет с 21 с 7/об

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДИ бб9 ° 28.

° 046.553 (088.8) Опубликовано 2802й2. Бюллетень йо 8

Дата опубликования описания 280282

И.Г.Волков, Д.С.КазаРновский, И.А.КРитинин, М. ГЛ оРднввДоз

Л.Я.Шнаперман, B.À.Ïàëÿíè÷êà и И.П.Кравцов ! .i

Е (72) Авторы изобретения

Украинский ордена Трудового Красного Знамени научно-., исследовательский институт металлов (73) Заявитель (54) СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к раскислению стали.

Известен способ раскислення стали для железнодорожных рельсов смесью раскислнтелей, состоящей из снликокальция в количестве 2,0-2,5 кг/т и ферротитана в количестве 0,9-2,0 кг/т

C1l .

Недостатком этого способа являетcs присутствие в стали цепочек неметаллических включений, состоящих из нитридов титана, которые оказывают отрицательное влияние íà контактноусталостную прочность рельсов, являясь сильными концентраторамк напряжений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ раскисле ния рельсовой стали силикокальцием в количестве 3,3-4,0 кг/т и феррованадием в количестве 1,0-1,5 кг/т (350-520 r ванадия иа 1 т стали).

Этот способ повьааает комплекс механических свойств стали за счет равномерного распределении в металле оксидных включений, угленьшения длины оксндных строчек, увеличения днсперсности структуры металла. Прн этом происходит изменение природы включений и повышение прочности на 47 кг/мм1 о сравнению со сталью текущего производства (2).

Однако этот способ не позволяет значительно повысить контактно-усталостную прочность, определяющую срок службы рельсов, поскольку кальций слабо влияет на процессы выделения упрочняющей фазы и не затрудняет коагуляцню фаз, охрупчнвающих сталь (например, цемента в виде сетки по границам зерен). Кроме того, кальциЯ практически нерастворим в жидкой стали и переходит сразу в газообразное состояние " эффективность (степень) его использования при содержании в стали значительного количества кислорода невелика.

Цель изобретения — повьваеиие контактно-усталостной прочности -рель" сов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе раскисления рельсовой > стали, включающем присадку в расплав феррованадия и кремннйсодержащего сплава, феррованаднй в количестве

0,25-0,35 кг ванадия на 1 т стали вводят в смеси с кремний-магниевым сплавом при отношении в смеси вана908845 дия, кремния и магния 1:(4-7,3): (0,3-0,73) соответственно.

Ц качестве кремний-магниевого сплава может быть использован сплав, содержащий, вес.Ъ:

МагниЯ 4-6

Кремний 50"60

Железо По балансу до 100

Соотношение кремния и магния в этом сплаве обеспечивает снижение окисленности металла . a основном эа счет кремния, благодаря чему достигается наиболее полное испольэова-

we магния для непосредственного воздействия на структуру стали.

При этом введение смеси, содержащей феррованадий в количестве 0,250,35 кг ванадия на 1 т стали с укаэанным сплавом при отношении ванадия, кремния и магния 1 (4-7,3):(0,3-0,73) обеспечивает формирование дисперсной структуры с межпластиночным расстоянием в перлите 1,2-1„6 мкм и подавление выделений цементитной сетки.

Уменьшение кремния в смеси приводит к пов ааенному угару магния,и,как следствие, к образованию цементитной сетки. Аналогичным образом действует и уменьшение магния в смеси.

При увеличении кремния в смеси увеличивается загрязненность стали неметаллическими включениями, а при увеличении магния происходит черезмерно интенсивный барботаж металла и увеличивается вторичное окисление стали.

Указанное соотношение компонентов смеси обеспечивает эффект диспергирования структуры при меньшем по сравнению с известным количеством ванадия. Образование дисперсной структуры заметно проявляется при количестве ванадия 0,25 кг/т и достигает максимума при расходе ванадия

0,35 кг/т.,дальнейшее увеличение расхода ванадия нецелесообразно,поскольку может привести к образованию включений ванадитов.

Одновременное введение кремниймагниевого сплава и феррованадия повышает степень раскисленности стали и увеличивает степень использования магния для разрушения цементной сетки и сферодизации карбидной фазы.

При этом изменяется природа неметаллических включений и характер их распределения в металле, резко сокращается как протяженность, так и количество строчечных включений, вызывающих контактно-усталостное разрушение рельсов.

Смесь готовят иэ дробленых сплавов с размером кусков не более 60 мм и вводят в металл во время выпуска Е иэ печи, Температура металла перед выпуском в ковш должна быть не менее

15506С.

Раскисление стали в ковше можно (5 осуществить двумя вариантами.

Сталь предварительно раскисляют в печи силикомарганцем, ферромарганцем или их смесью. Иеталл выпускают в ковш. После наполнения 1/3 высоты

26 ковша присаживают смесь феррованадия и кремний-магниевого сплава.

В ковш выпускают нераскисленный металл. После наполнения 1/5 его высоты присаживают ферромарганец, а после наполнения 1/3 высоты ковша. вводят смесь сплавов в виде кусков размером 10-30 мм.

Возможны и другие варианты в объеме формулы изобретения.

Пример. Металл выплавляют в

200 кг индукционной печи с основной футеровкой. Предварительное раскисление металла в печи осуществляют путем ввода в расплав ферромарганца иэ расчета получения в стали среднезаданного содержания марганца. Температура металла перед выпуском составляет 15701580 С. Металл выпускают в ковш емкостью 50 кг. В ковше металл раскисляют смесью ферроЬана40 дия и кремний-магниевого сплавов по предлагаемому способу.

В другом ковше металл раскисляют по известному способу силикокальцием

4 и феррованадием. Металл разливают на слитки массой 50 кг. Слитки прокатывают на заготовку-квадрат 56 мм, .из заготовки отбирают пробы для исследования качества металла.

Результаты исследований приведены в таблице.

908845

I Э и х о к я 0й1 хо

Фоф хо, 1

1

I !

I

%О с

%-4

° Ф с

%.4

%O с

%Ч

4Ч с

%-4

%О

% 4

4Ч с

%Ч

Q с

4Ч

CO с

4 о с

4Ч

4О с с чЧ о кн ф > хо н н хо х ф х н

1 и

I х н ф:ь хо нн

Хо н х ф Ф

Фх>

XI !O

ФФН то о

1 Ф1о

0 МВ а .

М Ф х Р3

0 3!х I%

I «KI5

v э н Ф ыа а о

4îK30

I нф

О0, о

0t I% х х х

Ж 0% о фю

Р 1

CII t=0 V

0ФÎOХ4 дцихнх

44Ъ о

ЮО

1 I Ф I 1

0 Л 1 Х1Н

Х1 4:ЭЭ ХХХХХ! Î! V

Н Х Э 0 4«Х Ф 0 ф О 3 0 Х О Х 1

О О Н Х:ь 1-. W Х Н Х а * а Н 1

%О

1 с

%.4

К о X х 5х о у х а О

44Ъ с ь

4%% с

ЧЪ с

1 с с

4с с

ОО с

Ю фс

4%4

Ю

Ct с о

% 4

%Р

Q с

Cl

4%Ъ

Ю

Q с

Ot

М

Ю о с

4 с

4%Ъ о

Q с о

1с

%Ф

Ю с о

0 ! 0

1 Ц

I О

1 Х

I 34

° 3

%Ч ь с

Ю

4%Ъ

Ю с

Ю tO

4Ч

Ю с

4Ч

CK%I

О с ь

4Ч

РЪ о с о 4

4%4

Ю с

1 I

I ф

I Х Х дФ1фХ

I Ф Ц с ф1 оо, I I gg

Х I ф 1 ф н! 0, о! Ф

О1и

1 1

C I X

Х 1 В Х

О!их

Ф

Р 1 I

I X хx

I 1

Ф

I 1 14

I 4 0

I %0, O%

%.4

Ю с

1

« 4 о с о

%4

4Ч

Ю с

4с

° 4

Ю с

Ю о

4Ч ь с о

« 4

4Ч

Ю с ь

СЧ

Ю с

Ю ь

4%Ъ.

Ю с

О%

cv

Ю

О%

4Ч

CI с

tA

4Ч

Ю с о

4с

4Ч о с о

4%Ъ с

C%! с

4 с

4 с

%4 с

4 Ъ (Ч с о

4Ч с

4Ч

ОЪ с

4%Ъ

О% с

%О

ФО с

4 с

ОЪ с о

С> с

44Ъ

CO с о

44Ъ

CCI с ь

CO с

%О

4О с

4с

4О с

%О

40 с ь

° Ф

CO с

4%Ъ

tll с

Ю

° 4

%О с

МЪ

° с

%-4

° %! с ь

° %

%.4 с фс

° с

% %

4%Ъ с

° \

Q с

М

° 4

%-4

46 Ъ с о

° В

tO с

4%Ъ

° %

4%Ъ с о

° Ф о с

° У

° е

4 с с

Ю

° а

4%Ъ с

1с

° В

%-4 х с ! ххх

ХОХЭ4 ф0ф

O Ct! CtI W X

-1

Ц ф о О, CO Ф

0 1 I

I 0 ф

1 О, Х

44Ъ

4 Ъ 4

Ю

4%Ъ

Ю о

4 Ъ М о

4Ч Д о

% Ъ Д о

I4 1

0 ХЕ

Х I 1: Э 1 ффх!

OOOO I

Ра 0 х н 1

X о о

1 с

«4eI 4Я

ХофХ.офХ

UXX244X5 о о

44Ъ—

4Ч

Q сФ

4О

I 1 I

1 ЭфФХ

0t g lCI ° 4

4О и о

908845

1 1 Ф

1 Х Х х

l u м! ФФОЗ!

КОНУ! о

leOe

K х а

3 н х л

Ю -4

1 м

Ф

%" 4

Ш 1р

1 !

«! Ф

%-!

ын

1 е х v нн хо

Н 1- хефе

ЭХ:ьИ

3ено о ог»

l 1 1 ехн

9$u

N IC о Ф

ХФХ 1 н ж

ЭФХФ1 Инх

III \

О@!ОХ о ф !ха

I 2 v

Фкоо-.

I 0Е ОЙ4

ARK н х

C)

%-4 м с

Т

Ul Ю

Ъ М

Ч %

1 1 1 C

% ь

М

Ю л

М

Ю м Ф ь

Ю

М

1

I Ц ! о

I а ! о

i I 1

1 х ! vlm5, 1Н1Е

I,lll 1 ! й!оа

Iu1g®

1 0

I l Е

I C 1 а

1 Х Е

1Х1СЗ о

I Ф I I

1 Х I Е

1 Ф Х

1 Х Х Ж ! х

1 1 1

I 1 е

1 1 4 ! ам

l ъ 0IФ

I !йх

I I

l Ol м CP

Ю

Ю ь Ф Ф

Ю ь

М

Ю о 3 ь

М

Ю м ь

C) t

0Ч ь ь

01

%!

Ю

Ch

М

C) %

0Ч

C) ь Ф СЧ

Ю

Ъ ь л

ГЧ

Ю

Ъ

Ю (Ч (Ч

Ю

Ъ

Ю

СЧ

Ч!

0 !

C) Ch л

Ь ь

Ch л ь

1О

CO ь

- -e1 Ul

Ф 00 с

Ю ь

i3 .""1 м

С1

° Э

4Ч с л

° Ф 4

I щ

1 и

Ю

% ь

° Э

Ч)

\ м!

° Ф аИ ль О м д к

1 Fj

Д Ь01

К1КХ !,хоах !а,и xé P

I н

1ОХ

М Щ о х

s4 к

Ф

Ц е а

1Ф !

О Ха!

j5v5 ) "1 1,хн Я ю о

<"\ g м е

Ц

Ю сп Ф е тч а

C)

Ю м

Ю лО

%-4

1ОИ г. о

IV O !

1 1 1 Э I ! о д х!и ! Х! КЕЭ I ХХХà1 V l V

1 НХФО01ХФО ЦОМОХОA

1О йх К ХйХ@ХЦЮН

908845

Формула изобретения

Составитель В.Бреус

Редактор Ю.Ковач Техред С.Мигунова Корректор .Г.Огар

Заказ 755/30 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Как видно из таблицы, одновременное введение кремний-магниевого сплава и феррованадия способствует разрушению цементитной сетки. Кроме того, одновременный ввод укаэанных сплавов (варианты 1-3) позволяет изменить природу неметаллических включений и

5 характер их распределения в металле, сокращая максимальную длину строчечных включений до 0,3-0,6 мм против

0,8 мм при раздельном вводе (варианты 6-8).

Кроме того, при одновременном вводе магния и ванадия (варианты 1-3) уменьшается межпластиночное расстояние до 1,2-1,6 мкм против 1,4-2,0 мкм при их раздельном вводе (варианты

6-7).

В результате использования предлагаемого способа уменьшается в среднем с 0,8 до 0,3 мм длина оксидных строчек, являющихся концентраторами 20 напряжения в металле, и повышается в среднем с 1,3 до 1,7 относительное значение контактной выносливости,определяющей срок службы и надежность рельсов в эксплуатации.

Ожидаемый экономический эффект

695 тыс.руб, в год.

Способ раскнсления рельсовой стали, включающий присадку в расплав феррованадия и кремнийсодержащего сплава, отличающийся тем,-что, с целью повышения контактно-усталостной прочности релвсов,феррованадий в количестве 0,25-0,35 кг ванадия на 1 т стали вводят в смеси с кремний-магниевым сплавом при отношении в смеси ванадия, кремния и магния соответственно 1s(4-7,3): (0,3-0,73).

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 398627, кл. С 21 С 5/52„ 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 250185, кл. С 21 С 7/00, 1968.