Способ модифицирования стали и сплавов
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Соеетсйнк
Сецналнстнческнк
Республнк
Дата опубликования описания 15 ° 08 ° 82
{51)М Nn з
С 21 С 7/00
Государствеииый комитет
СССР ио делам изобретеиий и открытий
)53) УДК 669.046. .517(088 ° 8) N. И. Карпенко
1
1 1
Гомельский филиал Белорусского политехнического.. института
В (72) Автор изобретения (71 ) Заявитель (54) СПОСОБ ИОДИФИЦИРОВАНИЯ СТАЛИ И СПЛАВОВ
Изобретение относится к черной ме« талЛургии, конкретно, к способам модифицирования сталей и сплавов, выплавляющих в дуговых электросталеплавильных печах.
Известен способ модифицирования стали и сплавов, заключающийся в том, что в печь перед выпуском металла вводят часть кальция в количестве
f0
0,05-0,30% от веса садки, а цирконий в количестве 0,05-0,40% и(или) ред. коземельные металлы в количестве
0,02-0,30% и вторую часть кальция
;.в количестве 0,02-0,20% от веса расттлава дают в ковш (13. 15
Однако известный способ не позволяет достигнуть низкого содержания кислорода в металле, что снижает его технологическую пластичность.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ модифицирования стали и сплавов, заключающийся в том, что в печь перед выпуском металла вводится кальций в количестве 0,05-0,30% от веса садки, а цирконий s.êîëè÷åñòâå 0 05-0,40% и (или) редкоземельные металлы в количестве 0,02-0,30% и вторую часть кальция в количестве 0,5-0,7% от веса расплава вводят в ковш перед вы пуском металла, а выпуск 30-70% металла осуществляют без шпака
Применение известного способа обеспечивает сокращение продолжительнос,ти плавки и повышение технологической пластичности стали и сплавов и выхода годного в прокате до 79,7% f2).
Недостатком известного способа модифицирования является большой угар модифицирующих добавок. Прн повышении перегрева расплавов эффект модифицирования снижается, в металле возникают неметаллические включения крупных размеров, что приводит при уже небольших степенях деформации (5-15%) к образованию трещин. Отмечается низкая эффективность модифицирующего действия добавок при осуществлении метода при низких температурах перегрева расплавов (до 90 С выше температуры плавления).
Целью изобретения является повьааение эффективности модифицирующего воздействия и сокращение угара модифицирующих добавок.
Поставленная цель достигается тем, что в способе модифицирования стали и сплавов, включающем введение в печь перед выпуском металла кальция в ко950777 личестве 0,05-0,30В от веса садки и в ковш в количестве 0,5-0,7В совместно с редкоземельными металлами, . согласно изобретению введение кальция в него производят при достижении перегрева металла на 90-350оС выше тем- 5 пературы плавления и содержания кислорода в нем не более 0,005%, а .в ковш при его эаполнейии на 1/3 объема вводят кальций совместно с барием в соотношении (4-9)г1, и эа 7-8 мин пе- 10 ред разливкой вводят сплавы элемен» тов цериевой,группы и комплексные модификаторы, содержащие 21-87% редкоземельных металлов в количестве
0,0(2-0,01% от веса жидкого металла.
Выбор, оптимального перегрева расплавов зависит от типа используемых для модифицирования кальцийсодержащих ферросплавов. Верхний предел перегрева расплава является оптимальным при использовании для модифицирования технического карбида кальция, содержание .кальция в котором составляет 50 вес.Ъ, а температура плавления 1750 С.,Нижний предел перегрева расплава (90 С выше температуры плавления) является оптимальным при модифицировании стали и сплавов кальцием с температурой плавления 851ОC. Средние значения перегрева расплава (210-250ОС выше температуры плавления) могут быть использованы при модифицировании сплавов силикокальцием с температурой плавления 1270-1310 С.
Понижение температуры перегрева выше 350оС над температурой плавления увеличивает угар модифицирующих добавок, а уменьшение температуры перегрева ниже 90оС снижает эффективность модифицирующего воздействия.
Кроме того, уменьшение перегрева 40 ниже 90 С снижает интенсивность пео .ремешивания и дегазации расплава, а увеличение перегрева более 350 С заметно снижает стойкость футеровки печей. Для достижения высокой эффек- 45 тивности модифицирующего воздействия добавок в расплаве должно быть низкое содержание кислорода (менее
0,005 вес.%). Этот предел содержания кислорода выбран потому, что при большем содержании кислорода перед модифицированием в дальнейшем возрастает угар модификаторов и не достига-, ется получение мелкозернистой структуры при соблюдении основных условий 55 защиты металла от окисления и даже при использовании вакуумирования его в ковше.
Введение второй порции кальция сов- местно с барием в соотношении менее 60
4/1 повышает угар модификаторов, особенно бария, а увеличение соотношения более 9/1 снижает эффективность модифицирующего воздействия. Оптимальным периодом введения кальция и 65 бария в ковш является время, когда он заполнен на 1/3 его объема расплавом. Введение в более поздний период не обеспечивает равномерного растворения модификатора в объеме расплава, а введение кальция.и бария раньше, чем ковш заполнен на 1/3 его объема,,повиаает угар модифицирующих добавок.
При окончательной операции модифицирования перед, разливкой металла в формы сплавами элементов цериевой группы и комплексными модификаторами увеличение содержания в них РЗМ более 87 вес.В повышает их угар, а снижение содержания менее 21% уменьшает эффективность модифицирующего воздействия. Верхний и нижний пределы содержания сплавов с РЗМ (0.,01 м и
0,002% от веса расплава) выбраны как наиболее подходящие в технологическом отношении и обеспечивающие положительный эффект. Нижний предел выбран потому, что при меньшем содержании, РЗМ не достигается необходимого измельчения первичной структуры металла. Верхний предел содержания Р3М (0,01% от веса металла) выбран потому, что при повьыении содержания РЗМ возникает пироэффект и возрастает потеря модификатора. Время заключительной операции модифицирования устанавливают в зависимости от достигнутого перегрева. При низких перегревах расплавов модификаторы с РЗМ вводят за
7 мин перед разливкой металла в формы, а при высоких (до 350 С) - за
3 мин перед разливкой металла в формы. Введение РЗМ раньше 7 мин до разливки металла в.формы увеличивает угар модификаторов, а введение РЗМ менее чем эа 3 мин до разливки снижает эффективность их модифицирующего воздействия.
Для всех вариантов технологических процессов модифицирования проведен сопоставительный анализ угара модифицирующих добавок и исследовании структуры металла.
O. введение первой порции кальция производят при достижении перегрева металла на 90оС выше температуры плавления и содержании кислорода в расплаве 0,005 вес.Ф, а второй совместно с барием s соотношении 4:1 в ковш при заполнении его объема на 1/3, а за 7 мин перед разливкой в формы в расплав вводят сплавы элементов цериевой группы и комплексные модификаторы, содержащие 57 вес.%
Р3М в количестве 0,002% от веса жидкого металла.
5. введение первой порции кальция производят при достижении перегрева расплава на 350 С выше температуры плавления и содержания кислорода
0,001 вес.В добавкой карбида кальция технического (c содержанием 50% каль950777
Угар модифиКачественные характеристики металла
Способ . модифицирования стали цирующих добавок, %
Выход годного, %
Содержание кислорода в металле, %
Средний балл по окскдам
Общий индекс неметаллических включений
Величина аустенитного зерна, балл
Измельчение неметаллических включений, %
Максимальная длмна строчечных включе ний, мкм общий
% в т.ч.
РЗМ
Предлагаемый
С3
35 81,6
43 80 2
27 81,1
0,0011 0,92 0,0041 9,0
0,0004 0 65 0,0028 10,0
14 18
23 29
18 22
0-13
11-19
9-16
0,0007 0,84 0,0936 10,0 !
Ь
Известный
0,0027 1,92 . 0,0061 6-8 2-7 56 79,3
42 63
ВНИИПИ Заказ 5900/29 Тираж 587 Подписное
Ъ
Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 ция и температурой плавления 1750 C) и всгорой — добавкой металлического кальция совместно с барием в соотйошении 9:1, а за 3 мин до разливки в формы вводят комплексные модификаторы, содержащие.21 вес.% редкоземельных металлов,в количестве 0,01% ,от веса жидкого металла.
8) при. достижении перегрева расплава на 210-2504С выше температуры плавления и содержания, кислорода в расплаве 0,003 вес ° % в расплав вводят силикокальций с температурой плавления 1270-13104С, а при выпуске металла в ковш при заполнении его на 1/3 объема вводят кальций с барием в соотношении 6:1 и эа 5 мин перед разливкой в формы в расплав вводят ферроцерий, содержащий 83%
РЗМ цериевой группы (55% Ce), 15% железа, 2% марганца и других примесей) в количестве 0,007% от веса жидкого металла. L) при достижении перегрева расплава на 804С и содержания в нем
Формула изобретения ,Способ модифицирования стали и сплавов, включающий введение в печь перед выпуском металла кальция в количестве 0,05-0,30% от веса садки и в ковш в количестве 0,5-0,7% совместно с редкоземельными металлами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности модифицирующего воздействия и сократ®ния угара модифицирующих добавок, введение кальция в печь производят при достижении перегрева металла на 90-3504C same температуры плавлейия и содержания кислорода в нем не
0,009 вес.% кист;орода в печь присаживают кальцийсодержащие. ферросплавы, а в ковш перед выпуском металла из печи вводят металлический кальций в количестве 0,6% от веса залнваемого металла и металлический церий, содержащий 97% Се, 1,5% других РЗМ в количестве 0,2% от веса жидкого металла.
В таблице приведены результаты испытаний и исследований первичной структуры стали.
Сталь, модифицированная таким способом, имеет меньшее содержание кислорода и неметаллических включе15 ний, больший процент выхода годного значительно более низкий угар модифицирующий добавок.
Использование предлагаемого способа обеспечивает уменьшение загряз;р ненности атмосферы при модифицировании и разливке стали и сплавов, повышение выхода годного в прокате на первом переделе и экономию от
3,2 до 3,7 руб. на тонну стали. более 0,005%, а в ковш при его эапол.некии на 1/3 объема вводят кальций о совместно с барием в соотношении .(4-9) .1 и за 7-8 мин перед разливкой вводят сплавы элементов цериевой группы и комплексные модификаторы, содержащие 21-87% редкоземельных металлов в количестве-0,002-0,01% от веса жидкого металла.
Источники информацйи, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
В 423852, кл. С 21 С 7/00, 1974.
О 2. Авторское свидетельство СССР
Ю 631541, кл. С 21 С 7/00, 1978.
