Способ диффузионного раскисления высокомарганцовистой стали

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 171280 (21) 3235196/22-02 (51) М. КЛ.З с присоединением заявки ¹

С 21 С 5/52

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300882, Бюллетень ¹ 32 (53) УДК 669. 195. .25(088.8) Дата опубликования описания 300882

/ „

П.Ф. Парасюк,. А.И. Мигаль, В.В. Желтяков, Г...С. Некрасов, Н.И. Вялков и Н.А. Кобзев

74 дл гК ..! ° Р-, 6г

Всесоюзный научно-исследовательский проещдо-конструкторский технологический институт ме.ханизац ЩВ ерной металлургии и ремонтно-механическ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОГО РАСКИСЛЕНИЯ ВЫСОКОМАРГАНЦОВИСТОИ

СТАЛИ си P2) . ул

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам диффузионного раскисления высокомарганцевых сталей.

Известен способ диффузионного раскисления высокомарганцевой стали

110Г13Л, по которому сталь раскисляют смесью углеродсодержащих материалов (кокса или электродных отходов) и ферросилиция (1) .

Такой способ раскисления высокомарганцевой стали не .учитывает содержания кремния (0,4-1Ъ) в этой стали, в зависимости от количества которого в металле содержится определенная концентрация кислорода. Причем с увеличением кремния в высокомарганцевой стали абразивная износостой кость литых деталей уменьшается,так как кремний в процессе плавки вводит. ся как элемент, раскисляющий шлак и металл, а не с целью улучшения показатепей износостойкости отливок.

Наиболее близким к предлагаемому является способ диффузионного раскисления высокомарганцовистой стали, включающий присадку на шлак углеродистокремниевой раскислительной смеНедостатком известного способа является значительная стоимость раскислительной смеси и увеличения времени плавки, так как раскисление углеродистокремнистой смесью и боркальком производится раздельно, причем порошок алюминия в основном окисляется кислородом печной атмосферы.

10 Цель изобретения — улучшение качества выплавляемого металла и сниже- ние его себестоимости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу диффузионного раскисления марганцовистой стали, включающему присадку на шлак углеродистокремниевой раскислительной смеси, раскислительную смесь присаживают в печь в количестве 0,41-0,47 кг на 1 кг шлака, а количество кремния в смеси, при содержании кремния в металле 0,4Ъ, составляет 11,9-12,1 кг на 1 т стали, при этом с увеличением концентрации кремния в металле на каж дую 0,1Ъ содержание его в смеси

25 уменьшают на 0,60-0,65 кг на 1 т стали.

При выплавке высокомарганцевой стали способом окисления после окислительного периода, а при выплавке споЗ0 собом переплава после расплавлениЯ ме954432 таллической шихты отбирают пробу металла для определения содержания основных химических элементов. Получают шлак основностью более 2 и, в зависи-„ мости от содержания в металле кремния и количества образовавшегося в печи 5 шлака,.присаживают в плавильную печь соответствующее количество молотого .ферросилиция и кокса.

Кремний, соединяясь с кислородом составляющих шлака, уменьшает в нем содержание закиси марганца и железа.

Раскисление стали в печи происходит в результате диффузии и окислов из металла в шлак вследствие стремления к равновесному распределению между этими фазами (металлом и шлаком). С . увеличением количества шлака в печи удельный расход раскислительной смеси на 1 т металла увеличивается.При содержании в металле кремния перед раскислением на верхнем (по ГОСТ

2176-77 содержание в стали 110Г13Л кремния составляет 0,4-1%) после обработки жидких составляющих ванны раскислительной смесью, особенно при магнитном перемешивании металла,содержание кремния в высокомарганцевой стали увеличивается. Такая высокомарганцевая сталь не может быть применена для ответственных литых деталей с толщиной стенки 80-150 мм, например броней конусных дробилок, передних стенок ковшей карьерных экскаваторов ЭКГ-8 и других деталей.

Кроме того, при повышении содержания кремния в металле до обработки 35 ванны раскислительной смесью содержание кислорода в металле уменьшается. Учитывая это, содержание ферросилиция в раскислительной смеси должно быть уменьшено с увеличением его щ содержания в металле перед диффузионным раскислением, т.е. удельный расход его на .1 т жидкого металла умень/ шается.

Согласно требованиям ГОСТ 2176-77, 45 содержание кремния в высокомарганцевой стали 110Г13Л составляет 0,41,0Ъ. Поэтому расход кремния в раскислительной смеси, равный 12 кг на

1 т металла, при содержании кремния в стали, равном 0,4%, т.е. на нижнем пределе требований стандарта. При других значениях содержания кремния (более 0,4%) необходимо уменьшить количество кремния в раскислительной смеси, исходя из условия, приведенного в формуле изобретения.

Оптимальный расход раскислительной смеси по отношению к количеству шлака в плавильной печи составляет 0,41-0,47 KI"/êã. При этих значе- 60 ниях достигается полное раскисление металла и незначительное насыщение металла кремнием. В случае расхода раскислительной смеси менее 0,41 кг на 1 кг шлака металл не полностью раскислен, а при значениях удельного расхода раскислительной смеси более

0,47 кг значительно увеличивается количество кремния в стали, что затрудняет получение заданного количест" ва кремния в готовом металле.

Анализ данных опытных плавок (удельный расход кремния в раскислительной смеси, изменение содержания в металле, состояние технологических проб Бартона и количество кислорода в стали после диффузионного раскисления) показал, что с изменением количества кремния и удельного расхода кремния в раскислительной смеси изменяется раскисленность металла. При ; содержании кремния в стали 110Г13Л, равном 0,4% (т.е. на нижнем пределе требования стандарта), оптимальное количество кремния в раскислительной смеси по отношению к 1 т металла составляет 11,9-12,1 кг/т. При увеличении содержания кремния в стали на

0,1Ъ количество кремния в раскисли-. тельной смеси необходимо уменьшить на

0,60-0;65 кг на 1 т металла.

Экспериментальные данные, полученные на опытных плавках, подтверждающие оптимальность указанных параметров ведения процесса раскисления, приведены в табл. 1 и 2.

Пример. Выплавку стали

110Г13Л осуществляют способом окисления и переплава в электродуговой печи ДС-5МТ с основной футеровкой.

Шихтовые материалы подбирают с учетом обеспечения приблизительно одинаковой массы плавок. Основность шлака во всех плавках составляет

2,3-2,4. . Определение необходимого расхода раскислительной смеси, обеспечивающее достаточную полноту раскисления металла, производится за счет изменения .количества шлака в плавильных печах. Раскислительная смесь во всех плавках состоит из молотого ферросилиция и кокса. В начале произведения процесса диффузионного раскисления и после окончания его отбирают пробы металла на изменение .содержания кремния. По окончании диффузионного раскисления отбирают пробы металла для определения полноты раскисленности стали. Раскисленность стали определяют по количеству проб с трещинами в партии из 3-х штук, а также по содержанию кислорода, азота и водорода.

Раскисление металлического расплава предлагаемым способом обеспечит повышение качества выплавляемых сталей и снижение их себестоимости.

954432

Таблица 1

Изменение раскисленности стали 110Г13Л и количества кремния в металле в зависимости от соотношения шлака и раскислительной смеси

Условные номера плавок

Масса металла в печи, т

Масса шлака при диффузионном ðàñкислении, кг

Расход раскислительной смеси, кг

Увеличение количества кремния в стали, Ъ

Количество проб с трещинами в партии, шт.

Степень раскисленности стали

6,52

280 140 0,34 0,05 0,50

300 140 0,55 0,02 0,47

Хорошая

6,46

Хорошая

6 50

0,01 0,41

340 140

0,49

Хорошая

0,37

380 140

6,51

0 35

2 Плохая

400 140

6,49

0,51

0,35

3, Металл не, раскислен

Таблица 2

Влияние расхода кремния в раскислительной смеси на изменение содержания кремния в металле и раскисленность стали 110Г13Л

Условные номера плавок

Количество проб Бартона с трещинами в партии, шт.

Содержание кислорода в стали после диффузионного раскисления,а

Содержание кремния в металле до диффузионного раскисления,Ъ

Увеличение содержания кремния в металле после раскисления,.Ъ

Масса плавки, т

0 09

6,47

0,38

0,05

6,55

0,40

0,41

0,02

6,46

13

0,01

6,52

6,45

0,39

0,01

0,42

0,08

6,50

0,68

0,06

6,47

0,72

10,11

0,71

0,02

6,46

6,46

0,01

9,41

0,72

0,68

6,50

8,53

Содержание кремния в стали до диффузионного раскисления, Ъ

Удельный расход кремния в раскислительной смеси по отношению к металлу в печи, кг/т

13,90

13,04

11,97

11,l6

10,46

11,65

11,00

Отношение количества раскислительной смеси к массе шпака, кг/кг

0,012

0,013

0,015

0,019

0,024

0,012

0,014

0,016

0,019

0,022

954432

Продолжение табл. 2

Масса плавки, т Услов.ные номера плавок

Увеличение содержания кремния в металле после раскисления,Ъ

Количество проб Бартона с трещинами в партии, шт.

Удельный расход кремния в раскислительной смеси по отношению к металлу в печи, кг/т

Содержание кислорода в стали после диффузионного раскисления, Ъ

9,79

0,97

6,54

0,06

6,52

8,87

0,96

0,05

6,47

0,98

8,23

0,02

7,51

6,50

О, 96

0,98

0,02

0,01

6,90

6,52

25

Формула изобретения концентрации кремния в металле на каждую 0,1% содержание его в смеси уменьшают на 0,60-0,65 кг на 1 т стали.

Способ диффузионного раокисления высокомарганцовистой ;.бта и. включающий присадку. Йа " алак углерс дистокремниевой раскислительной смеси, о тл и ч а ю щ и и с .я ...тем, что, с целью улучшения качества выплавляемого металла и снижения его себестоимости, раскислительную смесь присаживают в печь в количестве 0,41-0,47 кг 35 на 1 кг шлака, а количество кремния в смеси, при содержании кремния в металле 0,4Ъ, составляет 11,9-12,1 кт на 1т стали, при этом с увеличением

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шитиков В.С. Пути экономии ферромарганца при плавке высокомарганцовистой стали на тракторных заводах.

Сб. "Выплавка стали для фасонного литья". М., Машгиз, 1963, с. 129-133.

2. Власов В.И. и Комопова E.Ô.

Литая высокомарганцовистая сталь.M., Машгиз, 1963, с. 129-135.

Составитель A. Прусс

Редактор A. Фролова ТехредМ.Гергель Корректор Г.Огар

Заказ 6369/22 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная, 4

Содержание кремния в металле до диффузионного раскис- ления, Ъ

0,011

0,014

0,015

0,018

0,021