Способ раскисления трещиночувствительной стали

 

<))956575

ОП HCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик мак

Ф==-.: с. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 230281 (21) 3253194/22-02 (51) М. Кл.з с присоединением заявки ¹

С 21 С 5/52

Государственный комитет

СССР. по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень ¹ 33

Дата опубликования описания 07.0982 (53) УДК 669. 187. .25(088.8) B.Ê. Комелькрв, Г.Б. Ширер, i3.A. Салаути

t0.Ô. Комов, В.В. Ласенко, Ю.В. Борисов, A.B. Губин и Б.С. Петров (72) Авторы изобретения

Центральный ордена Трудового Красного Зн исследовательский институт черной металл им. И.П. Бардина (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ ТРЕЩИНОЧУВСТВИТЕЛЬНОЯ

СТАЛИ с

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к выплавке трещиночувствительной, конструкционной стали в электродуговой печи, в особенности для последующего электрошлакового переплава.

Известна выплавка трещиночувстви- . тельных конструкционных сталей марок

50Г, 40ХН, 40Х, 45, 40 в 25 т электродуговых печах для последующего электрошлакового переплава с заменой раскисления металла алюминием на раскисление и микролегирование стали в ковше титаном. Для этого на дно ковша присаживают ферротитан марки ТиВ с содержанием титана не менее 60Ъ и отношением алюминия к титану не более 0,07 1 j.

В этом способе используют остродефицитный высокопроцентный ферротитан, что не,.позволяет расширить объем производства трещиночувствительных сталей по этой технологии.

Также известна присадка силикокальция фракции не более 50 мм на шлак при выплавке стали в основных дуговых печах (2).

Присадка кускового силикокальция на шлак в работающую дуговую печь п)зиводит к улету кальция в облаСти воздействия на шлак электрических дуг, так как кальций является элементом, обладающим высокой упругостью пара при температурах сталеварения.

В результате уменьшается полезное использование кальция как раскислителя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому ° результату является способ раскисления стали, выплавляемой в электродуговой печи для 1тоследующего электрошлакового переплава, включающий предварительно раскисление металла кусковым ферросилицием, раскисление шлака порошками кокса и высокопроцентного ферросилиция и окончательное раскисление стали силикокальци".и и алюминием в процессе выпуска (3 ).

Алюминий вводят насаженным на железные прутки 0,7 кг/т, силикокальций .крупностью не более 50 мм 1,0 кг/т.

Силикокальций присаживают под струю металла.

Недостатками этого способа раскисления стали являются необходимость специального разлома силикокальция в порошок, что сопряжено с опасностью взрыва, в особенности при размоле в шаровой мельнице силикокальция ма956575 ро« СК20-30 с содержанием кальция более 20Ъ, а также использование для присадки в ковш силикокальция крупностью не более 50 мм, т.е. содержащего и мелкую фракцию, которая частично выносится из ковша тепловыми потоками. В результате уменьшается полезное использование кальция. Раскисление стали алюминием в количестве 0,7 кг/т вызывает образование в металле нитридов алюминия, которые являются основной причиной возникновения трещин в электрошлаковых

I слитках, полученных из исходной стали, раскисленной значительным количеством алюминия. Кроме того, недос- 15 татком способа раскисления стали является малое количество силикокальция, используемого для окончательного раскисления металла в ковше, так как такое количество силикокальция не обеспечивает предотвращение образования в стали нитридов алюминия за счет взаимодействия кальция с азотом металла.

Цель изобретения — повышение эффективности использования кальция и снижение брака электрошлаковых слитков по продольным трещинам.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу раскисления трещиночувствительной стали, выплавляе мой в электродуговой печи для последующего электрошлакового переплава, включающему предварительное раскисление металла кусковым ферросилицием, раскисление шлака порошками кокса и 35 высокопроцентного ферросилиция и окончательное раскисление стали силикокальцием и алюминием:в процессе выпуска, перед выпуском плавки присаживают в отключенную печь на рафиниро- 40 вочный шлак силикокальций крупностью до 20 мм в количестве 10-20Ъ от его общего расхода, равного 1,5-3,0 кг/т, остальное количество силикокальция в кусках крупностью 20-100 мм вводят 45 с интенсивностью подачи 2-4 кг/т.мин в сталеразливочный ковш на струю металла во время слива первой трети плавки и одновременно раскисляют сталь алюминием в количестве 0,10,3 кг/т„ при этом алюминий располагают равномерно по высоте ковша на расстоянии от его днища в пределах

1/8-1/3 его высоты.

Присадка фракции силикокальция менее 20 мм на рафинировочный шлак в отключенную печь обеспечивает высокую раскисленность выпускного рафинировочного шлака. За счет этого во время введения силикокальция крупностью 20-100 мм исключает вынос 60 из ковша мелких фракций силикокальция, что увеличивает полезное использование кальция.

Одновременное раскисление стали в ковше силикокальцием и алюминием 65 способствует снижению угара кальция.

В результате создаются благоприятные условия для взаимодействия кальция с азотом металла. Это снижает вероятность образования в стали нитридов алюминия, являющихся одной из главных причин возникновения в электрошлаковых слитках продольных трещин.

Раскисление стали алюминием до раскисления ее силикокальцием повышает вероятность образования неблагоприятных нитридов. Раскисление стали алюминием после раскисления ее силикокальцием уменьшает полезное использование кальция. Обработка стали кальцием повышает ее пластичность.

Это благоприятно отражается на сопротивлении металла возникновению трещин.

Введение в ковш силикокальция и алюминия во время слива первой трети плавки способствует лучшему перемешиванию элементов — раскислителей с металлом и усреднению их содержания в стали.

Расход силикокальция менее

1,5 кг/т не обеспечивает,цостаточное снижение брака электрошлаковых слитков по продольным трещинам. Использование силикокальция в количестве более 3 кг/т нерационально, так как при содержании в силикокальции 70-75Ъ кремния обработка силикокальцием металла в ковше повышает в нем содержание кремния более чем на 0,150,20Ъ, а это ограничивает использование порошка высокопроцентного ферросилиция для раскисления шлака в электродуговой печи.

Присадка перед выпуском плавки на рафинировочный шлак в отключающую печь силикокальция в количестве менее

10Ъ от его общего расхода не обеспечивает раскисление рафинированного шлака до содержания в нем закиси железа менее 0,5Ъ. Присадка на рафинированный шлак в отключенную печь силикокальция в количестве более 20Ъ от его общего расхода нецелесообразна, так как уменьшает количество силикокальция, расходуемого на обработку стали в ковше.

Введение в сталеразливочный ковш силикокальция крупностью менее 20 мм, приводит к выносу мелких фракций и уменьшает полезное использование кальция. Введение в сталеразливочный ковш силикокальция крупностью более 100 мм не рационально, так как увеличивает время на расплавление силикокальция, чем сокращает время взаимодействия кальция со сталью.

Нижний предел интенсивности введения силикокальция в сталеразливочный ковш (2 кг/т.мин) определяется необходимостью присадки всего количества силикокальция за время, не превышаю956575

25 щее продолжительность слива трети плавки. Введение в ковш силикокальция с интенсивностью более 4 кг/т.мин приводит к снижению температуры шлакометаллического расплава и сопряжено с опасностью образования ошлакованного конгломерата из кусков силикокальция.

Раскисление стали в ковше алюминием в количестве менее 0,1 кг/т не обеспечивает получение в стали необ- р ходимого зерна аустенита 6-8 балла, а раскисление алюминием в количестве более 0,3 кг/т неэкономично и увеличивает вероятность образования неблагоприятных нитридов алюминия. 15

Расположение алюминия на расстоянии от днища ковша менее 1/8 его высоты нецелесообразно, так как первые порции металла и шлака .охлаждаются в ковше больше, чем последующие, и алю- 20 миний в них растворяется замедленно, 1 что сопряжено cего ошлаковывания. Расголожение алюминия на расстоянии от днища ковша более 1/3

его высоты не обеспечивает эффективного перемешивания и равномерного распределения алюминия в стали.

Актуальность использования изобретения при выплавке трещиночувствительных конструкционных сталей марок

12-2ОХНЭА, ЗОХГСА, 50Г, 40ХН, 45, 40 и др. в электродуговых печах емкостью 25-200 т определяется возможностью, как показывают опытные плавки, существенно снизить и даже полностью ликвидировать отбраковку электрошлаковых слитков этих сталей по дефекту продольная трещина. При этом устраняется необходимость использования при выплавке трещиночувствительных сталей дефицитный ферро- 40 титан марки ТиВ с фактическим содержанием титана 70% и отношением алюми.— ния к титату не более 0,07.

Пример 1. При выплавке в

25 т дуговой печи стали 20ХНЗА.металл 45 в начале рафинированного гериода предварительно раскисляют кусковым 45%-ным ферросилицием иэ расчета введения

0,15% кремния. Рафинировочный шлак, наведенный иэ извести 25 кг/т, шамотного боя и плавикового шпата по 5 кг/т, раскисляют порошками кокса 1-3 кг/т и 65Ъ-ного ферросилиция 3-5 кг/т. Перед выпуском плавки в отключенную печь присаживают на рафинировочный шлак силикокальций марки СК30 крупностью до 20 мм в количестве 10% от

его общего расхода 3 кг/т, т.е.

0,3кг/т или 7,5 кг на плавку и перемешивают шлак деревянным гребком.йо время выпуска первой трети плавки вводят в сталераэливочный ковш на струю металла остальной силикокальций круп— ностью 20-100 мм в количестве

2,7 кг/т, т.е. 67,5 кг на плавку, с интенсивностью подачи 4 кг/т,мин, †.e..ñèëèêoêàëüöèé вводят за 40 с.

Продолжительность всего выпуска

2,5 мин. Одновременно с вводом силикокальция сталь в ковше раскисляют алюминием в количестве 0,3 кг/т, т.е. 7,5 кг на плавку, для чего чушковый алюминий в кусках не более

4 кг, насаженный на штанге, закрепляют на борту ковша так, .что куски алюминия располагаются равномерно по высоте на расстоянии от днища ковша в пределах от 1/8 до 1/4 высоты ковша. Сталь разливают в расходуемые электроды сечением -370 х 370 мм на установке полунепрерывной разливки стали. После электрошлакового переплава электродов брак слитков сечением 550 х 550 мм и весом 5,5 т стали 20ХНЗАШ по дефекту продольная трещина снижается с 20 до 2%.

Пример 2. При выплавке в

100 т дуговой печи стали ЗОХГСА металл в пачале рафинировочного перио да предварительно раскисляют кусковым 45%-ным ферросилицием из расчета введения 0,20Ъ кремния. Рафинировочный шлак, наведенный из извести

25 кг/т, шамотного боя и плавикового шпата по 5 кг/т, раскисляют порошками кокса 1-3 кг/т и 65Ъ-го ферромилиция 3-5 кг/т. Перед выпуском плавки присаживают на рафинировочный шлак в отключенную печь силикокальций крупностью до 20 мм в количестве 15% от его общего расхода, равного

2,5 кг/т, т.е. 0,37 кг/т или 37 кг на плавку, и перемешивают шлак деревянным гребком. Вр время выпуска первой трети плавки вводят в сталараэливочный ковш на струю металла остальной силикокальций крупностью

20-100 мм в количестве 2,13 кг/т или 213 кг на плавку, с интенсивностью подачи 2,5 кг/т мин. т.е. силикокальций вводят за 52 с.

Продолжительность всего выпуска

4 мин. Одновременно с вводом силикоо кальция сталь в ковше раскисляют алю минием в количестве б,15 кг/т, т.е.

15 кг на плавку, для чего чушковый алюминий в кусках не более 4 кг, насаженный на штангах, закрепляют на борту ковша так, что куски алюминия располагаются равномерно по высоте на расстоянии от днища ковша в пределах 1/6-1/3 высоты ковша. Сталь разливают сифоном в слитки весом

6,5 т и прокатывают на расходуемые электроды сечением 370 х 370 мм.После электрошлаковога переплава электродов брак слитков сечением 550 х х 550 мм, весом 5,5 т.стали ЗОХГСАШ по дефекту продольная трещина снижается с 10 до 1%.

Пример 3. При выплавке в

200 т дуговой печи. стали 40Х металл в начале рафинировочного периода пред956575

Составитель Л. Иагаюмова

Редактор Н.Киштулинец Техред A.A÷ Корректор Г.Решетник, о

°

Заказ 6522/6 Тираж.587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

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

Фи.пиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 варительно раскисляют кусковым

45%-ным ферросилицием из расчЕта введения 0,15% кремния. Рафинировочный шлак, наведенный из извести 22.,5 кг/т, плавикового шпата или шамотного боя до 10 кг/т каждого, раскисляют порошками кокса 3 кг/т и 653-ного ферросилиция 4 кг/т. Перед выпуском плавки присаживают на рафинировочный шлак и отключенную печь силикокальций, крупностью до 20 мм в количестве 20% от 10 его общего расхода 1,5 кг/т, т.е.

0,3 кг/т или 60 кг на плавку, и перемешивают шлак деревянным гребком. Во время выпуска первой трети плавки вводят в сталеразливочный ковш на 15 струю металла остальной силикокаль-. ций крупностью 20-100 мм в количестве

1,2 кг/т, т.е. 240 кг на плавку, с интенсивностью подачи 2 кг/т мин,т.е. силикокальций вводят за 72 с. Продол- 2р жительность всего выпуска 7 мин.Одновременно с вводом силикокальция раскисляют сталь в ковше алюминием в количестве 0,1 кг/т, т.е. 20 кг на плавку, для чего чушковый алюминий в кус- 25 ках не более 8"кг насаженный на штангах, закрепляют на .борту ковша так, что куски алюмиййя располагаются равномерно по выдрае -на-расстоянии от днища ковша в пределах 1/6-1/4 высоты Зо ковша. Сталь разливают сифоном в слитки весом 6,5 т и прокатывают на расходуемые электроды сечением 370 х

370 мм. После электрошлакового пере. плава электродов брак слитков сечением 550 х 550 мм весом 5,5 т стали

40ХШ по дефекту продольная трещина снижается с 7 до 0%.

Экономическая эффективность предлагаемого способа определяется уменьшением потерь эа счет снижения брака 10 электрошлаковых слитков трещиночувствительных конструкционных сталей по дефекту продольная трещина и составляет 420 тыс. руб./r. При объеме электрошлакового переплава трещино- 45 чувствительных сталей 20 тыс. т/г, средневзвешенной себестоимости электрошлаковых слитков этих сталей

280 руб./т и средневзвешенном уменьшении брака электрошлаковых слитков у этих сталей с 9 до 1,5% экономическая эффективность предполагаемого изобретения за год на одном иэ металлургических заводов качественной металлургии составит:

20.000 х 280 х 0,09 — 20,00 х 280 х . x 0,015 = 420 тыс. руб.

Формула изобретения

Способ раскисления трещиночувствигельной стали> выплавляемой в элект,родуговой печи для последующего электрошлакового переплава, включающий предварительное раскисление металла кусковым ферросилицием, раскисление шлака порошками кокса и высокопроцентного ферросилиция и окончательное раскисление стали силикокальцием и алюминием в процессе выпуска, о тл и,ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности использ "ания кальция и снижения брака электрошлаковых слитков по продольным трещинам, перед выпуском плавки присаживают в отключенную печь на рафинировочный шлак силикокальций крупностью до 20 мм в количестве

10-20% от его общего расхода, равного 1,5-3,0 кг/т, остальное количество силикокальция в кусках крупностью

20-100 мм вводят с --интенсивностью подачи 2-4 кг/т мин в сталеразливочный ковш на струю металла во время слива первой трети плавки и одновременно раскисляют сталь алюминием в количест ве 0,1-0,3 кг/т, при этом алюминий располагают, равномерно по высоте ковша на расстоянии от днища ковша в пре делах 1/8-1/3 его высоты.

Источники информации, принятые во внимание при.экспертизе

1. Усовершенствование технологических режимов выплавки в 25.т дуговых мощных печах легированных сталей, полунепрерывной отливки расходуемых электродов и их электрошлакового переплава. Отчет ЦНИИЧИ. М., 1980, Р государственной регистрации

79008562, архивн. Р 7035.

2. Общая технологическая инструкция по выплавке стали в основных дуговых печах завода. "Днепроспецсталь", Р С-0-77, гл. 17, g 17, 12.

3. Инструкция по выплавке конструкционных сталей ответственного назначения Р С-9-77 завода "Днепроспецсталь".