Способ производства азотсодержащей стали

 

О П И С А К И Е >990828

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИВЛЬСТВУ

Союз Советск на

Социалистических ..респубиик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (5l)N. Кл. (22) Заявлено 25.09.81 (21) 3339051/22 02 с присоединением заявки 1та

С 21 С 5/52 (23) Приоритет

Гоеударатааевй комитет

СССР оо делам изабретеакй и атармтяй

О"Убликовано 230183. Бюллетень йа 3 (53) ДК,669.1Я7 .25 (088.8)

Дата опубликования описания 23.01.33

7 -,т

Ю. 3. Бабаскин, Е. Г. Афтандилянц, В. Н. Ку,, и К. К. Жданович (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АЗОТСОДЕРЖАЩЕЙ

СТАЛИ

Изобретение относится к области черной

1металлургии и лйтейного производства, а именю к производству азотсодержащих сталей.

Известны способы проюводства азотсодер. жаших сталей, при которых осуществляют частичное легирование металла азотом s печи, а остальное в ковше (1).

Однако зтн способы не обеспечивают Вол жного и стабильного усвоения азота и- не предусматривают глубокого раскислення металла.

Наиболее близким по технической сущюсти и достигаемому результату к предлагаемому является способ производства азотсодержащей стали, включающий расплавление шихты, окисление примесей, раскисленне и легированне, ввод нитридообразующего элемента и азота и обработку кальцием в ковше.

В известном способе 0,3-4 кг/т алюминия вводят в металл во время выпуска в ковш, а затем переливают металл и шлак в другой ковш и в процессе перелива вводят 0,11,5 кг/т кальция, 0,5 — 3,0 кг/т нитридообраэую2 щего элемента и 1 — 25 кг/т аэотсодержащего материала (21.

Однако известный способ достаточно трудоемкий и дорогостоящий;. rr wrÓ требует дополнительюго оборудования для перелива жидкого металла. Кроме того, при йереливе металла из ковша в ковш набпюдаются зна чительные изменения температурно — временных условий разливки, что птиводит ц существенным колебаниям содержания азота н алюмнни» в стали вследствие различных температурно — временных условий инжекции азота н кислорода струе11 воздуха. Окончательное раскисление. стали алюминием при - введении в сталь азота и иитридообразующих элементов sysводит к нестабильюму и неконтролируемому влиянию нитридов на своиства cram, поскольку азот соединяется в нитриды алюминия, содержание которых ие контролируется.

Целью юобретения является стабильное повышение уровня свойств стали.

Поставлщная цель достигается тем, что согласно сюсобу проюводства азотсодержащей

990828

40 стали, включающему расплавление шихты, окис ° ление примесей, раскисление и легирование, ввод нитридообразующего зпемента и азота и обработку кальцием в ковше, 2 — 3 кг/т редкоземельных металлов вводят в расплав в печи выдерживают в течение 5 — 10 мин, а нитридообразующий элемент и азот вводят в виде ферросплава в количестве 1 0 — 30 кт/т, и в процессе слива стали в ковш расплав обрабатывают силикокальцием в количестве 1,0 — 10

1,5 кг/т.

Введение в расплав РЗМ позволяет осуществить эффективное окончательное раскисление и десульфурацию. Добавка Р3М менее

2 кг/т не оказывает существенного влияния 15 на раскисление и десульфурацию стали. Введе е РЗМ более 3 кг/т приводит к загрязнению металла оксидами и сульфидами РЗМ.

Выдержка расплава после введения РЗМ в течение 5 — 10 мин необходима для более щ полного осуществления реакций раскисления и десульфурации, коагуляции оксидов и сульфидов и удаления их из металла в шлак.

Выдержка менее 5 мин не позволяет максимально реализовать эффект раскисления и . десульфурации при вводе РЗМ вследствие того, что часть оксидов и сульфидов не успевает удалиться из металла. Выдержка более 10 мин приводит к дополнительному насыщению расплава азотом и кислородом. 30

Введение в такой предварительно обработанный РЗМ металл азота и нитридообразующего элемента ферросплавом, в котором содер жание азота не превышает предел его растворимости в расппаве ферросплава, в количестве

1,0 — 30 кг/т обеспечивает в зависимости от цели оптимизацию в металле содержания кислорода, серы, азота и нитридообразующего элемента, что приводит к стабильному и высокоэффективному повышению физико — механических свойств сталей.

При введении ферросплава менее 1,0 кг/т наблюдается незначительное влияние на свойства стали поскольку вводится недостаточное количество нитридов. При введении ферросплава более 30 кг/т вводится азота больше пре45 дела растворимости, что приводит к образованию газовой пористости.

Обработка расплава при сливе в ковш силикокальцием в количестве 1,0-1,5 кг/т позволяет окончательно, раскислить металл и установить возможное насыщение расплава кислородом при выдержке и введении ферросплава.

Применение силикокальция вместо кальция предпочтительно, поскольку упрощается про- 55 цеес раскисления и оказывается комплексное влияние кремния и кальции на процесс удаления кислорода..4

Обработка расплава силикокальцием в количестве менее 1,0 кг/т оказывает незначительное влияние на раскисление стали.

Применение силикокальция более 1,5 кг/т приводит к загрязнению стали оксидами и ухудшает свойства стали.

В условиях опытного производства

ИПЛ АН УССР в индукционной печи с . основной футеровкой была выплавлена ст.

23ХГС2МАФЛ известным способом (вариант 1) и предлагаемым способом (вариант 2 — 4), а также способом, выходящим из заявляемых пределов (варианты 5, 7).

Вариант 1 (известный) . После расплавления шихты, окисления примесей, легирования и раскисления алюминием в печи 0,35 кг/т алюми.ния вводят в металл во время выпуска в ковш, затем переливают металл и шлак в другой ковш, и в процессе перелива вводят 0,45 кг/т кальция, 2 кг/т феррованадия и 1,7 кг/т азотированного марганца. Заливают образцы на механические свойства и технологические пробы на трещиноустойчивость.

Вариант 2. После расплавления шихты, окисления примесей предварительного раскисления и легирования в расплав вводят РЗМ в количестве 2 кг/т, расплав выдерживают в течение 5 мин, затем вводят азотированный феррованадий (V = 44%, N =9,1%) в количестве 1 кг/т. В процессе слива стали в ковш, расплав обрабатывают силикокальцием в количестве 1,0 кг/т. Заливают образцы на механические свойства и технологические пробы на трещиноустойчив ость.

Вариант 3. После расплавления шихты, окисления примесей, предварительного раскисления и легирования в расплав вводят Р3М в количестве 2,5 кг/т, расплав выдерживают в течение 8 мин, затем вводят лигатуру, содержащую 10% Н и 2% N в количестве 15 кг/т.

В процессе слива стали в ковш расплав обрабатывали силикокальцием в количестве 1,3 кг/т.

Заливают образцы на механические свойства и технологические пробы на трещнноустойчивость.

Вариант 4. После расплавления шихты, окисления примесей, предварительного раскисле ° ния и легирования в расплав вводят Р3М в коли честве 3 кг/т расплав выдерживают в течение .

10 мин, затем вводят лигатуру, содержащую 5% V и 1% й, в количестве 30 кг/т. В процессе слива стали и ковш расплав обрабатывают силйкокальцием в количетсве 1,5 кг/т. Заливают образцы на механические свойства и технологические пробы на трещиноустойчивость.

Вариант 5. После раснпавления шихты, окисления примесей, предварительного раскисления и легирования в расипав вводят РЗМ в количестве 1,9 кг/т, расплав выдерживают в тече5 990828 6 ние 4 мин, затем вводят азотированный в течение 11 мин, затем вводят лигатуру, феррованадий (V = 44% и = 9,1%).в коли- содержащую 5% V и 1% N в количестве честве 0,9 кг/т. В процессе слива стали в 31 кг/т, В процессе слива стали в ковш раоковш расплав обрабатывают силикокальцием план обрабатывают силикокальцием в колин количестве 0,9 кг/т. Заливают. образцы на 5 честве 1,6 кг/т. Заливают образцы на механимеханические свойства и технические пробы на ческие и технологические пробы на трещинотрещино устойчив ость. устойчивость, Вариант 6. После расплавления шихты, акисления примесей, предварительного раскис- В таблице приведены данные по-тре1циноус. пения и легировання в расплав вводят РЗМ 30 тойчивости стали при затвердевании и механи-. в количестве 3,1 кг/т, расплав выдерживают ческие свойства ст. 23ХГС2МФЛ.

) Механические свойства

Трещиноустойчивость

Способ выплавки д, кгс/мм

Деформация в интервал горячело мк стн, мм

Разрушающее усилие, кгс кгс м см

Вариант 1 (известный) 135 7,6 14,5 2,4

169 10,0 46,0 6,6

170 12,0 48,0 6,8

0,1

155

Вариант 2, Вариант 3

Вариант 4

0,35

160

9,6 33,6 6,7

0,32

165

4,4

142 8,0 29,4

0,20

140

Вариант 5 ., Вариант 6

ВНИИПИ Заказ 59/37 Тираж 566 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, улЛроектная,4

Механические свойства Определяют после следующей термической обработки: нормализация от 950 C (2 ч), отпуск при 720 С (4 ч), закалка при 1040 С (1 ч) в.воду, отпуск при 200%С (4 ч).

Как видно из таблицы, уровень свойств сп-40 ли, выплавленной по предлагаемому способу (12-4) выше, чем у стали, выплавленной по известному способу (1) в 2,5 — 3,0 раза по трещиноустойчивости н в 1,5 — 2 раза по механическим свойствам.. При этом наблюдается 45 высокая стабильность воспроизведения уровня свойств стали.

Применение предлагаемого способа выплавки азотсодержащей стали позволит уменьшить брак литья на 35-45%, повысить уровень 5о механических свойств на 30-40% и стабильность их воспроизведения, а также повысить эксплуатационные свойства и рабочий ресурс изделий на 15-20%..Формула изобретения

Способ производства азотсодержащей стали, включающий расплавление шихты, окисление примесей, . раскисление и легирование, ввод нитридообразующего элемента и азота и обре ботку кальцием в ковше, о т л и ч а ю» шийся тем, что, с целью стабильного повышения уровня свойств стали, 2 — 3 кг/т редкоземельных металлов вводят в расплав в печи, выдерживают в течение 5-10 мин, а нитридообразующий элемент и азот вводят в виде ферросплава в количестве 1,0-30 кг/т и в процессе слива стали в ковш расплав обрабатывают снликокальцпем в количестве, 1 0 — 1,5 кг/т.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ж. "Cram, il969, И 5, с. 414.

2. Авторское свидетельство СССР У 631539, кл. С. 21 С.5/52, 1980.