Лигатура для раскисления и легирования стали

 

ЛИГАТУРА ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ И ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ, содержащая ванадий, кремний, марганец, хром. углерод, титан, азот, никель и 30, отличающаяся тем, что, с целью увеличения степени усвоения ванадия и азота сталью, повьшения ее хладостойкости при сохранении прочности и пластичности, а также снижения себестоимости лиги-, турЫ| она дополнительно содержит алюминий и барий при следующем сботношении компонентов, Mat.%: 35-60 Ванадий 0,5-3,0 Кремний 1,0-6,0 Марганец 0,5-3,0 Хром 0,15-3,0 Углерод 0,05-3,0 Титан 0,1-0,6 Азот (Л 0,5-2,0 Никель 0,1-2,0 Алюминий Барий 0,005-1,0 Железо Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

«е «и

gag С 22 С 35/00

3(;.-;;,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3495502/22-02 (22) 12. 10. 82 (46) 30.04.84. Бюл. 9 16 (72) И.Н. Габайдуллин Г.Н. Нутфуллин, М.М. Иинсадыров, Ю.С. Щекалев и 10.П. Белый (71) Чусовской металлургический saвод .(53) 669. 15"198(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 246861, кл. С 22 С 35/00, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

В 559992, кл. С 22 С 35/ОО, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

У 908902; кл. С 22 С 35/00, .1980. (54)(57) ЛИГАТУРА ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ

И ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ, содержащая ванадий, кремний, марганец, хром, углерод, титан, азот, никель и желе-. зо, отличающаяся тем, что, с целью увеличения сте- . пени усвоения ванадия и азота сталью, повышения ее хладостойкости при сохранении прочности и пластичности, а также снижения себестоимости лига-. туры1 она дополнительно содержит алюминий и барий при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Ванадий 35-60

Кремний 0,5-3,0

Марганец 1,0-6,0

Хром 0,5-3,0

Углерод 0,15-3,0

Титан 0,05-3,0 9

Азот 0,1-0,6

Никель 0,5-2,0

Алюминий О, 1-2, О

Барий О, 005-1, О

Железо Остальное

1089161 способствует снижению качества и свойств металла.

Другим недостатком перечисленных лигатур является то, что при высоких концентрациях кремния, марганца в легируемом металле при раскислении преимущественно образуются не легкоплавкие соединения окислов этих элементов с окислами железа (РеО х х Ме О ), а тугоплавкие неметаллические включения на основе соединений.

Цель изобретения — увеличение степени усвоения ванадия и азота сталью, повышение ее хладостойкости при сохранении прочности и пластичности, а также снижения себестоимости лигатуры.

Поставленная цель достигается

20 тем, что лигатура для раскисления и легирования стали, содержащая ва надий, кремний, марганец, хром, углерод, титан, азот, никель и железо согласно изобретению она дополнительно содержит алюминий и барий при сле дующем соотношении компонентов, мас .7.:

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изысканию составов в ванадийсодержащих лигатур для раскисления и легирования стали. 5

Известна ванадийсодержащая лигатура для раскисления и легирования стали и чугуна, которая содержит, мас.Е: ванадий 15-35, кремний 1,5-2,5, марганец 7-20, хром— до 5, углерод 0,5" 1,5, азот 3-8, алюминий — до 3, железо — остальное (1) .

Такая лигатура, несмотря на повышенное содержание ванадия, не позволяет стабильно получать повышенные механические свойства изделий; получаемых из легируемых этой лигатурой сталей.

Известна также лигатура следующего состава, мас.Ж: кремний 5-50, марганец 0,5-4,9, хром 0,5-0,3, углерод 0,5-3,0, титан 0,05-5,0, азот 0,01-0,20, кальций 0,005-5,0, 25 железо — остальное (21 .

Основным недостатком этой лигатуры является то, что вследствие высокого средства кальция к кислороду и весьма ограниченной растворимости его в стали, степень усвоения кальция и ванадия металлом существенно меняется, что приводит к широкому изменению механических и эксплуатационных свойств отливок. Последнее недопустимо при выплавке сталей для ответственных изделий, работающих в условиях низких температур.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является лигатура следующего состава, мас.7: ванадий 35-45, кремний 5-15, марганец 0,5-10, хром 0,5-3,0, углерод

0,5-3,0, титан 0,05-5,0, азот 0,01"

0,2, кальций 0,05-1,5; никель 0,545

9,0, железо — остальное (3),Ванадий 35-60

Кремний 0,5-3,0

30 Марганец 1,0-6,0

Хром 0,5-3,0

Углерод 0,.15-3, О

Титан 0,05-3,0

Азот О, 1-0,6

З5 Никель 0,5-2,0

Алюминий . 0,1 2,0

Барий 0,005-1,0

Железо Остальное

50 Присутствующие в том же соотношении хром, титан, углерод совместно с азотом и ванадием, в процессе растворения лигатуры образуют нитриды и карбонитриды ванадия, титана, хрома, которые при заданном соотношении компонентов обеспечивают стабильное получение необходимых характеристик стали.

Общим недостатком перечисленных лигатур является широкое колебание пределов концентраций кремния и марганца, существенно влияющих на степень усвоения ванадия из лигатуры, и следовательно стабильность свойств легируемого металла. Кроме того, кремний в предлагаемом интервале концентраций значительно снижает растворимость азота в лигатуре, уменьшает степейь его усвоения металлом, что в совокупности также

Снижение уровня и интервала концентраций кремния и марганца стабилизирует степень усвоения ванадия металлом из лигатуры, повышает в ней и легируемой стали содержание азота и способствует получению в легируемом металле преимущественно легкоплавких неметаллических включений на основе силикатов марганца и железа.

108916 1

Таблица 1

Химический состав, мас.Ж

Si Mn Cr

Лигатура ч С

0,64

2,0 2,6 0,5

7,4 3, 4 2,8

38,8

Базовая

Известная /3/

Предлагаемая

1,8

43,8

2,41 0,61

35,0

0,72

3,0

2,98 1,0 0,5

38,8

0,15

42,1

2,62

0,148

0,82

0,98

6э0 2э4

2,42 3,0

1,42

2,47

45,4

0,50

3,0

50,8

2, 9 О, 4 8

60,0

1,21 . 1,98

Введение в предлагаемую лигатуру в,указанном количестве алюминия и бария позволяет получить существенные преимущества по сравнению с известной. Во-первых, это связано с 5 тем, что эти компоненты, в частности барий, обладающий более высоким сродством к кислороду, чем кальций .в йзвестной лигатуре, существенно снижают окисленность как самой ли- ® гатуры, так и легируемого металла.

Это в свою очередь способствует получению в лигатуре и металле более высоких концентраций азота и, низкого содержания серы. Кроме того, вве- 15 денные в указанных количествах алюминий и барий при раскислении металла образуют сравнительно легкоплавкие алюминаты и алюмосиликаты,бария, которые укрупняясь, легко удаляются >0 из металла. Все эти преимущества в совокупности существенно повьппают качество металла и усвоение ванадия металлом.

Технологическая целесообразность дополнительного ввода бария и алюминия усиливается также тем, что при этом уменьшается и сужается оптимальный интервал концентраций срав- 30 вительно дорогостоящего никеля, необходимый для получения стабильных механических и эксплуатационных характеристик металла.

Пример. В 250-тонной мартеновской печи была проведена выплавка высокопрочной стали 18Г АФ для металлических конструкций ответственного назначения. Для раскисления и легирования стали применили .наряду с РеИп и Вдмл известную и предлагаемую лигатуры.

Химический состав использованных лигатур приведен в табл. 1., результаты механических испытаний и себестоимости приведены в табл. 2 и 3.

Полученные данные показывают, что использование предложенной лигатуры позволяет получить более высо" кую степень усвоения ванадия и (что особенно важно) — азота.

При этом заметно повышаются также и показатели ударной вязкости стали при низких температурах (-40 С о

Э

-60 С) при сохранении высокого уровня остальных физико-механических характеристик.

Сравнение себестоимости выплавки известной и предлагаемой лигатур.показывает, что преимущественно за

I счет сокращения стоимости основных материалов ее внедрение в промьппленное производство позволяет экономить около 180 руб/т.

1089161

Лигатура

Ва

4»

0,07

Базовая

0,21

0,3

Известная /3/

0,12

2,0

4,2

1,4

0,1

Предлагаемая

0,05

1,6

1,0

0,22

0,1

1,20

2,0

0,21

0,30

0,49

0,1

0,1

0 05

0,31

0,21

О, 5

0,21

0,1

0,6

3,0

1,42

» 4

2,0

1,6

0,34

0;005

0,44

0,42

0,07

Таблица 2

Степень усвоения ванадия, Х

Содержание азота

s стали, Х

Лигатура и

"т> кг /мм 8, 7

"B) кгс/мм

0,006

21,0

40,4

44,7

60,4

68,6

28,8

64,2

49,8

28,2

69,0

64,2

0,047

51,8

68,7

66,0

51,8

29,0

52,0

29,2

66,0

69,4

29,.2

69,2

68,4

52,0

68,6

68,4 .

52,5

28,5

28,5

66,2

68,9

51,9

Продолжение табл, Лигатура

-60 С

+20 С .1

Базовая

9,1

5,2

4,2

Известная /3/

14,8

7,6

9,8

10,8, Предлагаемая

15 ° 6

8,5

Базовая 92,6

Известная /3/ 94,8 0,012

Предлагаемые 98,4

98,4 0,037

98,0, 0,044

98,0 0,044

97,0 0,041

98,0 0,037

Продолжение табл 1

Химический состав, мас.Ж

Ti Al

Физико-механические свойства стали

Физико-механические свойства стали

Ударная вязкость, кгсм/см

-40 С

1089161

Продолжение табл. 2

Физико-механические -свойства стали

Лигатура

Ударная вязкость, кгсм/см

-40 С 60 С о

+20 С

8,8

15,6

12,1

10,8

8,5

15,8

15,9

12,4

8,6

8,6

14,-8

12,2.16,4

8,7

12,2

«4

Химсостав, Е

Si Ип Cr С

Таблица 3

Лигатура

N Ti Ni

Известная /3! 43,8 7,4, 3,4 2,8

118 0, 12 2,0 4,2

По заявке

У 3495502/02

35,0 0,5 1,0 0,5

015 01 005 05.

t 02 0,4 0,5 1,2

45,4 2,4 3,2 1,4

3,0 6,0 3,0

0,6 3,0 2,0

60,0

3,0 .

Лигатура

Продолжение табл. 3 ч»

Расходы по пределу, руб/т, Сырье и Флюсы Электричесосновные и вос- кая энергия материалы стано-. и вспомогат вители материалы ебестоимость, руб/т

Химсостав, Х

А1

Ва

2695,63

Известная (3l

2361,11 280,43 54,09

2399,4

2511,20

2180е7 280 ° 26 50э93

0,6 0,25

1,0 1,0

2280,.0, 290, 2 51, 01

2621,01

3ЦЩЯИ Заказ 2876/25 Тираж 603 Пояписное

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

По заявке

В 3495502/02 0,1 0,005 . 2079,.0. 272,2 48,2