Способ получения конструкционной низколегированной стали

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам обработки расплавленной стали. Цель изобретения - уменьшение в стали содержания кислорода, снижение структурной неоднородности,, получение более стабильных механических свойств,, сокращение расхода раскислителей и легирующих, улучшение качества поверхности слитков и проката из них. Способ включает введение в легированньй никелем стальной расплав с содержанием 0,05-0,20% углерода в сталеплавильном агрегате 0,05- 0,25% кремния и одновременно хрома, вьтуск в ковш, раскисление алюминием в количестве 0,05-0,13% до вьтуска 50% расплава, введение хрома, кремния и марганца в процессе выпуска от 20 до 50% металла. Хром в ковш вводят в количестве 0,65-1,1 от содержания в расплаве никеля в смеси с кремнием и марганцем при соотношении в смеси хрома, кремния и марганца 1 : (1,55-2,5):(0,67-Г, 1) соответственно; алюминий в количестве 0,01- 0,02% вводят в расплав непосредственно перед введением смеси ферросплавов , а остальной алюминий - после введения смеси в поток поступающего в ковш расплава равномерно. При содержании углерода 0,05-0,10% суммарное количество вводимого алюминия определяют по формуле: А, % 0,02 + (0,0045-0,0055)/ с,%. Б процессе выпуска в расплав вводят 0,01-0,05% титана и 0,01-0,05% углерода . Соотношение легирующих компонентов и последовательность их ввода в расплав позволяют сократить расход хрома на 15%, кремния на 10%,- мар- . ганца на 8%, увеличить выход годного и уменьшить расходный коэффициент в дальнейшем переделе. 4 з.п. ф-лы, 2 табл. кэ о: ел со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„12965

А1 (51)4 С 21 С 7 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3767258/22-02 (22) 05.07.84 (46) 15.03.87. В . Н- 10 (71) Орско-Халиловский металлургический комбинат и Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина (72) В.M Бреус, В.Г. Милюц, В.Г. Арсланов, A.А. Кривошейко, А.Г. Мянник и Г.Н. Камьппев (53) 669.184.266(088.8) (56) Морозов А.Н. Современный мартеновский процесс; Свердловск: Neталлургиздат, 1961, с. 221-225.

Хомутов А.И. Комплексное раскисление и легирование стали. М.: Neталлургиздат, 1961, с. 24-29, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНСТРУКПИОННОЙ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам обработки расплавленной стали. Цель изобретения — уменьшение в стали содержания кислорода, снижение структурной неоднородности, получение более стабильных механических свойств, сокращение расхода раскислителей и легирующих, улучшение качества поверхности слитков и проката из них. Способ включает введение в легированный никелем стальной рас плав с содержанием 0,05-0,20%. углерода в сталеплавильном агрегате 0,050,25% кремния и одновременно хрома, выпуск в ковш, раскисление алюминием в количестве 0,05-0,13% до выпуска

50% расплава, введение хрома, кремния и марганца в процессе выпуска от 20 до 50% металла. Хром в ковш вводят в количестве 0,65-1,1 от содержания в расплаве никеля в смеси с кремнием и марганцем при соотношении в смеси хрома, кремния и марганца 1:(1, 55-2, 5): (О, 67-1, 1) соответственно; алюминий в количестве 0,010,02% вводят в расплав непосредственно перед введением смеси ферросплавов, а остальной алюминий — после введения смеси в поток поступающего н ковш расплава равномерно.

При содержании углерода 0,05-0, 10% суммарное количество вводимого алюминия определяют по формуле: tA %)=

= 0,02 + (0,0045-0,0055)/ (С,Xj. В процессе выпуска в расплав вводят

0,01-0,05% титана и 0,01-0,05% углерода. Соотношение легирующих компонентов и последовательность их ввода в расплав позволяют сократить расход хрома на 15% кремния íà 10% мар- . ганца на 8%, увеличить выход годного и уменьшить расходный коэффициент в дальнейшем переделе. 4 s.ï. ф-лы, 2 табл.

96597

1 12

Изобретение относится к черной металлургии, а частности, к способам выплавки стали с легированием и раскислением в печи и вне печи.

Цель изобретения — уменьшение в стали содержания кислорода, снижение структурной неоднородности, получение более стабильных механических свойств, сокращение расхода раскислителей и легирующих, улучшение качества поверхности слитков и про-, ката иэ них.

Способ основан на установленном экспериментально явлении увеличения скорости растворения хрома в стальных расплавах, содержащих до 17. никеля, при введении хрома в смеси с кремнием и марганцем.

Благодаря этому в процессе вьп уска металла из сталеплавильного агрегата в ковш, который, как правило, не превьппает 20 мин, оказываетсявозможным при некоторых дополнительных условиях ввести хром в количестве 0,65-1, 1 от содержания в расплаве никеля, что для большинства низколегированных никельсодержащих марок стали соответствуетне менее 75Х всего необходимого для легирования хрома. Остальной хром (как правило, не более 257 от общего количества) вводится в печь, причем для более быстрого усвоения и разрушения карбидов он вводится одновременно с

0,05-0,257 кремния. Это способствует более полному усвоению хрома стальным расплавом, меньшему его запутыванию в шлаке, сокращению продолжительности выдержки на раскислении.

Введение в ковш хрома в смеси с кремнием и марганцем в соотношении

1:(1, 55-2, 5):(О, 67-1, 1) после присадки 0,01-0,027. алюминия способствует быстрому разрушению карбидов хрома и шпинелей, повышает скорость растворения хрома в стальном расплаве, обеспечивает более равномерное распределение легирующих и способствует получению стали более однородного химического состава с Яолее равномерными механическими свойствами.

Первую порцию алюминия в количестве 0 01-0,027. вводят в процессе выпуска непосредственно перед введени-. ем смеси легирующих. Это способствует некоторому снижению окисленности стального расплава и повьппению скорости растворения хрома, введенного с кремнием и марганцем, сйижению загрязненности стали оксидами шпинельного типа.

Вторую порцию алюминия, как правило, в количестве 0 05-0, 11Х вводят в поток поступающего в ковш расплава равномерно после присадки смеси до выпуска 507. металла.

Присадку смеси производят в процессе выпуска 20-50Х металла, однако целесообразно завершать эту операцию несколько раньше — к моменту выпуска ЗОХ металла, 4 Р

В диапазоне содержаний углерода

0,05-0, 10Х суммарное количество вводимого в металл алюминия задают в соответствии с эмпирической формулой:

А О 02 Од0045 — Од0055 (С, %) = где tA, X j — суммарное количество

25 вводимого в металл алюминия, jC, Xj — содержание углерода в расплаве.

В этом случае наблюдается дополнительное повьппение выхода годного о проката за счет более быстрого и полного усвоения легирующих, Положительный эффект увеличивается в случае присадки в металл в про35 цессе выпуска 0,01-0,057 титана..

Введение титана обеспечивает повьппение технологической пластичности за счет связывания части азота в устойчивые нитриды, уменьшения свободного азота в стали и ограничения азота и нитридов алюминия, выделяющихся по границам зерен при температурах горячей прокатки, а также снижение температуры плавления смеси фер45 Росплавов и ускоРение ee,усвоения стальным расплавом.

Роль углеродистого вещества состоит в дополнительном раскислении расплава, перемешивании его вьщеля50 ющимися газообразными продуктами реакции (оксидами углерода) и ускорении растворения смеси легирующих в стали.

Способ может быть осуществлен с использованием раскислителей и легирующих обычного промьппленного качества — феррохрома, силикомарганца, ферросилиция, снликохрома, ферромарганца, алюминия, ферротитана, тита3 12965 ,новой губки. Могут быть использованы содержащие эти элементы-отходы производств, например отходы ферросплавной промышленности, цветного литья и т.п. В качестве углеродистого материала могут быть использованы коксик, графит, электродная крошка и т.п.

Пример ы 1-5. В основной мартеновской печи выплавляли конст- 10 рукционную низкопегированную сталь, содержащую 0,05-0,2Х углерода, кремний, марганец, хром, никель.

Легирование стали хромом рассчитывали следующим образом. 15

Количество хрома, вводимого в ковш, задавали по соотношению (Сг,X):

: (Ni, %) = 0 65-1, 1. Остальное ко-, личество хрома, необходимого для получения стали заданного состава, 20 вводили в печь, корректируя величину присадки по фактическому содержанию остаточного хрома в расплаве.

Количество вводимых в ковш кремния и марганца задавали в зависимос- 25 ти от вводимого в ковш хрома по соотношению между хромом, кремнием и марганцем 1:(1,55-2,5):(0,67ъ1, 1).

Недостающее до заданной марки количество этих элементов вводили в печь. 30

Предварительное раскисление в печи осуществляли кремнием, который вводили на 0,05-0,25Х одновременно с хромом. В печь может быть введена корректировочная порция мар 35 ганца. Через 10-20 мин после присадки ферросплавов плавку выпускали в ковш.

После выпуска первых 10-20Х металла присаживали 0,01-0, 02Х алюми- 40 ния, а затем смесь ферросплавов, содержащую хром, кремний и марганец в соотношении 1:(1,55-2,5):(0,67-1, 1) соответственно.

Непосредственно после присадки 45 смеси в металл добавляли вторую порцию алюминия, которую вводили равномерно до выпуска 50Х металла. Сум.марную навеску алюминия задавали в зависимости от содержания в расплаве 50 углерода по эмпирическому соотношению

0 0045-0 0055 (А, ) = 0,02 + + ч — —.-ь — — — — °

С Х) 55

На плавках 1,2 и 4 в металл дополнительно вводили титан в количестве

0,01-0,05Х. Присадку всех материалов

97 4 заканчивали до выпуска в ковш 50Х металла.

На плавках 1,2 и 5 дополнительно, вводили 0,01:0,05Х углерода после выпуска 10Х металла (на плавке 2 перед введением рафинировочного шлака) .

Режимы осуществления способа приведены в табл. 1, технико-экономические показатели — в табл. 2.

Металл разлили в слитки, которые прокатали на лист толщиной 20 мм.

Механические свойства испытывали в состоянии закалки.

Плавка 6 аналогичного плавкам

1-5 химического состава и назначенияполучена по прототипу. В основной мартеновской печи предварительное раскисление осуществляли одновременчым введением в ванну 0,25Х кремния и 0,75Х хрома, после выпуска 20Х металла в ковш ввели 0 58Х марганца, затем 1, 10Х кремния, затем О, 10Х хром ма. Количество введенного в ковш хрома составило 0,2 от содержания ниникеля. Алюминий в количестве 0,06Х ввели после присадки ферросплавов и закончили к моменту выпуска 50Х металла (табл. 1).

Плавки 7-9 проведены по режимам, близким к предлагаемому способу, но отклоняющимся от него по некоторым параметрам (табл. 1) . Дальнейший предел металла плавок 6-9 осуществляли по аналогичной плавкам 1-5. схеме.

Как правило иэ приведенных в табл.1 и 2 данных, изобретение позволяет значительно увеличить количество присаживаемого в ковш хрома и улучшить качественные характеристики стали, причем не только конструкционные (однородность структуры и свойств), но и технологические (выход годного проката выше на 3

5X). При этом достигается также увеличение степени полезного использо-. вания легирующих и их экономия: хрома на 13-18Х, кремния на 6-15Х, марганца на 6-13Х. !

Дополнительное введение в металл

0,01-0,05Х титана (пл . 1,2 и 4) дает дополнительное увеличение выхода годного проката от ЗХ (пл. 3) до

4,3Х (пл. 4) и снижение структурной неоднородности.

Введение в металл 0,01-0,05Х углерода также способствует увеличедено s ь одно" сменно, % ено в нови в смеси, вес % ем- мари» . ганхрома мерганд

1 005 078. 0 18 О 14 005 О 06

2 0,07 0,73 0,20 0,05 О, 18 0,21

1,05 0 41 2,1г0,8 0 65

0,61 0,95 0„41 1 1,55г0,67 0,8

3 0,20 0,50 0,08 О, 12 О, 1О О, l2 0,51 0,87 0„47 1г 1,7г0,9 t,0

4 О ° tt 0,60 О, 10 0,08 . 0,25 0,30 0„44, I, 10 0,68 1г2,5г 1,55 0,7

5 0,10 0,50 О, 14 О, 10 0,23 0,25 0,54 1,06 0,56 1:2:1

1 ° 1

6. (грот тетин 0,09 0,53 О, 1О 0,10 0,25 0,75

0,10* 0,10* 0,58 1!11!5,8 0,2 о

7*««0,05 0,60 О ° 17 0,09 0,12: 0,15 0,80 t,08 0,40 1г1,4г0,5 t,33

Е»*» О О8 О 8О О О8 О 16 О 21 О 22 О 43 1, 20 О 73 1гг 8 1 7 О 55

9««* 0,10 0,64 О,11 0,13 О ° 23 0 ° 2! 0,55« t,08* 0,56* 1г2:1 0,9

: е ФЕрросллавег введены лоследовательно

»«Ирототиа

«»» Реллинг осутгествлени» способа отхлоняготсл от предлагаемы»

5 129 нию выхода. годного от ЗХ (пл. 3) до

3,9Х (пл. 5).

Наилучшие результаты по выходу годного (4,7-5,9Х, пл. I и 2) достигаются при введении в металл в про-=цессе выпуска титана и углерода, Отклонение режимов осуществления способа от предлагаемых (пл. 7-9) по набору и последовательности операций, а также по количественным значениям параметров приводит к значительному ухудшению качества и свойств полученной стали Й снижению экономических показателей.

Формула изобретения

1. Способ получения конструкционной низколегированной стали, с со6597 6 держанием 0,05-0, 20Х углерода, включающий введение в легированный никелем стальной расплав в сталеплавильном агрегате 0,05-0,25Х кремния и. одновременно хрома, выпуск в ковш, раскисление алюминием в количестве

0,05-0,13Х до выпуска 50Х расплава, введение хрома, кремния и марганца в в процессе выпуска от 20 до 50Х ста10 ли, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью уменьшения в стали содержания кислорода, снижения структурной неоднородности, получения более стабильных механических свойств, 15 сокращения расхода раскислителей и легирующих, улучшения качества поверхности слитков и проката из них, хром в ковш вводят в количестве

1296597

Тавлнца 1

Начало и окон. чание введения снеси во время ваатуска, Х выпущенного ме» телла

Начало и окончание введения присадок, I от выпущенного в кона металла

Количеств алов, вес алюмннн нтана углепервой вт порции по да перв порции

Сиесь 20-30 10-20 30-50 40-50 10 - О, 02 О, 110 О, 05 О, 05 О, 0055

Смесь 30-40 20-30 40-50 10-20 10 10-20 О, 01 О, 084 О, 01 О, 03 О, 0045

Смесь 20-30 10-20 30»50

0,01 0,05

10-20 - 0,02 0,078 0,02

Смесь 20-40 20

Смесь 20-30 20

40-50 10-20

10 - 0,01 0,06

30-50

0,01 0,0050

50 О 06 э

Последовательно Si-Ct-Si-Ип от 20 до 50

Смесь от 20 до 30

40 - 10 О, 10 - 0,05 0,0040.

40-50 - . 10

Смесь от 30 .. 10 до 40

003 0092 - 003 00058

50 10-20 - 10-20 О, 05 О, 08 О, 02

Последователь- 20-30

so Si-Сг-Si Mn от 20 до 50

0,65-1,1 от содержания в расплаве никеля в смеси с кремнием и марганцем при соотношении в смеси хрома, кремния и марганца 1:(1,55-2,5) (0,67-1, 1) соответственно, алюминий в количестве 0,01-0 02% вводят в расплав непосредственно перед введением смеси ферросплавов, а остальной алюминий — после, введения смеси в поток поступающего в ковш стально- 10

ro расплава равномерно.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что при содержании углерода в расплаве 0,05-0,10% алюминий (А,%) вводят в количестве 15

1 0 0045 0 0055

A %1= 0 02+ (С, %) где С вЂ” углерод.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что в процессе выпуска в ковш в расплав дополнительно вводят 0,01 — 0,05 % титана.

4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю шийся тем, что в процессе выпуска в расплав вводят углеродистое вещество в количестве 0,010,05%.

5 ° Способ по пп. 1-4, о т л и— ч а ю шийся тем, что углеродистое вещество вводят непосредственно перед введением рафинирующего агента.

1296597

Таблица 2 ви уе- Увал в и чени а Фер- выхо годн марганца

1-2 42-44

11,8 8,1

13,0

1 0,0030

4,7

0,6-0,8

0 61 0,7

20-24

0,0028 14,7

2 42,5-43

12,4 12,9 5,2

20-22

21-23

О, 58-0, 62

6,4 8,5 3,0 2-3 38-41

3 0,0022

14,7

22-25

0,6"0,65

0,65-0,8

О,4-0,7

4-6 40-47

18-26

0 5 4-5 40-45 19-24

11 -70 "2 ° 4

0,43-0,75

2,1 -2,0

0,5-0 85

4-5 41,5-45

2,6 0,3

20-25

9 О, 0038

Составитель В. Бреус

Редактор К. Волощук Техред M.Õoäàíê÷ Корректор М.Шароши

Заказ 7.19/29 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул,Проектная,4

4 0,0025

5 0,0030

6 0,0047

7 0,0040

8 0,0051

18,9 14,1 8,5 4 ° 3 2 42-44

154 154 64 39 23 41435 21523

3,0 -0,2 0 8 0,7 ° 4-5 52-47,5 18,5-25,5 0,42-0,7