Способ получения сплава для раскисления и легирования стали

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к технологии получения комплексных ферросплавов и лигатур. Цель изобретения - устранение склонности сплава к саморассыпанию при хранении на воздухе. Предложено силикомарганец после выпуска из печи выдерживать в ковше I0- 25 мин, скачивать шлак, легировать сплав алйминием, а затем титаном во время перелива сплава из ковша в ковш при температуре начала легирования 1480-1520 С, определяя количество вводимого титана по формуле ,0е %с1+45,47 % Si - 0,21 С% AI + 22,1 Г% Р - 1,14 % + 0,14 Z All - 442,34 кг/т, где % с, % Si, % А1 и С% Р - содержание в сплаве углерода, кремния, алюминия и фосфора, мас.%. За счет предложенной последовательности и условий ввода легирующих с определяемым расходом предотвращается образование в получаемом сплаве карбидов и фосфидов алюминия, взаимодействие которых с воздухом приводит к самопроизвольному рассыпанию металла . Г табл. а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (Ю

gg 4 С 22 С 33/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4239455/31-02 (22) 04.05.87 (46) 30.03.89, Бюл. М - 12 (71) Днепропетровский металлургический институт им. Л.И.Брежнева (72) М.И.Гасик, В,T.Зубанов, О.И.Поляков, Б.Ф.Величко, А.В.Великанов, А.И.Козловский, Н.И,Поляков, И.А.Семенов, М,И.Староселецкий, А.П.Еремеев, Г,Д.Ткач и В.Г.Мячин (53) 669.168(088.8) (56) ТУ 14-5-155-83. Чугун, ферросплавы, лигатуры, порошки. Ферросплавы и лигатуры (отраслевой каталог) .

M.: Черметинформация, 1986.

Друинский М.И. и др. Стабилизация сплава АМС,-Сб. Производство ферросплавов. Кемерово: )975, с. 158. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВА ДЛЯ

РАСКИСЛЕНИЯ И ЛЕГИРОВАНИЯ СТАХЖ (57) Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к технологии получения комплексных ферросплавов и лигатур. Цель изобретения — устраИзобретение относится к черной металлургии, а конкретно к технологии получения комплексных ферроспла вов и лигатур.

Цель изобретения — устранение склонности сплава к саморассыпан1по при хранении на воздухе.

Предложено после выпуска из печи выцерживать силикомарганец в ковше в течение 10-25 мин, скачивать шлак и легировать сплав алюминием, а за! нение склонности сплава к саморассыпанию при хранении на воздухе. Предложено силикомарганец после выпуска из печи выдерживать в ковше 1025 мин, скачивать шлак, легировать сплав алюминием, а затем титаном во время перелива сплава из ковша в ковш при температуре начала легирования !480-1520 С, определяя количество вводимого титана по формуле

Ti 57,06 PX CJ +45,47 $% Sif — 0,21 (Х А1! + 22,1 (Х Р! — 1,14 (% Sij +

+ 0,14 (Х А1 — 442,34 кг/т где (7 с1, (х si), (x Ai) и (i! Pj — со" держание в сплаве углерода, кремния, алюминия и фосфора, мас.Х. За счет предложенной последовательности и условий ввода легирующих с определяемым расходом предотвращается о6разование в получаемом сплаве карбидов и фосфидов алюминия, взаимодействие которых с воздухом приводит к самопроизвольному рассыпанию металла. 1 табл. тем титаном во время перелива сплава из ковша в ковш при температуре начала легирования 1480-1520 С, определяя количество вводимого титана по формуле:

Т = 57,06 (% cj + 45,47 jX S1!— — 0,21 Х Alp + 22,1 х (Х Р) — 1,14 (Х SiJ + 0,14IX Al) — 442,34 кг/т, где (Х CJ, 1% Si), 1Х AI) и (Х Pj— содержание в сплаве углерода, кремния, алюминия и фосфора соответственно, мас,X..1468951

При выдержке сплава в ковше после выпуска из лечи происходит снижение общего содержания углерода в сплаве, углерод удаляется из него в виде нерастворимого карбида кремния (SiC) . При выдержке сплава в ковше менее 10 мин карбид кремния не успевает выделиться из расплава, при выдержке более 25 мин происходит переохлаждение расплава, которое затрудняет проведение последующих технологических операций легирования и разливки сплава в слитки.

Скачивание шлака перед легированием силикомарганца обусловлено тем, что, он повышает угар и снижает стабильность усвоения алюминия и особенно титана, что увеличивает склонность сплава к саморассыпанию, 20

Существенное влияние на саморассыпаемость оказывает последовательность ввода алюминия и титана, Как показали исследования, при вводе легирующих в последовательности титан- 25 алюминий или одновременном их вводе часть охлажденного сплава саморассыпалась (до 12 ), а также растрескалась по поверхности слитка (до 20 )> что снижало товарный вид и коммер- 30 ческую ценность продукта.

При начале осуществления легирования силикомарганца при температуре сплава менее 1480 С происходило переохлаждение, что привело к сильной ликвации алюминия и титана, половина слитков каждой из плавок, легированных при указанной температуре, самопроизвольно рассыпалось.

При температуре начала легирова- !0 о ния выше 1520 С полученные сплавы саморассыпались, При этом., через

40 сут хранения их на воздухе коли чество рассыпавшего сплава составило 15 . от его массы. 45

Значительное влияние на склонность сплава к саморассыпанию оказывает количество вводимого титана. При этом, расход титана на легирование определяется также соотношением основных компонентов сплава — углерода, кремния, алюминия и фосфора. Наилучшие результаты достигаются при вводе титана в количестве определенt 55 ном по эмпирической формуле, изложенной выше.

При этом удается полностью нейтрализовать отрицательное влияние углерода и фосфора, связав их в прочные соединения TiC u TiP. В сплаве без титана образуются карбид и фосфид алюминия Al C и AlP. Взаи.— модействие их с влагой воздуха является причиной самопроизвольного рас сыпания сплава.

В сплавах, в которые титан вводился в соответствии с эмпирической фор мулой, не обнаружены Al+С и AlP, поскольку карбид и фосфид титана

TiC. u TiP являются термодинамически более прочными и не взаимодействуют с влагой воздуха. Эти сплавы не были подвержены саморассыпанию.

Кремний оказывает существенное влияние на растворимость углерода в сплаве, поэтому его концентрация была учтена при определении количества присаживаемого титана.

Чем выше содержание алюминия в сплаве, тем больше вероятность образования в ней карбида и фосфида алюминия и тем больше склонность сплава к саморассыпанию. Вместе с тем алюминий, как и кремний,. определяет растворимость углерода в сплаве. Совокупное действие обоих этих факторов учтено нелинейной зависимостью вводимого титана от концентрации алюминия в эмпирической формуле.

Пример. В идентичных условиях проведены плавки по известному и предлагаемому способам. Плавки по известному проводят по следующей технологии.

Сплав (50-70 . Мп, !3-20X Si, 6-16X Al) получают в рудовосстановительной электропечи и выпускают вместе со шлаком, титан в виде стружки присаживают на струю металла. Навеска титановой стружки составляет 1—

2 кг Hà 100 кг марганцевой руды и

85-)07 кг Экибастуэского угля. .Плавки по предлагаемому способу проводят в рудовосстановительной электропечи. Технология плавки рассмотрена на одном конкретном примере.

Силикомарганец марки СМн!7Р выпускают из рудовосстановительной электропечи ППЗ-63. Экспресс-анализом определяют содержание кремния, углерода и фосфора. Масса сплава определяется взвешиванием и составляет 25,4 т. Сплав после выпуска выдерживают в течение 15 мин, затем

895) 30

5 146 удаляют шлак, Металл сливают в ковш, на дне которого находится алюминий в виде чушек сплава АВ 88 (содержащего не менее 887 мас.алюминия), Из опыта производства на Никопольском заводе ферросплавов более 50 тыс,т. ферросиликомарганецалюминия (ТУ !

4-5-155-83) усвоение алюминия составляет 70-75Х. Расход алюминия составил 2,5 т. При этом, по расчету его должно усвоиться 2,5,0,7,0,88=

=1,54 т, а содержание в полупродукте

1 54

1007 = 5,77.

25,4+2,5.0,7 (химический анализ силикомарганца с алюминием показал, что содержание последнего в сплаве составило 5,87), Титан давали в виде губки ТГ-ГВ (ГОСТ 17746-79) с содержанием титана более 997. на дно ковша, в котором находится силикомарганец до смешения последнего с алюминиевым сплавом.

Необходимый расход титана (согласно расчетной формулы) составил Ti 57,06

1,5 + 45,47. 16,6 — 0,21 ° 5,6 + 22,1«

«0,5 — 1,14 16,6 + 0,14 5,6 — 442,34 = 98 кг/т.

Масса силикомарганца с алюминием

25,4 + 25,07 = 27,15 т. Расход титана не менее 98 27,I5= 2650 Kr. Приняли расход титана 2,8 т.

Силикомарганец с алюминием слили в ковш с титаном. Исследования сплава показали, что титан и алюминий равномерно распределились по объему слитков; сплав характеризовался высокой устойчивостью против саморассыпания.

Результаты опытных плавок, представленные в таблице, показывают, что при получении сплавов по предлагаемому способу (примеры 4,5,6,9,13, 14,15) они не рассыпались в течение

40 сут при хранении на воздухе, Наблюдения также показали, что эти сплавы и в дальнейшем не рассыпались в течение более полугода.

1О

Нарушение хотя бы одного из технологических параметров процесса, указанных в формуле изобретения, приводит к ухудшению качества сплава.

Так, выдержка сплава в ковше после выпуска менее 5 и более 25 мин приводит к заметному снижению стойкости сплава при соответствии остальных параметров процесса формулы изобретения.

Ввод титана ранее алюминия снижает стойкость сплава, примерно то же количество сплава самопроизвольно рассыпается при совместном вводе алюминия и титана, Наиболее сильно понижает стойкость сплава такие факторы, как наличие шлака при легировании, пониженная (менее 1480 С) и повышенная (более 1520 С) температура металла при начале легирования, а также несоответствие количества вводимого ти" тана расчетной формуле.

Формула изобретения

Способ получения сплава для раскисления и легирования стали, включающий выплавку сплава в печи, выпуск в ковш и легирование титаном, отличающийся тем, что, с целью устранения склонности сплава к саморассыпанию при хранении на воздухе, в печи выплавляют силикомарганец, после выпуска его из печи выдерживают в ковше в течение

10-25 мин, скачивают шлак, легируют сплав алюминием, а затем сплав переливают из ковша в ковш при 1480о, 1520 С и одновременно легируют титаком, при этом количество вводимого титана равно Ti 57,06 fX CJ +

+45,47 (% Sip — 0,21 17. А1 + 22,1 (% Р) — 1,14 (% Si) + 0,14 fX AQ

-442,34, кг/т, где Х С1, 1% Sij, (7. A1J -и 1% Р! - содержание в сплаве углерода, кремния, алюминия и фосфора соответственно, мас. X.

J 468951 лмчесчз одимог итака

Слособ вол ннк сллавв а в етв е л ска

kl-Т1 (последователвио)

Ai-Tf

1500

Под алеком

Известимй I

Под алеком

Веэ илвкв

1500

То ие

«ею

II

Ю

«Il

0

17

ЗХ

1 500

1 500

)495, )500

To ae, Я

° I и и

)8 . 25

30 !

7 е

Под юлеком

12

)495

1490 е и

19

)8

9

)О

Вез алака

%о ие в

«И

«ч»

)470

12

«е» ж

19

18

IS. 1480

1 520

)530

1505 в

«н»

° !

14

)5

)б

М

«е

)500

18 17

° l

Составитель О.Веретенников

Редактор И.Сегляник Техред М.Дидык Корректор О.Кравцова

Заказ 1320/27 Тираж 576 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óàãîðîä, ул. Гагарина, 101

Предлагаемый

5

7

Совместио

А) и,И

kl-ТЙ (лоследователвио)

То ке л

) кт/)00 кг IS

))л руд

2 кг/100 at 12

))л руд

В соответствии 16 с расчетной. формулой

° l

«» 0

° Ф

° t

Кенъие, чем ло 26. расчетной 4ор муле

В соответствии 24 с расчетной .. формулой