Способ производства углеродистой стали
(72) Авторы изобретения
Б.В.Харченко, M.Ñ.Ãoðäèåíêo, А.Ф.Долгопол
Ю.И.Марков, В.А.Плохих и Ю.Ф.Радько (71) Заявитель
Украинский ордена Трудового Красного Знаме исследовательский институт металлов (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству углеродистой стали.
Известен способ раскисления рельсовой стали, при котором сталь предварительно в печи раскисляют кремнием и марганцем, а окончательно в ковше — силикокальцием (3,3-4 кг/т) и феррованадием (1-1,5 кг/т) fl) .
Недостатком известного способа !
О является высокий угар элементов раскислителей в печи в связи с взаимодействием металла с печным шлаком, что обуславливает повышенное содержание неметаллических включений и снижает качество готовой стали.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому, .результату является способ производства углеродистой стали, заключающийся в том, что малоуглеродистую сталь, выплавЛенную в сталеплавильном агрегате, выпускают в сталеразливочный ковш с жидким природнолегированным ванади-; ем и титаном чугуном, в который пе. ред смешиванием со сталью вводят
20 — 60% силикокальция и 10-90% ферромарганца, а остальное их количество присаживают одновременно с выпуском стали в ковш (2).
Недостатком этого способа является повышенная загрязненность стали неметаллическими включениями и низкая ударная вязкость стали.
Цель изобретения — повышение ударной вязкости и снижение загрязненности неметаллическими включениями.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу производства углеродистой стали, включающему выплавку стали в печи и раскисленне ее в ковше жидким.природнолегированным ванадием и титаном чугуном, в котором предварительно растворен силикокальций и ферромарганец, сталь предварительно раскисляют в печи сплавам марганца, алюминия и
Результаты анализа опытных плавок
43. представлены s таблице.
Содержание Ударна неметалличес- вязкос ких включений,Х кгм/см
A1 + Ь1
Расход сплава, кг/т.
Основной вид включений
Способ
0,031
Известный
Силикаты кальция размером до 20 мкм
Предлагаемый
0,2
О, 025
0,015
1, 2
3,5
Алюмосиликаты кальция размером 40100 мкм
0,24 6,0
1,8
3 89 кремния 0,3-2,5 кг/т с соотношением марганца к сумме алюминия и кремния, равным 3-6.
Раскисление низкоуглеродистой стали сплавом NnA1Si позволяет уменьшить содержание кислорода с
0,04 до 0,007%. При этом образовавшиеся продукты раскисления быстро и достаточно полно удаляются из расплава и хорошо ассимилируются печным шлаком. Эффективность сплава объясняется высокой его плотностью (6 кг/дм ) и наилучшими (в отношеЪ нии удаления продуктов раскисления) физико-химическими, свойствами образовавшихся неметаллических включений системы !!пО - Аl О - 5 i0 . При вводе чушкового алюминия в конвертер последний в связи с низкой плотностью (2,7 кг/дм ) застревает в шла9 ке, и металл остается нераскисленным. Кроме этого, раскислительная способность Аl ниже, чем сплава
HnA1S1.
Исследованиями установлено, что для получения максимального эффекта необходимо использовать сплав с отношением Ип к сумме Al u S t 3-6. В том случае, если указанное отношение меньше 3, сплав имее низкую плотность (менее 6 кг/дм ), в результате чего куски сплава не погружаются в жидкий металл и окисление элементов сплава происходит в шлаке. При
Мп
) 6 сплав обладает низкой
+ 51 раскислительной способностью. Ввод в низкоуглеродистую сталь сплава в количестве 0,3-2,5 кг/т обусловлен необходимостью получения стали высокой чистоты и С, минимальной концентрацией ки лорода. При вводе в сталь сплава менее 0,3 кг/т окисленцость металла сохраняется достаточно высокая. Ввод в сталь сплава в количестве более 2,5 кг/т приводит к повыше9666 4 нию загрязненности металла включениями (глиноэем), которые отрицательно влияют на свойства стали.
Выплавка стали по предложенному способу осуществлялась на опытном заводе.,В 40 кг индукционной печи был выплавлен.синтетический чугун, по химическому составу соответствующий природнолегированному чугуну !
О НТ1!К,%: С 3,9, Ип 0,27, Т i 0,20, S i 0 26, V О0,,4433, 5 0,013, P 0,022 .
В другой 200 кг индукционной печи была выллавлена низкоуглеродистая сталь, подобная получаемой в кон1 вертере: С 0,1% Нп 0,29%., Si следы, 5 0,025%, Р 0,022%.
При проведении опытных плавок в чугун вводили 2 кг/т (60% от общего количества) силикокальция и
gp 5 кг/т (50% от общего количества) ферромарганца, а в низкоуглеродистую сталь, покрытую жидким шлаком, вводили марганец-алюминий †кремниев сплав (36 кг). Затем из 40 кг печи д отливали 7,5 кг чугуна и сливали в ковш с низкоуглеродистой сталью.
Во время смешивания стали с чугуном вводили оставшееся количество силикокальция и ферромарганца. щ При проведении экспериментов опробован сплав с. различным отношением марганца к сумме алюминия и кремния ° Расход сплава .изменяли от
0,2 до 2,7 кг/т стали. В сравнительной плавке сталь сплавом не раскисляли. Полученную в результате смещения углеродистую сталь С О, Ь-О, 8%, Ип 0,8-1,1%, Si О,,!7-0,37%) заливали в изложницы емкостью 50 кг. Слитки прокатывали в пруток ф 20 мм. Сталь испытывали на ударную вязкостьи изучали загрязненность. неметаллическими включениями.
899666
Продолжение таблицы
Содержание неметаллических включений, Способ
Расход сплава кг/т
Мп
Ударная вязкость кгм/см
Основной вид включений
А1+ Si
0,28 2,8
0,29 5,6
1,3
Предлагаемый
То же
2,4
0,3 3,0
Алюмосиликаты кальция размером 1020 мкм
2,4
0,32
5,6
2,8
0,5
4,2
То же
0,006
2,7
0,7
3,8
2,9
1,0
3,5
2,5
l,5
5,1
2,5
3,0
2,0
2,2
6,0
2,5
2,0
2,6
3,0
2,0
2,8
2,6
2,2
5,6
2,7
То же
2,1
4, 2,6
0,3
6,2
2,0
Алюм.(наты кальция размером 20-30 мкм
0,013
0,010
1,4
6,3
2,2
2,4 6,1 талла.
0,019
0,014
0,009
0,008
0,007
0,005
0,006
0,008
0,009
0,010
0,010
0,012
0,011
0,014
Анализ результатов показал, что металл, выплавленный по известному способу, имел повышенную загрязненность и низкую ударную вязкость.
Неметаллические включения состояли, в основном, из силикатов кальция крупного размера (до 200 мкм), При раскислении низкоуглеродистой стали сплавом ИпА151 перед смешиванием с чугуном, полученная углеродистая сталь имела значительно меньшее
$$ содержание неметаллических включений и более высокую ударную вязкость.
При этом изменился морфологический состав и размер включений.
Алюмосиликаты кальция размером 2040 мкм, $ -глинозем кальциеьый и о -корунд
Силикаты кальция размером 100-150 мкм
Оптимальный способ раскисления достигается при вводе в ниэкоуглеродистую сталь сплава с отношением
Ип
A1+ Si в пределах 3-6 и расходом
0,3-2,5 кг/т. При расходе сплава менее 0,3 кг/т сталь недостаточно раскисляется независимо от соотношения марганца к сумме кремния и алюминия. ,В том случае, если расход сплава более 2,5 кг/т, сталь загрязнена нежелательными по форме. включениями типа д.-корунд, которые отрицательно влияют на усталостные свойства ме899666
1. Авторское свидетельство СССР
77250181, кл. С 21 С 7/06, 1968.
2. Авторское свидетельство СССР
77 539081, кл. С 21 С 7/06, 1975.
Составитель А.Прусс
Редактор И.Николайчук Техред И. Гайду Корректор В.Синицкая
Заказ !2075/35 Тираж 586 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
При применении сплава в оптималь ном количестве важно, чтобы он имел высокую плотность и раскислительную способность. Этим условиям, как установлено исследованиями, отвечает S сплав с отношением
Мп
3-6.
A7 + Si
Мп
Если отношение C 3, лестность
A1+ Si сплава мала (5 кг/дм) и степень усвоения элементов сталью незначительна. При отношении
Ип
А +Si сплав имеет низкую раскислительную способность.
Выплавка стали предлагаемым способом способствует получению металла с более высокими служебными характеристиками. формула изобретения 20
Способ производства углеродистой стали,. включающий выплавку стали в печи и раскисленпе;е в ковше жидким природнолегирова иным в» идием и титаном чугуном, в котором предварительно растворен силикокальций и ферромарганец, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения ударной вязкости и снижения загрязненности неметаллическими включениями, металл предварительно раскисляют в печи сплавом марганца, алюминия и кремния 0,3-2,5 кг/т стали с соотношением марганца к сумме алюминия и кремния, равным 3-6 °
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
