Способ выплавки сталей и сплавов

 

Сеюэ Советсиик

Сециаиистмчесиия

Ресиубиии

О П И С А Н И Е ()908840

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) Дополнительное к авт. с вид-ву (22) Заявлено 10.04.80 (21) 2927254/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет (53)М. Кл.

С 21 С 5/52

1Ьсударетвапвй квиитвт СССР ае аеяаы нзебретенкй я вткрытяй

Опубликовано 28.02.82. Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 28.02.82 (53) УДК 669.187. .25 (088.8) (72) Автор изобретения

М. И. Карпенко (71) Заявитель

Гомельский филиал Белорусского политехническ о института

l (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ и повышение его пластичности.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам выплавки сталей. и сплавов с повышенными требованиями по пластичности металла.

Известен способ выплавки стали с улучшенной пластичностью, включающий введение в жидкий металл комплексных лигатур на основе химически активных металлов, например после ввода раскислителей в металл присаживают силикобарий со скоростью 0,1—

0,3 т/мин в количестве 0,2 — 0,35% от веса

10 жидкой стали, причем присадку начинают после заполнения ковша на 0,3 его высоты (1).

Известный способ выплавки стали с использованием повышенного расхода силикоба15 рия после ввода раскнслителей характеризуется высоким yrapoM химически активных металлов, Отмечаются неоднородность металла и загрязненность неметаллическими включениями

20 при использовании способа для выплавки сталей, легированных химически активными элементами. Отсутствие термовременной обработки не обеспечивает равномерного распределения атомов основных элементов по все° I му объему жидкого, а затем и твердого металла.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали и сплавов, включающий загрузку шихты, расплаво ление, перегрев металла на 250 — 500 выше температуры плавления и выдержку расплава при этой температуре 10 — 60 мин (21.

Использование такой термовременной обработки расплавов обеспечивает более равномерное распределение атомов основных элементов в отливках и поковках и способствует улучшению технологической пластичности сталей и сплавов, однако при использовании этого способа для выплавки сталей и сплавов, содержащих химически активные элементы, наблюдается высокая загрязненность металла неметиллическими включениями, что приводит к снижению пластичности металла.

ILem изобретения — снижение загрязненности металла неметаллическими включениями

908840

3

Поставленная цель достигается тем, что в способе выплавки сталей и сплавов, включающем загрузку шихты с последующим ее расплавлением, нагрев металла на 250 — 500 С выше температуры плавления и выдержку при этой температуре 10 — 60 мин, раскислеwe расплава осуществляют в процессе выдержки введением в 2 — 4 приема по 1,5—

2,5 кг/т боркалька, после окончания выдержки производят легирование компйексными лигатурами на основе химически активных элементов в количестве 0,05-2,1% от веса металла и последующее модифицирование рас> плава силикобарием за 1 — 3 мин до окончания плавки в количестве 0,02-0,07% от веса металла.

Раскисление расплава в процессе выдержки производится введением в 2 — 4 приема по 1,5 — 2,5 кг/т боркалька, что создает благо приятные условия для кипения, дегазации и удаления неметаллических включений, Снижение расхода боркалька менее 1,5 кг/т за прием не обеспечивает достаточной дегазации и раскисленности расплава, ухудшает условия его кипения, а увеличение присадки сверх

2,5 кг/т за прием вызывает барботаж распла ва, снижает интенсивность очистки расплава от неметаллических включений, удлиняет процесс плавки. Раскисление металла введением

1,5 — 2,5 кг/т боркалька за один прием не обеспечивает полного удаления газов и неметаллических включений из расплавов, а увеличение приемов сверх четырех приводит к перераскисленности расплавов, удлинению про цесса плавки и ухудшению условий окислительного рафинирования.

Микролегирование и окончательное раскисление расплавов производится комплексными легатурами на основе химически активных элементов в количестве 0,05 — 2,1%, обеспечивающем высокие значения пластичности метал- 4 1 ла в питом состоянии. Нижний (0,05% от веса расплава) и верхний (2,1% от веса распла ва) пределы расхода комплексных лигатур на основе химически активных металлов при. няты от значения, когда начинает сказываться их влияние на структуру и свойства ме талла, до значения (2,1% от веса расплава), когда более высокие количества не обеспечивают заметного повышения пластичности литого металла, изменения структуры, а угар химически активных элементов возрастает и их использование становится экономически нецелесообразным. Кроме того, микролегирование в количестве 005% от веса расплава используется при относительно низких пере- 55 гревах, а верхний предел — при высоких перегревах расплавов.

Модифицирование сталей и сплавов рекомендовано нронзводить за 1-3 мин до окончания IIJIBBKH силикобарием B количестве 0,02 —.

0,07% от веса металла, что обеспечивает стабильное качество структуры и свойств. Присадка силикобария в количестве менее 0,02% не обеспечивает изменения структурных составляющих сталей и сплавов и повышения плас тических свойств, а присадка более 0,07% ста новится экономически нецелесообразной, так как качество металла по сравнению с рекомендуемой добавкой силикобария изменяется незначительно, а угар модифицирующей добавки и затраты на модифицирование заметно повышаются. Введение силикобария за время менее 1 мин до конца плавки не обеспечива. ет равномерного и полного растворения его в объеме расплава и,стабильных результатов по качеству металла, а увеличение времени более 3 мин приводит к увеличению угара силикобария и затрат на модифицирование.

Пример 1. Проведена выплавка легированной конструкционной стали 25ХГТ в индукционной печи модели ИСТ вЂ” 016. Плавку производят на чистой шихте с перегревом расплавленного металла на 250 — 260 С выше температуры плавления. Выдержка лере гретого расплава составляет 10-20 мин. После достижения заданного перегрева при плавке предлагаемым способом производят раскисление стали (в два приема по 2,5 кг/т) введением боркалька, а после выдержки— микролегирование комплексной лигатурой на основе титана и марганца в количестве

0,05 — 0 1 вес,% и за 1 — 3 мин до окончания плавки — модифицирование силикобарием в количестве 0,02 вес.%.

Для получения сопоставительных данных в этой же печи выплавляют сталь 25ХГТ по известной технологии, причем разливку металла производят при одинаковой и общепринятой для данной марки стали температуре, Разливка стали производится в изложницы.

Слитки куются на сутунки, которые затем про. катаны на лист толщиной 16 мм. Температура начала прокатки 1170 С, а конца прокатки 690 С. После нормализации с 890 С, закалки с 850 С в масло и отпуска с 200 С, т.е. по нормам термообработки ГОСТ 4543 — 71, из заготовок изготовлены образцы для меха-. нических испытаний, вырезанные вдоль направления проката. Предел усталости определяют на круглых образцах тип Vill no

ГОСТ 2860 — 65.

В табл. 1 приведеиьг результаты механичес. ких и технологических испытаний сталей, полученных предлагаемым и известным спосо бами выплавки.

908840

Таблица 1

Относитель- Относительная

Предел усталости на базе 5 х 10 циклов, кгс/мм

Относительное удлинение, % ное сужение штампуемость, % %

142

74,0

27,3

157

Предлагаемым

Известным

51,4

1 1,2

132

Общее содержание Средний балл Максимальный балл еметаллических по оксидам по оксидам включений, %

Металл, полученный способом

Предлагаемым 0,0034

Известным 0,0110

1,84

1,26

2,52

3,92

Таблица 3

Загрязненность неметаллическиПластичность при температуре 1200 C (число оборотов до разрушения) Относительное удлинение, % ми включениями, %

0,0047

0,0126

Предлагаемым

Известным

8,05

58,0

7,89

29,6

Металл, получен- Предел текучесный способом ги, кгс/мм

Определение относительной штампуемости о проведено при испытании на загиб до 180 по гост 14019 — 66 образцов толщиной 16 мм.

3а 100% условно принята штампуемость стаПример 2. Проведена выплавка стали ЭИ 654 Л в дуговой электропечи модели

ДС вЂ” 1,5. Шихта включает безуглеродистый феррохром марки ФХ004, никель НП2, литники, возврат и т.д. После расплавления шихты

О металл перегревают на 500 С выше температуры плавления и выдерживают 60 мин. В процессе выдержки проводят раскисление введением в четыре приема но 1,5 кг боркаль- 35 ка, а после выдержки — микролегирование ферросиликотитаном марки ФТиСи-1 в количестве 2,1% к весу расплава н за 1-3 мин

Металл, полу- Плотность, ченный способом г/см

Пример 3. Проведена выплавка сплава на железо-никелевой основе марки

ЭИ 703 в индукционной печи ИСТ-016. Пес о регрев расплавленного металла 350 С, выдер.жка 30-40 мин. В процессе выдержки перегретый металл раскисляют в три приема введением по 1,7 кг боркалъка на тонну ме-.талла, а после выдержки производят микролегирование комплексными лигатурами на основе титана и алюминия в количестве ли, выплавлениои известным способом.

Исследования качественных характеристик металла в слитках приведены в табл. 2.

Таблица 2

I до окончания плавки — модифицирование силикобарием в количестве 007%.

В этой же печи выплавляют сталь ЭИ 654Л по известной технологии. Для получения сопоставительных данных для проведения испытаний использованы стали, содержащие в отливках, вес.%: углерод 0,18; кремний 3,9; марганец 0,7; хром 18; никель 12; титан 0,06-0,6; фосфор 0,02; сера 0,01; железо - остальное.

Результаты исследования загрязненности ли- того металла неметаллическими включениями и механических испытаний приведены в таблЗ.i

1,8% к весу металла и за 2 мнн до окончания плавки — модифицирование силикобарием в количестве 005 вес.%.

Для получения сравнительных данных в этой же лечи выплавляют металл по известному способу.

В табл. 4 приведены качественные характеристики металлов, полученных предлагаемым и известным способами.

908840

Габлнца 4

Пластичность прн

1250 С (число оборотов до разрушения) Загрязненность не металлическими включениями, вес.

Относительное удлинение при

20 С, %

Металл, полученный способом

Предлагаемым

Известным .

0,0028

116

0,0079

Испытания показывают, что выплавка сплава по предлагаемому способу по сравнению с известным уменьшает размеры неметаллических включений при этом сернистые включения выделяются в виде глобулей и снижает остаточное содержание газов в металле.

Выплавка стали по предлагаемой технологии позволяет в значительной степени повысить. чистоту металла по неметаллическим включениям, что обеспечивает повышение .служебных характеристик выплавляемого металла.

Способ выплавки сталей и сплавов, включающий загрузку шихты с последующим ее рас30 плавлением, раскисление, нагрев металла на

250 — 500 C выше температуры плавления, выдержку при этой температуре 10 — 60 мин, Составитель А. Прусс

Техред С.Мигунова . Корректор С. Щомак

Редактор Ю. Ковач

Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 754/29

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

Формула изобретения легирование, отличающийся тем, что, с целью снижения загрязненности металла неметаллическими включениями и повышения его пластических:свойств, раскисление расплава осуществляют в процессе выдержки введением в 2 — 4 приема по 1,5—

2,5 кг/т боркалька, легирование производят после окончания выдержки комплексными лигатурами на основе химических активных элементов в количестве 0,05 — 2,1% от веса металла, затем осуществляют модифицнрование расплава силикобарием за 1 — 3 мин до окончания плавки в количестве 0,02-0,07% от веса металла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР й"- 624932, кл. С 21 С 7/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР М 621735, кл. С 21 С 5/52, 1978.