СПОСОБ ОБРАБОТКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ ЗАГОТОВОК Российский патент 1995 года по МПК B22D11/10 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к способам обработки низколегированной стали при непрерывной разливке заготовок.

Известен способ обработки стали при непрерывной разливке заготовок, включающий раскисление и легирование стали в разливочном ковше и доводку стали по химическому составу в ковше при продувке газом перед подачей в кристаллизатор, в котором в кристаллизатор на зеркало жидкого металла непрерывно подают редкоземельные металлы или их сплавы в порошкообразном виде, используя образующийся шлак для защиты расплава от окисления [1]
Известный способ используется только для обработки стали, легированной редкоземельными металлами.

Известен также способ обработки низколегированной стали при непрерывной разливке заготовок, включающий раскисление и легирование стали в разливочном ковше и доводку стали по химическому составу в ковше при продувке газом перед подачей в кристаллизатор, в котором сталь легируют алюминием в разливочном ковше и в кристаллизаторе, при этом в ковш вводят алюминий в количестве, обеспечивающем его содержание в металле 0,005.0,010% (авт.свид. N 405192, кл. В 22 D 11/00, 1970).

Недостатком известного способа является ограниченная сырьевая база для получения заготовок и большой расход легирующих элементов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ обработки низколегированной стали при непрерывной разливке заготовок, включающий раскисление и легирование стали в разливочном ковше и доводку стали по химическому составу в ковше при продувке газом перед подачей в кристаллизатор, в котором после обработки металла инертным газом с одновременным раскислением алюминием в ковше, металл перед подачей в кристаллизатор обрабатывают в вакуум-камере и в кристаллизатор подают алюминиевую проволоку с удельным весом, устанавливаемым в зависимости от остаточного давления в вакуум-камере [2]
Основным недостатком прототипа является узкая сырьевая база для получения заготовок из-за жестких требований к шихте по содержанию хрома, никеля и меди и большой расход легирующих элементов, в частности марганца для обеспечения требуемых свойств стали.

Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы для получения непрерывнолитых заготовок за счет использования шихты с более высоким содержанием хрома, никеля и меди и снижении расхода легирующих элементов за счет увеличения механических характеристик металла при повышении содержания этих элементов.

Это достигается за счет того, что в способе обработки низколегированной стали при непрерывной разливке заготовок, включающем раскисление и легирование стали в разливочном ковше и доводку стали по химическому составу в ковше при продувке газом перед подачей в кристаллизатор, в изобретении доводку стали в ковше перед подачей в кристаллизатор осуществляют до следующего химического состава, мас. С 0,20.0,35 Mn 0,80.1,50 Si 0,60.0,90 Сr не более 0,40 Ni не более 0,40 Cu не более 0,50 Fe остальное при этом содержание марганца в ковше устанавливают по следующему соотношению.

Mn A K₁ x C Σ + К₂ х С х Lga + K₃ x xΣx Lga + K4 x Lga, (1) где С содержание углерода в стали,
Σ суммарное содержание хрома, никеля и меди в стали,
а толщина заготовки, см;
А постоянная (равна А 0,90.1,05),
К₁, К₂, К₃, К₄ коэффициенты пропорциональности (равны соответственно: К₁ 8.11 в прямой пропорциональной зависимости от размеров заготовки; К₂ 3; К₃ 0,6; К₄ 1,6). Размерности соответственно: К₁ без размерности; К₂, К₂ и К₄ 1/Lg см.

Добавка стали в ковше перед подачей в кристаллизатор до предлагаемого химического состава обеспечивает расширение сырьевой базы получения непрерывнолитых заготовок и экономию марганца при сохранении требуемых свойств металла, поскольку в предложении увеличено содержание остаточных легирующих элементов хрома, никеля и меди и соответственно, во взаимосвязи с размерами заготовки снижено содержание марганца, что основывается на ослаблении вредного влияния этих элементов и более высоком эффекте легирования марганцем при непрерывном литье.

Установление содержания марганца в ковше по определенному соотношению в зависимости от содержания углерода, суммарного содержания хрома, никеля и меди и размеров непрерывнолитой заготовки обеспечивает его экономию при сохранении требуемых механических свойств готовой стали, поскольку расход марганца оптимизирован, что основывается на экспериментальных данных влияния каждого из перечисленных факторов на свойства готовой стали при использовании метода непрерывного литья.

Способ обработки низколегированной стали при непрерывной разливке заготовок заключается в следующем.

При выпуске металла из печи для получения аналога стали 35ГС металл раскисляют и легируют в разливочном ковше по химическому составу, доводят по углероду, кремнию и марганцу в ковше при продувке азотом перед подачей в кристаллизатор. Сталь разливают на МНЛЗ в заготовки, из которых получают сталь горячекатаную для армирования железобетонных конструкций класса А-Ш, профили NN 10.40.

Доводку стали в ковше перед подачей в кристаллизатор осуществляют до следующего химического состава, мас. С 0,20.0,35; Mn 0,80.1,50; Si 0,60. 0,90; Сr не более 0,40; Ni не более 0,40; Cu не более 0,50 и Fe остальное, при этом содержание марганца устанавливают по соотношению (1).

П р и м е р 1. Металл с 0,25 мас. Cr; 0,23 мас. Ni и 0,38 мас. Cu ( Σ 0,86) выпускают из 100-тонной электропечи. После раскисления и легирования в разливочном ковше сталь содержит 0,25 мас. 0,95 мас. Mn и 0,65 мас. Si. Разливку стали осуществляют на 6-ручьевой МНЛЗ через промежуточные ковши с диаметром стакана 14 мм в заготовки сечением 125х125 мм (Lg a 1,10 Lg см. К1 8).

Доводку стали перед подачей в кристаллизатор осуществляют до следующего химического состава, мас. С 0,31; Mn 1,01; Si 0,75; Cr 0,25; Ni 0,23; Cu 0,38 и Fe остальное, при этом содержание марганца в ковше устанавливают равным
Mn 1,0 8 х 0,31 0,86 + 3 х 0,31 х 1,10+ + 0,6 х 0,86 х 1,10 + 1,6 х 1,10 1,01%
Для этого в разливочный ковш присажено 150 кг кокса, 100 кг силикомарганца и 100 кг 45% ферросилиция.

Прокатный металл из сортовых заготовок имел предел прочности в пределах от 62 до 66 кг/кв.мм. (среднее значение 64 кг/кв.мм), предел текучести от 44 до 48 кг/кв. мм (среднее значение 45 кг/кв.мм), относительное удлинение на пятикратных образцах от 26 до 28% (в среднем 26,5%). Эти показатели выше требований стандарта соответственно 60 кг/кв.мм; 40 кг/кв.мм и 14%
П р и м е р 2. Металл с 0,25% Cr; 0,25 мас. Ni и 0,30 мас. Cu ( Σ 0,80) выпускают из 300-тонной мартеновской печи в два 150-тонных ковша. После раскисления и легирования в разливочном ковше сталь содержит, мас, С 0,25; Mn 0,90 и Ci 0,70. Разливку стали осуществляют на 2-ручьевой МНЛЗ из промежуточного ковша через стаканы диаметром 30 мм в слябовые заготовки сечением 180 х 1080 мм, из которых роспуском вдоль получают сортовые заготовки сечением 180 х 180 мм (Lg a 1,26 Lg см; К1 10).

Доводку стали в ковше перед подачей в кристаллизатор осуществляют до следующего химического состава, мас. C 0,32; Mn 0,88; Si 0,75 и Fe остальное, при этом содержание марганца в ковше устанавливают равным:
Mn 1,05 10 х 0,32 0,80 + 3 х 0,32 х x1,26 + 0,6 х 0,80 х 1,26 + 1,6 х 1,26 0,88%
Для этого в разливочный ковш присажено 120 кг кокса, 85 кг силикомарганца и 65 кг 65% FeSi.

Прокатный металл из сортовых заготовок имел предел прочности от 61 до 66 кг/кв.мм (среднее значение 63 кг/кв.мм); предел текучести от 43 до 48 кг/кв. мм (среднее значение 44 кг/кв.мм); относительное удлинение на пятикратных образцах от 26 до 30% (в среднем 27,5%). Эти показатели также выше требований стандарта.

Предложенный способ обработки низколегированной стали позволяет за счет более тонкой структуры металла при непрерывной разливке ослабить влияние остаточных легирующих элементов в шихте хрома, никеля и меди и обеспечить таким образом расширение сырьевой базы производства и снижение расхода марганца для легирования стали. Дополнительно предложение позволяет повысить однородность служебных свойств стали.

Способ обработки низколегированной стали при непрерывной разливке заготовок включает раскисление и легирование стали в разливочном ковше и доводку стали по химическому составу в ковше при продувке газом перед подачей в кристаллизатор. Доводку стали в ковше перед подачей в кристаллизатор осуществляют до содержания марганца в пределах 0,8 ... 1,5, количество которого устанавливают по указанному в формуле изобретения.

СПОСОБ ОБРАБОТКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ ЗАГОТОВОК, включающий раскисление и легирование стали в разливочном ковше и доводку стали по химическому составу в ковше продувкой газом перед подачей в кристаллизатор, отличающийся тем, что перед подачей в кристаллизатор осуществляют доводку стали по марганцу, содержание которого в стали определяют по соотношению
Mn = A - K₁·C-Σ + K₂·C·lga+K₃·Σ·lga+ K₄·lga
и устанавливают в пределах 0,80 1,5,
где C содержание углерода в стали, мас.

Σ суммарное содержание хрома, никеля и меди в стали, мас.

a толщина заготовки, см;
A 0,90 1,05 постоянная,
K₁ 8 11 коэффициент пропорциональности, выбираемый в прямой пропорциональной зависимости от размеров заготовки, безразмерный;
K₂ 3,0, (lg · см)^-1;
K₃ 0,6, (lg · см)^-1;
K₄ 1,6, (lg · см)^-1