Способ выплавки легированных конструкционных бескремнистых сталей Советский патент 1983 года по МПК C21C7/10 

о

СП

1чЭ

Изобретение относится к металлур гии, а именно к способам выплавки легированных конструкционных сталей используемых для изготовления ответственных деталей. Известен способ получения стали с содержанием кремния не более 0,07 состоящий из расплавления шихты, .нагрева жидкой металли еской ванны и раскисления мешалла ферромарганцем или ферромарганцем с алюминием (15-200 г/т стали), который применяется только для производства кипя щей стали общего назначения Г1 . Недостатком этого способа является то, что он не применим для производства хромистых сталей. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ выплав ки легированных конструкционных бескремнистых сталей, включающий получение жидкой углеродистой заготовки при.садку феррохрома в кипящую нераскисленную ванну и разливку стали в вакууме с раскислением углеродом 2 Однако для осуществления известного способа требуется установка вне печного рафинирования и вакуумирования (УВРВ), которая представляет собой дорогостояи ий агрегат. Недостатками способа также являются большая трудоемкость и высокая себестоимость стали. Кроме того, вакуумирование металла в УВРВ приводит к восстановлению из футеровки (нейтрального кирпича) ковша алюминия и кремния, поэтому сталь содержит определенное количест во алюминия, что снижает ее качество. Цель изоб.ретения - упрощение и удешевление производства стали при получении слитков повышенного качест ва за счет отсутствия в стали алюминия. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу .выплавки легированных конструкционных бескрем нистых сталей, включающемуполучение жидкой углеродистой заготовки, присадку феррохрома в кипящую нераскисленную ванну и разливку стали в вакууме с раскислением углеродом, в период кипения металл перегревают до температуры, превышающей температуру ликвидус на 140-160°С, а через 1-10 мин после присадки феррохрома в металлическую ванну вводят кремнесодержащий сплав из расчета О,8-1,4к кремния на 1 тжидкого металла, металл выдерживают в печи 5-40 мин, ас момента введения феррохрома и до выпуска металла из печи шлак обрабатывают мелким коксом порциями весом 0,2-0,5 кг на 1 т жидкого металла через каждые 10-20 мин выдержки, при этом кокс вводят в количест-, ве, равном количеству введенного кремния. Феррованадий, обычно содержащий алюминий ,(-ДО 1-2%), вводится при необходимости в печь перед выпуском плавки или непосредственно в ковш, .при этих условиях алюминий быстро окисляется и переходит в шлак. Количество кремния вводят в зависи ости от выдержки металла в печи до выпуска; 0,8 кг/т стали при выдержки до 20 мин, с увеличением выдержки сверх 20 мин количество вводимого кремния повышается на 0,.20,3 кг/1 стали на каждые 10 мин, что связано с непрерывным окислением кремния в печи. При введении кремния в металлическую ванну менее 0,8 кг/т трудно обеспечить заданное содержание в готовой стали .углерода, марганда, хрома, а при введении кремния более 1,4 кг/т потребуется специально выдерживать металл в печи для окисления кремния. Выдержка металла в печи в течение 5-40 мин обусловлена необходимостью полного растворения феррохро-. ма, что зависит от количества введённого .феррохрома и типа сталеплавильной печи. Выдерживать металл в печи после введения феррохрома в нераскисленную ванну до присадки кремнесодержащего сплава более 10 мин нецелесообразно, так как это приводит к увеличению угара хрома и затрудняет получение зацанного состава стали. Обработка шлака коксом позволяет стабилизировать окислительное действие шлака на металл. - Перегрев металла выше температуры ликвидус на, 140-1бО°С обеспечивает сравнительно быстрое растворение феррохрома и высокую жидкотекучесть стали,. Жидкая заготовка выплавляется в мартеновских или открытых электродуговых печах с основной футеровкой под железистыми шлаками. Пр и м е р 1. Основная мартеновская сталь. Вьшлавляли сталь следующего состава, %: С 0,24; Мп 0,37, Si 0,03) г 1,аоу Ni 3,30-, Mo 0,55; V 0,12; и 0,11; р 0,011 и S. 0,013. Указанные количества никеля и олибдена получили за счет введения никеля и ферромолибдена в шихту и в начале окислительного периода. В конце плавления и после расГплавления шихты три раза скачивали и обновляли шлак. Шлак наводили известью и шамотом. После третьего обновления шлака металлическая ванна кипела в течение 50 мин без каких-либо йрисадок в печь. В конце кипения температура металла составила . При дости жении содержания углерода в металле 0,25% впечь загрузили феррохром (20 кг/т металла), а спустя 10 мин силикомарганец (7-кг/т металла), Силикомарганцем ввели 0,11% Si и .0,50% Мп без учета угара. Одновременно с Силикомарганцем присадили корректирующую добавку феррохрома (3,3 кг/т стали). Во время легирования металла..хро мом на шлак загружали три раза мелкий кокс: после присадки феррохрома (0,4 кг/т) , . через , 15-- мин (0,3 КГ./Т) и через 30 мин (0,3 кг/т Общий расход кокса составил 1 кг/т .жидкого металла. Металл выпустили из печи спустя 40 мин от присадки . первой порции феррохрома. Температура металла перед выпуском 1630 С. Сталь легировали ванадием в ковше. Перед выпуском плавки в ковш загрузили феррованадий (3,5 кг/т стали), которым ввели в сталь 0,15% ванадия без учета угара.Из опытной ста ли отлили в вакууме через промежуточный ковш 28,5-тонный слиток для исследования качества металла. Исследование слитка показало высокое качество опитногометалла. В теле слитка внецентренная ликвация полностью отсутствовала, т.е. не зафиксировано никаких ликвационных скоплений. Содержание общего кислорода в опытном слитке находилось в пределах 0,0020-0,0024%, а водорода - на уровне 0,0002%. Неметаллические включения в объеме металла располагались разрозненно, что принято считать наиболее благоприятным. Полученные результаты по кислоро ду и водороду приводятся в табл. 1 в сравнении с данными в металле, по лученном по известному способу. Пример. 2. Основная электро дуговая сталь. Выплавили сталь следующего -химического состава, %: С 0,31/ Si 0,03 Мп 0,36; Сг 1,42, МО 0,56;.Ni 3,30,V 0,llj Р 0,010 и S 0,010. Плавку провели одношлаковым проц сом с 4-кратным скачиванием и обнов лением шлака. Шлак наводили известь и шпатом. Указанные количества нике ля и молибдена получили за счет введения никеля и ферромолибдена в шихту и в жидкую металлическую ванну в окислительный .период. X . В заключительный период плавки / (до легирования стали хромом) метал лическая ванна кипела.40 мин без присадок в печь окислителей и шлакообразующих материалов. Температура- металла в конце периода кипения составила . При достижении со держания углерода в металле 0,27% в печь загрузили феррохром (20 кг/т металла), а спустя 1 мин - силикомарганец из расчета введения 0,08С без учета угара. После присадки силикомарганца .металл выдержали в печи 20 мин. За это время шлак обраба-тавалй мелким коксом два раза: после введения феррохрома (0,4 кг/т стали) и за 15 мин до выпуска (0,Ф кг/т стали). Корректирующую добавку феррохрома (2 кг/т) ввели в печь за 15 мин до выпуска плавки. Температурэ металла перед выпуском плавки из печи 163.0С. Сталь легировали ванадием за счет феррованадия, который присадили в печь за 10 мин до выпуска плавка. Из опытной стсши отлили в вакуу ме через промежуточный ковш 23,5-тонный слиток, из которого отковали два диска с высотой ступицы 440 мм и диаметром обода 1490 мм. В производстве такие диски изготовляются по одной штуке из 12-тонного слитка,что вызвано необходимостью получения диска с. возможно меньшей ликвационной неоднородностью. Диски подвергали механической обработке и закашке, а затем проверили ультразвуком, оценили макроликвацию и .механические свойства металла. В дисках из опытной стали ника- ; ких внутренних дефектов не было. На серных отпечатках, снятых с торцов ступиц-и поверхности втулочного отверстия, никаких сгустков не обнаружили. Содержание общего кислорода в металле опытных дисков составляло 0,0015-0,0022%. Неметаллические включения преимущественно мелкие и располагались в объеме металла рассредоточено. В табл. 2 приводятся механичес- кие свойства опытного металла в сравнении с металлом, полученным по известному способу. Как видно из табл. 2, сталь, выплавленная по предлагаемому способу, в литом и кованном состоянии имеет высокое качество, содержит кремний и кислород на уровне стали, выплавленной по известному способу. В то же время сталь с ,05%, выплавленная по предлагаемому способу в отличие от стали, выплавленной по известному способу, не содержит.алюминий. . Использование изобретения позволяет получить высококачественную сталь без алюминия с низким содержанием кремния, кислорода и благоприятным распределением серы и неметаллических включений в объеме металла, что обеспечивает высокий уровень механических свойств крупных кованных заготовок. При этом в отличие от известного способа выплавки стали высокого качества отпадает необходимость иметь сложное и дорогостоящее оборудование, а трудоемкость J5a6oT сократится.

Экономическая эффективность от использования изобретения составит около 300 тыс. руб. в год.

., vr

.т а б л и ц,а . li

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ЛЕГИРОВАН, РЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ БЕСКРЕМНИСТЫХ РТАЛЕЙ, включающий получение жид|(ой углеродистой заготовки, присадсу феррохрома в кипящую нераскисленаую ванну и разливку стали в вакууме с раскислением углеродом, о тлич. ающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления проиэ-, водствавакуумированной стали при получении слитков повышенного каче ства за счет отсутствия в стали алюминия, в период кипения .ванны металл :перегревают до температуры, превышающ,ей температуру ликвидус на 140160 С, а через 1-10 мин после при,сад(ки феррохрома в металлическую ванну вводят кремнесодержахций сплав ;из расчета 0,8-1,4 кг кремния на 1 т жидкого металла, металл выдерживают. в печи 5-40 мин, а с момента введения феррохрома и до выпуска металла из печи шлатс обрабатывают мелким кок- g сом порциями весом 0,2-0,5 кг на 1т жидкого металла через каждые 10(Л 20 мин выдержки, при этом кокс вводят в количестве, равном количеству введенного кремния.

Предлагаемый 0,03 Известный 0,05 81,7 Предлагаемый 83,5г84,0 Известный

Нет 0,0020-0,0024

0,0002 Есть 0,0016-0,0020 0,0002

Таблица 2 20,0 58,815,0 16,7-20,0 55,7-57,2 13,1-14,6