Смесь для легирования и рафинирования стали Советский патент 1984 года по МПК C21C7/00 

|

СО: Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к внепечно обработке расплава стали, и может быть использовано при вьтлавке ни ко- и среднелегированных сталей для.отливок с .нитридным и карбонитридным упрочнением. Известны смеси для легирования стали ванадием с использованием ванадиевого ишака Ll1 и С23 , а та же смеси для легирование стали азо том Г31-и Ml, в KOTOpHJ для этой цели используется цианамид кальция НёДостатком этих смесей являетс необходимость раздельного введения в сталь ванадия и азота, что усложняет и удорожает процесс получения стали и .снижает эффективност использования смесей. Наиболее/близкой по составу и результатам действия н.а расплав ст ли является экзотермическая смесь для легирования стали ванадием и . азотом С53 следующего состав а,вес. Ванадиевый шлакОсноваАлюминий 0,1-7,0 Кремний 5,0-20,0 Ухлерод1,0-1,О кальция2,0-10,0 Азотсодержащеевещество 0,1-20,0 Однако наличие в известной сме си углерода и высокого содержания кремния не позволяет осуществлять выплавку малоуглеродистых сталей с ограничением по содержанию крем ния, и глубокое рафинирование ста от кислорода и серы, что снижае хладостойкость стали. Кроме того, при реагировании смеси с металлом образуется большое количество шла что резко снижает эффективность о новременного с этим рафинирования стали с использованием, например, щелочно-земельных металлов. Цель изобретения - повышение меха.нических свойств стали, ее хладостойкости и снижение расхода ферросплавов на легирование. Поставленная цель достигается тем, что в смесь для легирования и рафинирования стали, включающую ванадиевый ишак, алюминий, окись кальция и азотсодержащее вещество дополнительно вводят лигатуру, со держащую один или более щелочно-з мельных металлов, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Алюминий , 2,0-10,0 кальция2,0-10,0 Азотсодержащеевещество0,1-20,0 Лигатура, содержащая один или более, щелочноземельныхметаллов 10,0-30,0 Ванадиевый шлакОстальное В качестве азотсодержащего вещества могут использоватЁ,ся цианамид кальция, карбамид или селитра, которые разлагаются при температуре жидкой ;Стали собразованием свободного азота. Указанная лигатура, получаемая обычно алюмотермическим или силикотермическим способом, имеет в.. своем составе элементы-восстановители, такие как алюминий, кремний, за счет чего достигается комплексное раскисление метапла, рафинирование от серы, создаются условия для- перехода в сталь ванадия, титана и азота, чему также способствует развитие экзотермических процессов. НИЖ.НИЙ предел содержания в смеси азотсодержащего вещества (0,1%) выби рают для обеспечения легирования стали азотом, начиная с содержания, соответствующего выплавке стали в открытых сталеплавильных агрегатах, Верхний предел (20%) обеспечивает содержание азот.а, равное его пределу растворимости в жидкой стали, поэтому дальнейшее повышение его концентрации нецелесообразно. Пределы в содержании окиси кальция (нижний 2,0 и верхний 10,0% выбирают с целью получения необходимой основности образующегося шлака. Пределы содержаний алюминия (2,010,0%) и лигатуры (10,0-30,0%) выбирают таким образом, чтобы при использовании лигатуры в количестве, обеспечивающем получение в стали необходимых остаточных содержаний щелочно-земельных металлов, достаточных для рафинирования стали и повышения ее хладостойкости, обеспечивалось возможно более полное восстановление ванадия, а также титана из ванадиевого шлака за счет вводимого в смесь алюминия и элементов-восстановителей, имеющихся в составе лигатуры. Например, при минимальном количестве лигатуры в смеси (10,0%) алюминий вводится по верхнему пределу (10,0%). Дополнительным преимуществом пред лагаемой смеси в отличие от прототипа является возможность получения в стали оптимальных содержаний ванадия, титана, азота и алюминия, что позволяет обеспечить постоянство состава и количества в стали карбонитридов ванадия и титана, а также

нитридов алюминия. Это, помимо наиболее полного использования эффекта дисперсионного твердения с целью повышения прочности их свойств стали, позволяет достичь и наиболее высоких значений его хладостойкости.

Примеры составов предлагаемой смеси приведены в табл. 1.

Таблица

СМЕСЬ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ И РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ, содержащая ванадиевый шлак, алюминий, окись кальция и азотсодержащее вещество, о тличающаяся тем, что, с целью повышения механических свойств стали, ее хладостойкости и снижения рас:{ода ферросплавов на легирование, в нее дополн |тельно введена лигатура, содержащая один или более телочно-земельных металлов, при следующем соотношенин компонентов, мае.%5 Алюминий 2,0-10,0 Окись кальция2,0-10,0 . Азотсодержащее вещество 0,1-20,0 Лигатура, содержащая один илиg более щелочно-зеш мельных 10,0-30,0 металлов Ванадиевый Остальное шлак

Расход смеси составляет 8-25 кг/т стали. Смесь подают, -например, в виде брикетов или россыпью на струю металла при выпуске стали в ковш.

Для сравнения эффективности действия предлагаемой и известной смесей проведена обработ в ковше стали 20Г1ФЛ.

Дйя приготовления предлагаемой смеси используют лигатуру следующего состава, мас.%: кремний 46,

565 556 548 537

Состав, мас.%

марганец 18, алюминий 6, кальций 7, барий 8, железо - остальное.

Смесь предлагаемого состава и известную смесь подают в количестве 15 кг/т стали.

химический состав стали по ванади;о, титану, азоту, алюминию, кислороду, сере, а также механические свойства стали и ее хладостойкость приведены в табл. 2 и 3.

Т а б л и ц а 2

ТаблицаЗ

Механический свойства

45 61 57 29

52,5

25,0 26,4 55,5 56,3 25,7 23,9 52,3

5 1070179

Из сопоставления данных видно,го твердения и одновременного с

что использование предлагаемойэтим измельчения зерна стали. Исполь

смеси позволяет почти в 2 раза сни-зование смеси, например, при выплавзить в стали содержание кислоро-ке хладостойкой стали для отливок

да и серы и в 2 раза повысить хлад о-может дать дополнительный экостойкрсть при повышении механических комический эффект за счет

свойств, что связано с более полнымповьиаения надежности их раиспопьзованием эффекта дисперсионно-боты.