Лигатура для раскисления и легирования стали Советский патент 1984 года по МПК C22C35/00 

00

со Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изысканию составов в ванадийсодержащих лигатур для раскисления и легирования стали. Известна ванадийсодержащая лигатура для раскисления и легирования -стали и чугуна, которая со держит, мас.%: ванадий 15-35, крем ний 1,5-2,5, марганец 7-20, хром до 5, углерод 0,5-1,5, азот 3-8, алюминий -до 3, железо - остальное lj .. Такая лигатура, несмотря на пов шенное содержание ванадия, не позволяет стабильно получать повышенн механические свойства изделий-, пол чаемых из легируемых зтой лигатуро сталей. Известна также лигатура следующего состава, мас.%: кремний 5марганец 0,5-4,9, хром 0,5-0,3, уг лерод 0,5-3,0, титан 0,05-5,0, азот 0,01-0,20, кальций 0,005-5,0, железо - остальное 2 . Основным недостатком этой лигатуры является то, что вследствие высокого средства кальция к кислоро ду и весьма ограниченной растворимости его в стали, степень усвоения кальция и ванадия металлом существе но меняется, что приводит к широкому изменению механических и эксплуатационных свойств отливок. Последнее недопустимо при выплавке сталей для. ответственных изделий, работающих в условиях низких температур. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является ли гатура следующего состава, мас.%: ванадий 35-45, кремний 5-15, марганец 0,5-10, хром 0,5-3,0, углерод 0,5-3,0, титан 0,05-3,0, азот 0,010,2, кальций 0,05-1,5, никель 0,59,0, железо - остальное з . Общим недостатком перечисленных лигатур является широкое колебание пределов концентраций кремния и мар ганца, существенно влияющих на степень усвоения ванадия из лигатуры, и следовательно стабильность свойст легируемого металла. Кроме того, кремний в предлагаемом интервале концентраций значительно снижает растворимость азота в лигатуре, уменьшает степень его усвоения металлом, что в совокупности также 612 способствует снижению качества и свойств металла. Другим недостатком перечисленных лигатур является то, что при высоких концентрациях кремния, марганца в легируемом металле при раскислении преимущественно образуются не легкоплавкие соединения окислов этих элементов с окислами железа (FeO х X ), а тугоплавкие неметаллические включения на основе соединений. Цель изобретения - увеличение степени усвоения ванадия и азота сталью, повышение ее хладостойкости при сохранении прочности и пластичности, а также снижения себестоимости лигатуры. Поставленная цель достигается тем, что лигатура для раскисления и легирования стали, содержащая ванадий, кремний, марганец, хром, угерод, титан, азот, никель и железо согласно изобретению она дополнител4но содержит алюминий и барий при слеующем соотношении компонентов. ас.%: .Ванадий Кремний 0,5-3,0 Марганец 1,0-6,0 Хром 0,5-3,0 Углерод 0,15-3,0 Титан 0,05-3,0 Азот 0,1-0,6 Никель 0,5-2,0 Алюминий 0,1-2,0 Барий 0,005-1,0 Железо Остальное Снижение уровня и интервала конентраций кремния и марганца стабиизирует степень усвоения ванадия еталлом из лигатуры, повышает в ей и легируемой стали содержание зота и способствует получению в егируемом металле преимущественно егкоплавких неметаллических вклюений на основе силикатов марганца железа Присутствующие в том же соотношеии хром, титан, углерод совместно азотом и ванадием, в процессе расторения лигатуры образуют нитриды и арбонитриды ванадия, титана:, хрома, оторые при заданном соотношении омпонентов обеспечивают стабильное олучение необходимых характеристик тали. 3 Введение в предлагаемую лигатуру в .указанном количестве алюминия и бария позволяет получить существенные преимущества по сравнению с известной. Во-первых, это связано с тем, что эти компоненты, в частности барий, обладающий более высоким сродством к кислороду, чем кальций ,в известной лигатуре, существенно снижают окисленность как самой лигатуры, так и легируемого металла. Это в свою очередь способствует получению в лигатуре и металле боле высоких концентраций азота и. низкого содержания серы. Кроме того, вве денные в указанных количествах алюминий и барий при раскислении метал ла образуют сравнительно легкоплавкие алюминаты и алюмосиликаты .бария которые укрупняясь, легко удаляются из металла. Все эти преимущества в совокупности существенно повьппают качество металла и усвоение ванадия металлом. Технологическая целесообразность дополнительного ввода бария и алюми ния усиливается также тем, что при этом уменьшается и сужается оптимальный интервал концентраций сравнитёльно дорогостоящего никеля, необходимый для получения стабильны 1 механических и эксплуатационных характеристик металла. Пример. В 250-тонной мари м е р. теновской печи быпа проведена выплавка высокопрочной стали 18Г2АФ для металлических Конструкций ответственного назначения. Для раскисления и легирования стали применилинаряду с FeMn и SiMn известную и предлагаемую лигатуры. Химический состав использованных лигатур приведен в табл. 1., результаты механических испытаний и себестоимости приведены в табл. 2 и 3. Полученные данные показывают, что использование предложенной лигатуры позволяет получить более рысокую степеньУсвоения ванадия и (что особенно важно) - азота. При этом заметно повышаются также и Показатели ударной вязкости стали при низких температурах (, -60 С) при сохранении высокого уровня остальных физико-механических характеристик. Сравнение себестоимости выплавки известной и предлагаемой лигатур, показывает, что преимущественно за счет сокращения стоимости основных материалов ее внедрение в промьппленнсе производство позволяет экономить около 180 руб/т. Таблица 1

/3/

2,0

0,1

0,05 ая

0,22

0,1

0,30

0,1

0,31

0,21

1,6

1,0 2,0 0,21 0,1 0,05 0,21 0,1

ЛИГАТУРА ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ И ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ, содержащая ванадий, кремний, марганец, хром. углерод, титан, азот, никель и 30, отличающаяся тем, что, с целью увеличения степени усвоения ванадия и азота сталью, повьшения ее хладостойкости при сохранении прочности и пластичности, а также снижения себестоимости лиги-, турЫ| она дополнительно содержит алюминий и барий при следующем сботношении компонентов, Mat.%: 35-60 Ванадий 0,5-3,0 Кремний 1,0-6,0 Марганец 0,5-3,0 Хром 0,15-3,0 Углерод 0,05-3,0 Титан 0,1-0,6 Азот (Л 0,5-2,0 Никель 0,1-2,0 Алюминий Барий 0,005-1,0 Железо Остальное

Лигатура

I

::.j1I

Продолжение табл. 2

Ударная вязкость, кгсм/см

4,2 7,6 8,5 Физико-механические свойства стали

1089161

8 ПродрЛженйе табл. 2

Продолжение табл. 3