Способ производства конструкционной низколегированной стали Советский патент 1987 года по МПК C21C5/52 C21C7/06 

Изобретение относится к области металлургии в частности к производству сталей в электрических и мартеновских печах и может быть использовано дл выплавки сталей, идущих на изготовление литых заготовок (деталей), закаливаемых на мартенсит.

Цель изобретения - повьшение ударной вязкости стали, закаленной на мартенсит, и экономия ферротита- на.

По предлагаемой технологии производства стали определены добавки в металл оптимальных количеств бора Бор усваивается металлом на 60-70%. При введении 0,06-0,08% ферробора п отношению к массе стали в металле ,содержится 0,0015-0,003% бора. Опыты показывают, что введение бора меньше 0,0015% оказывает очень мало влияние на прочность и ударную вязкость стали, повышение же содержания бора выше 0,0015% заметно увеличивает эти показатели за счет то

го, ЧТО часть атомов бора заполняет дефекты атомного строения по границам зерен, уменьшая неравномерность в распределении углерода и азота и ослабляя роль границ как участков преимущественного выделения карбидов и нитридов.

Введение бора больше 0,003% вызывает появление боридной эвтектики, усиливает межкристаллитную коррозию и межкристаллитный излом,что приводит к снижению ударной вязкости.

Эффективность усвоения металлом ферробора повышается, когда он пода ется в ковш совместно с ферромарганцем в указанных пределах.Добавка ферромарганца в количестве, меньшем 0,6%, вызывает увеличение угара ферробора в ковше, а добавки ферромар- ганца, большие 0,8% приводят к заметному охлаждению металла в ковше. Предлагаемое количество ферротита- на 0,2-0,3% по отношению к весу стали является оптимальным для окон чательного раскисления стали и измельчения аустенитного зерна. При введении ферротитана менее 0,2% снижаются механические свойства стали (прочность, ударная вязкость). Вве- дение ферротитана больше 0,3% практически дает один и тот же эффект раскисления, не п)иводя к дальнейшему улучшению механи .1еских свойств

5 0

с

5

Q j Q г

0

Ферробор с ферромарганцем подают в ковш после некоторого заполнения его жидким металлом на 0,1-0,2 его высоты для обеспечения лучшего перемешивания добавляемых элементов с металлом, а ферротитан подают при заполнении ковша на 0,5-0,6 его высоты, чтобы он успел раствориться в металле и равномерно распределиться к моменту заполнения ковша.

Ввод ферротитана после ввода ферромарганца и ферробора обусловлен максимальным снижением угара титана, так как он является более сильным раскислителем по сравнению с ферромарганцем и ферробором.

Отказ от использования при предварительном и окончательном раскислении силикомарганца и использование ферросилиция только для предварительного раскисления, а ферромарганца для окончательного и предварительного раскисления позволяет снизить угар марганца и облегчает попадание в заданные пределы по углероду.

Способ производства конструкционной низколегированной стали осуществляется следующим образом.

Расплавляют шихту, состоящую из металлолома с содержанием углерода 0,4-0,5%, наводят шлак, проводят окислительный процесс плавки,включающий периодическую подачу железной руды и известняка в кипящий металл при 1620-1660 С в течение 20-25 мин, после этого проводят раскисление шлака. После раскисления шлака и рафинирования металла осуществляют предварительное раскисление и легирование металла в электропечи ферросилицием и ферромарганцем, затем производят раскисление и легирование в ковше введением ферробора одновременно с ферромарганцем и последующим введением ферротитана. После всех операций производят разливку металла по заготовкам.

Все опыты проводят при выплавке стали 35 ГЛ в электропечи с кислой футеровкой емкостью 6 т и загрузке 5т.

Ударная вязкость (а), твердость (НВ) и прочность («Og) литой стали определяют после закалки от в воду и отпуска 180 С - 2 ч.

Пример 1. Сталь получают описанным способом.

После раскисления шлака и рафинирования металла осуществляют предварительное раскисление и легирование металла в электропечи ферросилицием в количестве 50 кг (10 кг/т или 1,0%) и ферромарганцем в количестве .55 кг (11 кг/т или 1,1%).Затем осуществляют раскисление и легирование в ковше введением ферробора одновременно в количествах, равных соответственно 3 кг (0,6 кг/т или 0,06%) и 35 кг (7 кг/т или 0,7%) при заполнении ковша металлом на 0,1- 0,2 его высоты, и введением ферро- титана в количестве 12,5 кг (2,5 кг/ или 0,25%) при заполнении ковша на 0,5-0,6 его высоты. Получают сталь со следующими механическими свойст- вами: а

; 0,35 МДж; НВ 470 ед, .(g 1520 Н/м2.

Пример 2. Сталь получают по способу, описанному в примере 1. Отличием является то, что в ковш вводят 0,07% (3,5 кг) ферробора.Получают сталь со следующими механическими свойствами: а 0,45 МДж, НВ 460 ед, бр 1550 Н/м,

Пример 3. Сталь получают по способу, описанному в примере 1.Отличием является то, что в ковш вводят 0,08% ферробора (4 кг). Механические свойства полученной стали: а 0,43 МДж; ед; б 1540 Н/

Пример 4. Сталь получают по способу, описанному в примере 1, с тем отличием, что предварительно в печь дают ферромарганца 60 кг (1,2%) а в ковщ вводят его 30 кг (0,6%). Получают сталь со следующими механическими свойствами: а 0,39 МДж; , НВ 460 ед; о 1480 Н/м .

П р и м е р 5. Сталь получают по способу, описанному в примере 1,с тем отличием, что предварительно в печь дают ферромарганца 50 кг (1,0%) а в ковш его вводят 40 кг (0,8%). Механические свойства полученной стали: а 0,42 МДж, НВ 440 ед, 6 1540 Н/м.

Пример 6. Сталь получают по способу,описанному в примере 1.Отличие то,что в ковш вводят 0,1% (5 кг) ф ерротитана вместо 0,25% (12,5кг) Механические свойства полученной стали: а 0,20 МДж; НВ - 470 ед; ё- в 1360 Н/м2 .

П .р и м е р 7. Сталь получают по способу, описанному в примере 1,

с тем отличием, что в ковш вводят 0,2% (10 кг) ферротитана вместо 0,25% (12,5 кг). Механические свойства полученной стали: а 0,38 ,МДж НВ 455; б 1500 Н/м2,

Пример 8. Сталь получают по способу, описанному в примере 1, с тем отличием, что в ковш вводят 0,3% (15 кг) ферротитана. Получают сталь со следующими механическими свойствами: а, 0,41 МДж; НВ 447 ед; (5е 1530 Н/м.

Пример 9. Сталь получают по способу, описанному в примере 1, с тем отличием, что введение ферротитана производят при заполнении ковша на 0,3-0,4 его высоты. Получают сталь по следующими механическими

свойствами: а 0,38 ед, б- 1520 Н/м2 .

Пример 10. Сталь получают по способу, описанному в примере 1, однако введение ферротитана проводят при заполнении ковша на 0,8-0,9 его высоты. Механические свойства полученной стали: а 0,36 МДж; НВ 439 ед,- 6 1480 Н/м .

Детали из стали, закаленной на мартенсит предлагаемым способом являются более износостойкими и долговечными, что экономит дорогостоящий ферротитан.

Формула изобретения

Способ производства конструкцион- ной низколегированной стали, включающий рафинирование металла, предварительное его раскисление и легирование в сталеплавильном агрегате, окончательное раскисление и легирование марганцем и ферротитаном в ковше, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения ударной вязкости стали, закаленной на мартен- сит, и экономии ферротитана, предварительное раскисление и легирование металла проводят ферросилицием и феррдмарганцем в количествах, равных 1,0-1,2% каждого от массы стали, а окончательное раскисление и легирование осуществляют введением ферро- бора одновременно с ферромарганцем в количествах, равных соответственно 0,06-0,08% и 0,6-0,8% от массы стали, при заполнении ковша жидким металлом на 0,1-0,2 его высоты, и ферротитана в количестве 0,2-0,3% от массы стали при заполнении ковша на 0,5-0,6 его высоты.