Смесь для легирования,раскисления и рафинирования стали Советский патент 1987 года по МПК C21C7/06 

Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для вне- печной обработки сталей с карбонит- ридным упрочнением,

Целью изобретения является повьппе- ние степени восстановления ванадия и титана в сталь, повышение рафинирующей способности смеси и снижение склонности стали к хрупкому разрушег нию.

Предлагаемая смесь для легирования раскисления и рафинирования стали содержит ванадиевьш шлак, цианамид кальция, электротермический силикоалюми-- НИИ, карбид кальция и известь при следующем соотношении компонентов, мае.%:

Ванадиевый шлак 55-62 Цианамид кальция 2-5 Электротермический силикоалюминий8-12

Карбид кальция6-8

Из.вестьОстальное

В предлагаемой смеси цианамид кальция повьш1ает рафинирующую способность образующегося шлака за счет увеличения в нем соединений кальция. Известь способствует очистке стали от серы и повьш ает степень восста новления ванадия и титана из их окислов.

Восстановление окислов, вносимых с ванадиевым шлаком,с помощью электротермического силикоалюминия обес- печивает образование дисперсных глиноземных и высокоглиноземистых алюмо силикатных включений, легко ассимилируемых шлаковой фазой. Одновременно с этим обеспечивает ся получение ста- бильного содержания алюминия в стали Это снижает вредное влияние кремния и его соединений на склонность стали к хрупкому разрушению. Электротермический силикоалюминий является мате- риалом повьшенной чистоты при низкой стоимости. Поэтому снижению склонности Стали к хруркому разрушению способствует и значительное уменьшение в стали количества цветных металлов,

Введение в состав смеси карбида кальция способствует одновременному достижению нескольких поставленных задач. Благодаря высокой температуре плавления и присутствию в смеси боле сильных восстановителей растворение карбида кальция заканчивается преиму щественно после завершения экзотер1-ш ческих реакций восстановления. За

счет этого достигается более глубокое, чем в прототипе, раскисление, рафинирование и модифицирование стали кальцием. Наличие карбида кальция в смеси повьш1ает ее восстановительный потенциал, увеличивает основность шлака и повътает степень восстановления ванадия и титана в сталь,

Выбор содержания компонентов смеси в указанных вьшш пределах обусловлен следующим.

Практикой показано, что прямое легирование стали ванадием при помощи ванадиевого шлака целесообразно при содержании ванадия в стали не вьш1е 0,15%о Содержание азота в низколегированных ванадийсодержащих сталях с карбонитридным упрочнением не превьш1ает обычно 0,015%, Соотношение между количеством ванадиевого шлака и цианамида определяется необходимостью получения в стали карбонитридов требуемого состава. Превьш1ение пределов содержаний ванадиевого шлака и цианамида кальция в смеси приводит к снижению степени восстановления ванадия и титана в сталь и ухудшает рафинирующую способность шлака. Содержание в смеси этих, компонентов ниже предложенных пределов не рационально, поскольку не повьш1ает рафинирующую способность смеси и степень восстановления ванадия и титана и, кроме того, приводит к значительному умень- шени1р количества дисперсных карбонитридов ванадия в стали. Последнее при содержании алюминия в стали на нижнем пределе требуемых его концентраций приводит к снижению модифицирующего эффекта и повьш1ает склонность стали к хрупкому разрушению. Кроме того, при содержании ванадиевого шлака более 62% и цианамида кальция менее 2% состав карбонитридов изменяется в сторону уменьшения в них содержания азота. Это обусловливает вьщеление карбонитридов в стали в верхней области аустейита по границам зерен, что повьш1ает склонность стали к хрупкому разрушению.

Содержание электротермического силикоалюминия в смеси менее 8% уменьшает термичность смеси и снижает степень восстановления ванадия и титана в сталь. Содержание его более 12% не рационально, поскольку не дает заметных дополнительнызс преимуществ.

При содержании карбида кальция в смеси менее 6% не достигается требуемый эффект рафинирования и модифицирования стали, -а при содержании его более 8% повышается вязкость шлака из-за наличия в нем большого количества тугоплавких частиц, в Содержание ванадиевого шлака в известной и предлагаемой смеси составляет в среднем 58%, следовательно расход смесей для легирования практически одинаков. Вместе с тем содержание элементов-восстановителей в известной смеси (алюминия, кремния, кальция, бария) составляет 8-27%, а в предлагаемой смеси (алюминия,кремния) - 5,5-8,5%. Однако несмотря на меньшее содержание восстановителей в предлагаемой смеси по сравнению с известной, степень восстановления ванадия и титана увеличивается. Это достигается за счет повьш1ения эффективности действия восстановителей в

новительной способности образующегося после расплавления смеси шлака.

смеси предлагаемого состава, что свя- 25 выплавляя ее в 60-кг индукционной зано как с уменьшением угара восста- печи. Расход смеси в каждом конкрет- новителей, так и с повьштением восста- ° ном случае определяли, исходя из условия ввода в сталь 0,10% ванадия. Рафинирующую способность смеси Повьшгение рафинирующей способности 30 оценивали по содержанию серы и кисло- предлагаемой смеси в сравнении с из- рода в стали, а также оксидных неме- вестной можно объяснить следующим образом. При плавлении предлагаемой смеси поэтапность взаимодействия компонентов следующая. В первую очередь og

таллических включений, выделяемых электролитическим растворением образца металла.

Склонность стали к хрупкому разрушению оценивали по критерию К . - к ритическому коэффициенту интенсивности напряжений при динамическом

восстановление окислов смеси осуществляется за счет их взаимодействия с кремнием и алюминием. Вследствие тугоплавкости карбида кальция ее растворени е осуществляется более медлен- 40 нагружении. Для этого испытывали но и заканчивается после завершения ударные образцы с V-образным надре- экзотермических реакций восстановле- зом с осциллографической записью диаграммы нагрузка - прогиб. Определение

НИН окислов. Этим достигается более глубокое раскисление и модифицироваК

fcJ

проводили по известной методике.

ние стали. Введение карбида кальция 45 Полученные результаты приведены в в виде компонента смеси способствует таблице.

его равномерному распределению по всему объему обрабатываемого металла, .Окисление продуктов распада карбида кальция до извести и углекислого газа способствует также более глубокому рафинированию стали. Учитывая характер п родуктов распада карбида кальция, можно провести определенную

аналогию с продувкой стали порошками. Благодаря более эффективному раскислению и модифицированию стали при использовании предлагаемой смеси, а также, за счет уменьшения содержания

в ней продуктов раскисления кремнием наблюдается снижение склонности стали к хрупкому разрушению.

Пример. Для приготовления смесей предлагаемого и известного

составов использовали мелкодробленые исходные компоненты. Смеси.вводили россьшь(р на струю металла при выпуске плавки в ; разливочный ковш. Исследования проводили на стали 12ХГАФЛ,

выплавляя ее в 60-кг индукционной печи. Расход смеси в каждом конкрет- ном случае определяли, исходя из условия ввода в сталь 0,10% ванадия. Рафинирующую способность смеси оценивали по содержанию серы и кисло- рода в стали, а также оксидных неме-

таллических включений, выделяемых электролитическим растворением образца металла.

выплавляя ее в 60-кг индукционной печи. Расход смеси в каждом конкрет- ном случае определяли, исходя из условия ввода в сталь 0,10% ванадия. Рафинирующую способность смеси оценивали по содержанию серы и кисло- рода в стали, а также оксидных неме-

Склонность стали к хрупкому разрушению оценивали по критерию К . - к ритическому коэффициенту интенсивности напряжений при динамическом

К

fcJ

проводили по известной методике.

7

Таким образом, использование смеси предлагаемого состава по сравнени с известной обеспечивает повышение степени восстановления ванадия и титана в сталь, повьшение степени рафинирования стали и снижение ее склонности к хрупкому разрушению.

Формула изобретения

Смесь для легирования, раскисления и рафинирования стали, содержащая ванадиевый шлак, известь и азотсодержащее вещество, отличающаяс я тем, что, с целью повышения степени восстановления ванадия и тиСоставитель К.Сорокин Редактор 10.Середа Техред Л.ОлийныкКорректор И.Эрдейи

5753/25

Тираж 550Подписное

ВНйИПИ Государственного комитета СССР о

по делам изобретений и открыт,ий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Прое ктная,4

тана в сталь, повьппения рафинирующей способности смеси и снижения склонности стали к хрупкому разрушению, она дополнительно содержит электротермический силикоалюминий и карбид кальция, а в качестве азотсодержащего вещества - цианамид кальция, при следующем соотношении компонентов, мас.%;

й

55-62 2-5

8-12 6-8

Остальное

Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для вне- печной обработки сталей с карбонитридным упрочнением. Целью изобретения является повышение степени восстановления ванадия и титана в сталь, повышение рафинирующей способности смеси и снижение склонности стали к хрупкому разрушению. Смесь для легирования, раскисления и рафинирования стали содержит, мас.%{ ванадиевый шлак 55-62; цианамид кальция 2-5j электротермический силикоалюминий 8-12; карбид кальция 6-8 и известь - остальное. Применение предложенной смеси позволяет повысить степень восстановления в сталь ванадия и титана на 10%, снизить содержание серы и неметаллических включений соответственно на 0,008 с и 0,0040%, а также снизить склонность стали к хрупкому разрушению в 1,13 раза. 1 табл. сс ел ел О5 СлЭ ОО