Способ модифицирования стали Советский патент 1978 года по МПК C21C7/00 B22D27/00 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству электротехнических, конструкционных, низколегированных и легиро ванных сталей, в частности к их модифицированию. Известны способы модифицирования стали за счет введения в ее состав кальция, магния, церия, лантана и других модификаторов с целью глобуляризации неметаллических включений и получения за счет этого оптимальных электротехнических и механических свойств металла. Модификаторы вводят в печь или в ковш l . Недостатками известных способов модифицирования стали являются: низ кое усвоение из-за окисления модифи каторов, в частности кальция, магни церия, лантана в процессе выпуска металла из печи и разливки; ввод де сульЛураторов в спокойный металл, следствием чего является низкая сте пень модифицирования и ее неравномерность по объему металла; с целью перемешивания и, таким образом, повышения степени использования модификаторов приходится дополни т ejJb но обрабатывать металл газом или вакуумом; ограниченная площадь контакта модификатор-металл, следствием чего являются низкие скорости обменных реакций, даже при вводе модификаторов через вентильно-погруженные фурмы в ковш, В последнем случае обрабатывается лишь околофурменный объем металла, поскольку время диффузии, например, кальция из околофурменных слоев в слои, прилегакаиие к стенке 100-тонного ковша составляет несколько часов . Между тем разливка металла на УНРС или в изложницы является самым эффективным моментом технологической цепочки производства стали с точки зрения перемешивания стали и возможности создания условий для почти полного отсутствия последующего окисления высокоактивных модификаторов. Известны способы раскисления стали в изложнице алюминием или ферроалюминием C2D . Раскисление стали в изложнице сопряжено с трудностью равномерного распределения алюминия по слитку спокойной стали. Введение известным способом модификаторов при разливке не позволяет равномерно модифицировать сталь и приводит к получению различных свойств металла от верха и низа слитка и низкому усвоению модификаторов из-за окисления. Известен способ раскисления«стали ферроалюминием, при котором 1-80% количества ферроалюминия вводят в ме талл после образования корочки слитка, а остальное после наполнения из ложницы 2J . Такой способ ввода, например, высокоактивных модификаторов приводит к низкой эффективности из-за их окисления за счет кислорода и кислородсодержащих Газов и паров в изложнице и неравномерного распределения модификаторов по телу слитка. Целью изобретения является повышение степени использования модификаторов и выхода Годной стали. Цель достигается за счет ввода поргаикообразного модификатора в потоке нейтрального или восстановитель ного газа в струю металла в изложни це с непрерывно изменяющейся скоростью подачи порошка в начале разливки 4,С-30,0 кг/мин до 2-20 кг/мин в конце при расходе газа р начале раз ливки 15-4S им Э/час и 6-25 нм/час, в конце для создания избыточного дав ления, равного 0,5flO мм вод,ст. в изложнице. В качестве газа может быть Использован аргон, азот, природный газ, водород. Введение модификаторов при разливке позволяет значительно повысит их усвоение за счет исключения Окис ления струи. Создание в изложнице инертной или восстановительной атмосферы позволяет предохранить ме талл от окисления, а избыточное дав ление 0,5-10 мм вод.ст. обеспечивает равод из зоны реагирования свободного пространства изложницы вред ных продуктов взаимодействия, напри мер, СО, cOj, SO, а также паров окислов металлов с более низкой -рас йислительной способностью, чем у мо дификаторов , так их, например, как FeO, MttO, являющихся окислителями по отношению к модификаторам. Избыточное давление 0,5-10 мм во - ст. является оптимальнш, поскольку при его уменьшении происходит проникновение кислорода воздуха в зону струи и зеркала металла, а также не полное удаление продуктов реакции, .при увеличении - неоправданно повышенный расход газа. Ввод модификатора с повышенной скоростью 4,,0 кг/мин в начале разливки позволяет модифицировать первые порции металла несколько более сильней, чем последующие, поскольку воздействие остаточного кислорода на первоначальные небольшие |Объемы более интенсивное (остаточны кислород в объеме изложницы, абсор, бированные газы на поверхности, боГлее длинная струя металла, и т.д. ) В процессе разливки при уменьшении свободного объема изложницы, уменьшении высоты струи металла, увеличеНИИ объема жидкой стали происходит выравнивание степени модифицирования металла. Последнему помогает также по мере разливки (в, первой половине) более интенсивное перемешивание за счет струи металла. Скорость ввода модификатора 2- 30 кг/мин обеспечивает полное модифицирование стали известными модификаторами и согласуется со временем наполнения изложниц различной емкости {до 100 т) и степенью оптимального модифицирования указанных выше сталей. Ниже даны варианты осуществления способа. Вариант 1. Металл в ковше раскисляют алюминием в количестве 0,4 кг/т. При разливке стали 17Г2АФ в 13 т излажнийи в течение 4 мин разливки вводят 95 кг порошкообразного ферросиликокальция в потоке аргона со скоростью 30; 25; 20 и 20 кг соответственно в первую, вторую, третью и четвертую минуты разливки. Расход аргона соответственно устанавливается равным 25; 20; 15; 15 . Поддерживают избыточное давление газа в свободном объеме изложницы (сумма порциональных давлений, аргона, СО, СО и др.) равным 0,51,5 мм вод.ст. Вариант 2.- После выпуска из печи электротехнической стали ЭР-0100 ее раскисляют алюминием 0,3 кг/т. При разливке в 13 t. изложницы в течение 3 мин вводят порсшкообразный магний со скоростью 10; 7 и 5 кг соответственно в первую, вторую и третью минуты в потоке природного газа с расходами в течение 3 мин равными соответственно 35; 30 и 25 HMV4ac при избыточном давлении в свободном пространстве изложницы, равНом 2,0i3,0 мм вод,ст. Вариант 3, После выпуска нержавеющей стали из 100 тонной печи ее раскисляют алюминием 0,5 кг/т. При разливке в изложницу в течение 5 мин в струю аргона вводят порошкообразный ферробор со скоростью 10; 8; б и 5 кг соответственно в первую, вторую, третью, четвертую и пятую минуты с расходом аргона соответственно 30; 25; 20; 20; 20 нм 3/час при избыточном давлении в свободном объеме изложницы 7,5-10 мм вод,ст. Указанные приемы позволили на опытных плавках получить повьааенную степень модифицирования стали. Количество неметаллических включений глобулярной формы составило 92-96% против 60-65% при обычной технологии, что позволило уменьшить разброс значений ударной вязкости стали 17Г2АФ . при температуре минус 60 на 12-23%

и поднять среднее значение ударной вязкости с 6,5 кгм/смдо 12,2 кгм/см. Выход годных листов при этом повысил- ся на 9%, а выход высших марок стали ЭР0100 на 14%.

изобретения

Способ модифицирования стали, включающий предварительное раскисление металла в ковше, ввод модификатора и газа в изложницу, отличающийся тем, что, с целью повышения степени использования модификаторов и выхода годной стгши, скорость ввода порошкообразного модификатора непрерывно изменяют в процессе разливки, уменьшая к концу разливки с 30 до 2 кг/мин, а расход газа с 40 до 6 нм/час и поддерживают в процессе модифицирования избыточное давление в свободном пространстве изложницы, равным 0,5-10 мм вод,ст.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР 495362, кл. С 21 С 5/52, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 433952, кл. В 22 3 7/00, 1972.