Способ производства хромистой подшипниковой стали Советский патент 1979 года по МПК C21C5/52 C21C7/00 

го эффективно удалять серу из жидкого металла и модифицировать его для успешной последующей разливки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ производства сталк, по которому выплавляют подшипниковые, хромистые, хромоникельмолибденовые и другие стали в 80-ти мартеновских печах с последующим вакуумированием на установке порцирнйогр типа. Основной технологический вариайт предусматривает введение всего количества марганца, хрома и сильных раскислителей в конце вакуумирования после проведения раскисления углеродом, растворенным в металле,, в течение 30-40 циклов обработки. Представлены варианты ввода алюминия в малоуглеродистый металл. (до 1 кг на 1 т) в процессе вакуумной обработки 3}.

Для уменьшения количества трудноудаляемых включений силикатов кальций металл раскисляют и легируют присадкой силикокальция в конце вакуумной обработки.

Недостатками способа являются необходимость строгого соблюдения содержания углерода перед выпуском металла, в ковш; недостаточно интенсивное самораскисление металла углеродом при вакуумировании его в вакуумкамере; недостаточно эффективное удаление газов при вакуумировании извес ным Способом-; невысокое использовани кальция при Применении силикокальция для раскисления и десульфурадии металла в вакууме; незначительное модифицирование металла кальцием при применении силикокальция; недостаточно полное освобождение металла от силикатных неметаллических включений, а следовательно, и ,от кислорода.

Цель изобретения - повышение качества подшипниковой стали, заключающееся в получении в стали гарантированно не выше 0,005 вес.% серы и не более 0,0025 вес.% кислорода, а такж производительности печи (увеличение на 5-10%).

По предложенному способу это дост гают обработкой в вакууме нёраскис ленного жидкого металла, содержащего углерода 0,6-0,9 вес.%, последующим раскислением, легированием и модифицированием его присадками карбида кальция в количестве 2-15 кг на 1 т стали фракцией 1-10 мм.

Температура плавления технического карбида кальция в зависимости от содержания в нем примесей колеблется в пределах ITOO-ITSO C, и она более высокая, чем температура плавления силикокальция, которая составляет 1200-13ЬО С. Поэтому использование кальция из технического карбида кальция будет более высоким, чем использование кальция из силикокальция. Это объясняется тем, что улет каль652223

ция из силикокальция при температуре металла в ковше около 1600- С более высокий, чем из карбида кальция, который при этой температуре может быть в твердом состоянии.

Интенсивность раскисления, десульфурации и модифицирования кальцием из карбида кальция также выше,чем из cиликokaльция, Потому что содержание кальция в карбиде кальция составляет около 50 вес.%, а содержание кальция в силикокальции составляет не более 28-3& вес.%. Ниже приведены типичные химические составы технического карбида кальция и силикокальция.

Карбид кальция

СаСг78; СаО 17; 0,06; Fe Oj+AI.Ol ,0; SiO 2,65; S 0,08; Р 0,02; С 0,43. . .

Силикокальции

Са 28; Ca+Si 90; Al 2,5; S 0,04; Р 0,05.

При сравнительной характеристике карбида кальция и силикокальция как раскислителей следует отдать предпочтение карбиду кальция, особенно при использовании его в условиях вакуума.. Во-первых, как уже указывалось ранее, кальций силикокальция менее полно используется, чем каль-. ций карбида кальция в силу н евысЬкой температуры плавления силикокальдия (1200-1300 0 и, как следствие, большего улета кальция, а также меньшего процентного содержания.кальция в силикокальции. Во-вторых, раскислительная способность углерода,содержащегося в техническом карбиде кальция в условиях вакуума гораздо выше раскислительной способности кремния, который содержится в силикокальции.. Кроме того, раскисление металла карбидом кальция не создает условий для загрязнения металла неметаллическими включениями и усвоение углерода карбида кальция будет стопроцентным. А раскисление металла силикокалыдием .может привести к загрязнению металла силикатными неметаллическими включениями., .

Обработка металла в вакууме карбидом кальция позволяет обеспечить глубокое раскисление металла, улучшить удаление из стали водорода, кислорода, азо.та серы и дополнительно модифицировать сталь, создавая предпосьшки для получения хорошей макроструктуры и мелкого зерна литого металла.

Выпуск металла из печи с содержанием углерода ниже нижнего предела марочного содержан.ия его в стали позволйт улучшить условия работы футеровки печи, так как при этом йерегрев металла выше температуры ликвидуса будет меньше.

Для достижения наиболее низкого содержания кислорода (менее 0,0025 вес,%) в подшипниковой стали Ори ее вакуумировании необходимо, чтобы футеровка сталераэливочного ковша была выполнена на основе глит позема или окиси магния, а на разлив ке соблюдены условия защиты струи от окисления воздухом, например, при менять разливку металла под уровень при непрерывной разливке стали, Выпуск из печи в ковш металла с более низким содержанием углерода, чем это требуется для подшипниковой стали, .позволит не придерживаться строгого соблюдения марочного содержания углерода в металле перед выпуском в ковш. Это обеспечивает опре деленное уменьшение времени пребывания металла в печи и увеличивает ее производительность. . Нижний предел содержания углерода в металле перед выпуском из печи в ковш составляет 0,6 вес,%, как наибо лее подходящий в технологическом отношении. Этот предел выбран потому, то при меньшем содержании углерода в металле перед выпуском в дальнейшем в вакуум-камеру нужно вводить . такое количество углерода карбидом кальция, которое приведет к значител ному охлаждению металла в ковше, что является опасным в условиях вакуумной обработки металла. Например, при вводе в 100-тонный ковш.с металлом углерода на 6,5 вес.% (это составляет около2000 кг карбида кальция) .температура металла понижается не менее, чем на 20-25 С. Верхний предел содержания углерода в стали перед выпуском 0,9 вес.% выбран из соображения получения в стали перед выпуском минимально необходимого содержания кислорода око,ло 0,07-0,012 вес.% для наиболее интенсивного кипения жидкого металла в вакуум-камере. .Отличия;содержаний углерода в металле перед выпуском из печи 0,60,9 вес..% влекут за собой соответственно. колебания в расходе техниче.ского карбида кальция для легирования металла углеродом в вакуумной камере, т.е. 2г-15 кг на 1 т стали. Эти количества присадок карбида кальция .позволят получить подшипниковую сталь заданного химического состава. Пределы количества алюминия, прИ саживаемого в вакуум-камеру, 0,10,8 кг на 1 т -стали определяются тем размером зерна в готовой стали, кото рое нужно для получения соответствую щих механических свойств стали. Леги рование металла алюминием в количест ве 0,1 кг на 1 т позволяет, например получить в готовой стали зерно 5-б-г балла по ГОСТ 801-60, а легирование металла алюминием в количестве 0,8 к на 1.Т стали обеспечивает получение зерна более высоких 7-8-го баллов. Предложенный диапазон температур жидкого металла перед непрерывной разливкой обусловлен необходимостью разливки металла с минимальным перегревом выше температуры ликвидуса, так как значительный перегрев приво- . дит к увеличению времени существования двухфазной зоны -при кристаллизации металла, что в конечном счете обусловливает ухудшение макроструктуры его. Это в еще ббЛьшей мере относится к высокоуглеродистым сталям, в том числе подшипниковой стали, у которых большой интервал между температурами солидуса и ликвидуса. Минимальное превышение температуры ликвидуса металла составляет 50 с, максимальное превышение - . Превышение температуры над ликвидусом металла в позволяет иметь запас тепла на случай непредвиденных задержек, неизбежных при непрерывной разливке стали и разливке стали в слиток в промышленных условиях. Пример 1. Выплавка и разливка в кристаллизатор стали ШХ15 включает следующие операции. Завалка шихты,состоящей, например, из 30% углеродистЪго стального лома и 70% металлизованных железорудных окатышей.. . Расплавление шихт.ы с одновременHfcitM проведением окислительного периода и последующий контроль пробы ме-талла на полный химический анализ. Легирование металла присадками, например, феррохрома и ферромарганца. Полное скачивание шлака. Выпуск в сталеразливочный ковш металла с содержанием углерода О,6 вес.%. Покрытие поверхности металла в ковше теплоизолирующей смесью. Порционное вакуумирование металла в течение 20-30 циклов. Раскисление металла в вакуумной камере алюминием в Количестве 0,1 кг на 1 т стали. Присадка в металл в вакуумной камере технического карбида кальция в количестве 15 кг на 1 т. стали и проведение 5-10 циклов вакуумной обработки металла. Получение в стали серы 0,003 вес.% и кислорода 0,002 вес.%. Легирование металла в вакуумной камере кремнием на 0,3 вес.% с учетом остаточного его содержания в металле присадкой силикокальция (можно присадкой ферросилиция) и проведение еще 5-10 циклов вакуумной обработки для равномерного распределения кремния в жидкой стали. Перемешивание металла в ковше после вакуумирования продувкой его аргоном для снижения температуры стали, например, до 1490С, что выше темпе- ратуры ликвидуса на 50с. Разливка металла на машине непрерывного, литья заготовок. Пример 2. Вып.лавка и разливка в изложницы стали IJXIS включает следующие операции.