Сплав для легирования стали Советский патент 1980 года по МПК C22C35/00 

1

00 Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использова но для легирования стали ва надием, азотом, марганцем и медрю. Известен сплав для легирования стали следующего состава, вес.%: 6-20 Ванадий 3.1-2,0 Кремний 0,1-2,0 Углерод Железо Марганец Остальное Недостатком известного сплава яв ляется сравнительно высокая темпер тура плавления сплава (выше 1300 С а также то, что при его применении для легирования сталей, содержащих азот и медь, появляется необходимость в дополнительном легировании стали азотом (например, в виде азотированного марганца) и медью. Применение известного сплава с относительно высокой температурой плавления для легирования стали в ковше приводит к неравномерному р&спределению марганца и ванадия п объему ковЬа и, как следствие, к ухудшению качества металла. Целью настоящего изобретения йв ляется снижение температуры плавле ния сплава и улучшение качества ст ли,, а .также упрощение технологии ле гирования стали азотом и медью. Указанная цель достигается тем, что сплав для легирования стали, со .держащий марганец, ванадий, углерод кремний и железо, дополнительно содержит медь и азот при слёдукяцем со отношении компонентов, вес.%: Марганец Ванадий 0,1-15 { емний Железо 2,1-10 Углерод 1-6 0,5-15. . Введение в известный сплав меди в количестве 0,5-15%, азота 1-6 и : повышенное (2,1-10%) содержание в нем углерода приводит к значительному (на 10-100 С) снижению темпера туры плавления сплава. Использование предлагаемого сплаяа исключает необходимость дополнительного лсги. рования стали азотом и медью. Пределы содержаний марганца в сплаве выбраны от величины 30%, обусловленной максимально возможным содержанием железа в ванадиевом шлаке, используемом при получении сплава: до значения 55%, выше которого снижается производительность печи, выплавляющей сплав. Нижний предел содержаний ванадия (6%)обусловлен максимально возможным количеством твердого сплава, вводимым при легировании стали в ковше; верхний предел (15%)определен технологическими затреднениями при дроблении сплава. Верхние пределы содержания углерода (10%) и кремния (15%) обусловлены требованием наиболее полного восстановления ванадия при электротермическом и силикотермическом процессах получения сплава соответственно. Нижний предел содержаний углерода (2,1%) обусловлен необходимостью применения для легирования низко и мало углеродистых сталей, кроме того, при таком его содержании уже существенно снижается температура плаяления сплава. Нижний предел содержаний кремния (0,1%) обуслоэлен применением сплава для легирования полуспокойных сталей. Пределы содержаний меди приняты от значения 0,5%, при котором начинает проявляться ее в:лияние на снижение температуры плавления сплава, до значения 5%, при котором появляется значительная химическая неоднородность сплава.: Пределы содержании азота приняты в интервале значений (1-6%), необходимых для обеспечения содержания азота S стали с нитридным упрочнением в требуемых количествах (0,015 0,030%). Такие содержания азота в сплаве могут быть получены путем его йродувки газообразным азотом (в жидком состоянии) или диффузиоиного насьпцения в твердом состоянии.При содержании железа выше 40% сплав плохо дробится, и при наличии железа в сплаве ниже 16% при дроблении получается много мелочи. Пример. Сплавы предлагаемого и известного составов были использованы для легирования спокойной (14Г2АФД, 16Г2АФД) и полуспокойной (15Г2АФДИС) сталей по ГОСТ 19282-78. Сталь выплавляли в 300 т мартено ских печах по принятой технологии. Температура металла на выпуске составляла t620-1635°С. Металл, содер жащий в вес.%: 0,03-0,15 углерода, 0,11-0,20 марганца, следы ванадия, 0,003-0,05 азота, 0,05-0,13 меди. выпускали в ковш без предварительно- го раскисления. Легирование металла ошлтных плавок производили полностью в ковше сплавом предлагаемого состава, доме ным ферромарганцем или скликомаргая- цем, 5% ферросилиция, присаживая их под струм металла, на выпуске в кусках размером 10-50 мм (в поперечнику). При использовании сплава известного состава дополнительно вводили в печь отходы меди и в ковш - азотированный марганец, расход алюминия на опытных и сравнительных плавках спокойной стали составлял 0,8 кг/т1« При производстве полуспокойной стали использовали сплавы известного состава и доменный ферромарганец с содержанием кремния не более 2% и не применяли алюминий. В табл. 1 приведены данные о химн чсском составе и температуре плавления сплавов разного состава. С использованием сплава каждой партии произведено ntf 1-2 плавки стали. Данные по расходу сплавов предлагаемого и известного составов и хими 84 vecкo fy составу ковшевой пробы стали приведены в табл. 2. Спокойную сталь разливали сифоном в уширенные кверху изложницы с прибыльными надставками, а полуспокойную - в уширенные книзу изложницы. Для оценки качества стали, легированной предлагаемым и известным сш1ава:ми, исследовали распределение легирующих элементов (марганца, ванадия, азота и меди) в объеме ковша путем анализа проб металла, отобранных после наполнения каждого поддона. Результаты анализа проб металла на содержание марганца и ванадия приведены в таблице 3. Колебания содержаний (не более 0,01-0,02%) и азота (не более 0,001%)в металле опытных и сравнительных плавок по ходу разливки стали были незначительны. Металл опытных плавок прокатан на листы толщиной 16 мм. Исследования показали, что при использовании сплава предлагаемого состава обеспечивается более высокая однородность свойств термообработанных листов разных партий в пределах планки табл. 4). Таким образом, использование предлагаемого сплава обеспечивает улучшение качества стали и упрощение технологии ее легирования за счет снижения температуры плавления сплава и исключения необходимоста дополнительного ввода меди и азотированного марганца. Таблица 1

СПЛАВ ДЛЯЖГИРОВАНИЯ СТАЛИ, содержа1 а1Й марганец, з&анаднй, крем. НИИ, железо, углерод, отличающий с. я тем, что, с целью снижения температуры его плавления повышения однородности распределения легирующих компонентов в стали и упрощения технологии легирования, ОН; дополнительно содержит азот и медь при следующем соотношении компонентов, вес. %: JfepraHeu. 30-55 Ванадий 6-15 0,1-15 .Кремний Железо 16-40 Углерод Азот t-6 0,5-15. Медь

Марганец 30,2 34,451,055,0

6,0

8,0 10,0

62,9

61,5 11,0 8,0

12,0 20,0 1,10,5

2,5.

1,0 0,5

Железо25,7 40,0 18,0 16,0

Температура плавления,°С

1210 1180 1200 12АО

15

12

10

Ванадия 0,15 0,07 0,15 Марганца 1,59 0,20 1,48 1,55 Леди0,22 0,18 0,25 0,28

0,025 0,030 0,016 0,018

Азота

Плавки, легированные предлагаемым сплавом

1,60

1,62 1,59 1,63

1 0,t30

0,147 0,150 0,149

0,21 1,25 1.23 1,22

92 0,070 0,071 0,070 0,072

Продолжение табл.Г

13,0 10,0

1320

1320

Таблица -2

15

18

18,5

18

0,10

0,14

0,14 1,40 1,45 1,50 0,22 0,16 0,24 0,015. 0,023 0,018

Таблица 3

1,60

1,60 0,150 0,151

1,21

1,20 0,070 0,070

8

Продолжение табл.3