Способ производства углеродистой стали Советский патент 1982 года по МПК C21C7/06 

t

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству углеродистой стали.

Известен способ раскисления рельсовой стали, при котором сталь предварительно в печи раскисляют кремнием и марганцем, а окончательно в ковше - силикокальцием (3,3-4 кг/т) и феррованадием (1-1,5 кг/т) 1.

Недостатком известного способа является высокий угар элементов раскислителей в печи в связи с -взаимодействием металла с печным шлаком, что обуславливает повышенное содержание неметаллических включений и снижает качество готовой стали.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому, результату является способ производства.углеродистой стали, заключающийся в том, что малоуглеродистую сталь, выплавленную в сталеплавильном агрегате, выпускают в сталеразливочный ковш с жидким прирйднолегированным ванади- ;

ем и титаном чугуном, в который перед смешиванием со сталью вводят 20-60% силикокальция и 10-90% ферромарганца, а остальное их количество присаживают одновременно с выпуском стали в ковш 2.

Недостатком этого способа является повышенная загрязненность стали неметаллическими включениями ,и низкая ударная вязкость стали.

Цель изобретения - повышение ударной вязкости и снижение загрязненности неметаллическими включениями,

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу производства углеродистой стали, включающему выплавку стали в печи и раскисление ее в ковше жидким природнолегированным ванадием и титаном чугуном, в котором предварительно растворен силикокальций и ферромарганец, сталь предварительно раскисляют в печи сплавом марганца, алюминия и

кремния 0,3-2,5 кг/т с соотношением марганца к сумме алюминия и кремния равным 3-6.

Раскисление низкоуглеродистой стали сплавом MnAlSi позволяет уменьшить содержание кислорода с 0,ОА до 0,007%. При этом образовавшиеся продукты раскисления быстро и достаточно полно удаляются из расплава и хорошо ассимилируются печным шлаком. Эффективность сплава объясняется высокой его плотностью (6 кг/дм) и наилучшими- (в отношении удаления продуктов раскисления) физико-химическими .свойствами образовавшихся неметаллических включений системы ИпО - А,, О , - S lO. При вводе чушкового алюминия в конвертер последний в связи с низкой плотностью (v2,7 кг/дм) застревает в шлаке, и металл остается нераскисленным. Кроме этого, раскислительная способность А1 ниже, чем сплава MnAlSt.

Исследованиями установлено, что для получения максимального эффекта необходимо использоватьсплав с отношением Мп к сумме А1 и Si 3-6. В том случае, если указанное отношение меньше 3, сплав имеет низкую плотность (менее 6 кг/дм ), в результате чего куски сплава не погружаются в жидкий металл и окисление элементов сплава происходит в шлаке. При

Мп , 6 сплав обладает низкой

раскислительной способностью. Ввод в низкоуглеродистую сталь сплава в количестве 0,3-2,5 кг/т обусловлен необходимостью получения стали высокой чистоты и с минимальной концентрацией кислорода. При вводе в сталь сплава менее 0,3 кг/т окисленность металла сохраняется достаточно высокая . Ввод в сталь сплава в количестве более 2,5 кг/т приводит к повышению загрязненности металла включениями (глииозем), которые отрицательно влияют на свойства стали.

Вьшлавка стали по предложенному способу осуществлялась на опытном заводе. ,В 40 кг индукционной печи был выплавлен синтетический чугун, по химическому составу соответствующий природнолегированному чугуну НТМК,%: С 3,9, Мп 0,27, Ti 0,20, Si 0,26, V 0,43. S 0,013, Р 0,022. В другой 200 кг индукционной печи была выплавлена низкоуглеродистая сталь, подобная получаемой в конвертере: С 0,1%. Мп0,29%, Si следы, S 0,025%, Р 0,022%.

При проведении опытных плавок в чугун вводили 2 кг/т (60% от общего количества) силикокальция и 5 кг/т (50% от общего количества) ферромарганца, а в низкоуглеродистую сталь, покрытую жидким шлаком, вводили марганец-алюминий-кремниевый сплав (36 кг). Затем из 40 кг печи отливахш 7,5 кг чугуна и сливали в ковш с низкоуглеродистой сталью. Во время смешивания стали с чугуном вводили оставшееся количество силикокальция и ферромарганца.

При проведении экспериментов опробован I сплав с различным отношением марганца к сумме алюминия и кремния. Расход сплава изменяли от 0,2 до 2,7 кг/т стали. В сравнительной плавке сталь сплавом не раскисляли. Полученную в результате смещения углеродистую сталь С 0,6-0,8%, Мп 0,8-1,1%, Si 0,17-0,37%) заливали в изложницы емкостью 50 кг. Слитки прокатывали в пруток ф 20 мм. Сталь 1|спытывали на ударную вязкость и изучали загрязнённость, неметаллическими включениями.

Результаты анализа опытных плавок представлены в таблице.

Известный

0,2

3,5 0,015 6,0 0,24

0,031

1,1

Силикаты кальция размером до 20 мкм

1 ,2 Алюмосиликаты каль0,025 ция размером 401,8 I00 мкм

Неметаллические включения состояли, в основном, из силикатов кальция крупного размера (до 200 мкм). При раскислении низкоуглеродистой стали сплавом MnAISi перед смешиванием с чугуном, полученная углеродистая сталь имела значительно меньшее содержание неметаллических включени и более высокую ударную вязкость. При этом изменился морфологический состав и размер включений.

Продолжение таблицы

А) + Si

0,3-2,5 кг/т. При расходе сплава менее 0,3 кг/т сталь недостаточно раскисляется независимо от соотношения марганца к сумме кремния и алюминия. 3 том случае, если расход сплава более 2,5 кг/т, сталь загрязнена нежелательными по форме-включениями типа А-корунд, которые отрицательно влияют на усталостные свойства металла . 7 При применении сплава в оптималь ном количестве важно, чтобы он имел высокую плотность и раскислительную способность. Этим условиям, как установлено исследованиями, отвечает . ST 3-6. сплав с отношением 3, плотност Если отношение А1 сплава мала {5 кг/дг) и степень . усвоения элементов сталью незначительна. При отношении -tr-r 7 6 сплав имеет низкую раскислительную способность., Выплавка стали npeAnaraeMbnvi способом способствует получению металла с более высокими служебными характе ристиками. Формула изобретения . Способ производств.а углеродистой стали, включающий выплавку стали в 6 печи и раскисление ое м коише жидким природнолегированным ванадием и титаном чугуном, в котором предварительно растворен силикокальций и ферромарганец, отличающийс я тем, что, с делью повышения ударной вязкости и снижения загрязненности неметаллическими включениями, металл предварительно раскисляют в печи сплавом марганца, алюминия и кремния 0,3-2,5 кг/т стали с соотношением марганца к сумме алюминия и кремния, равным 3-6. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №250181, кл. С 2ГС 7/4)6, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР №539081, кл. С 21 С 7/06, 1975.