Способ раскисления трещиночувствительной стали Советский патент 1982 года по МПК C21C5/52 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к выплавке трещиночувствительной, конструкционной стали в электродуговой печи, в особенности для последующего электрошлакового переплава.

Известна выплавка трещиночувствительных конструкционных сталей марок 50Г, 40ХН, 40Х, 45, 40 в 25 т электродугоьых печах для последующего электрошлакового переплава с заменой раскисления металла алюминием на раскисление и микролегирование стали в ковше титаном. Для этого на дно ковша присаживают ферротитан марки ТиВ с содержанием титана не менее 60% и отношением алюминия к титану не более 0,07 fl.

В этом способе используют остродефицитный высокопроцентный ферротитан, что не, позволяет расширить объем производства трещиночувствиггельных сталей по этой технологии.

Также известна присадка силикокальция фракции не более 50 мм на шлак при выплавке стали в основных дуговых печах 2j.

Присадка кускового силикокальция на шлак в работающую дуговую печь ПРИВОДИТ к улету кальция в области

воздействия на шлак электрических дуг, так как кальций является элеиентом, обладающим высокой упругостью пара при температурах сталеварения. В результате уменьшается полезное использование кальция как раскислителя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому

10 результату являете способ раскисления стали, выплавляемой в электродуговой печи для йоследующего электрошлакового переплава, включающий предварительно раскисление металла куско15вым ферроси.пицием, раскисление шлака порошками кокса и высокопроцентного ферросилиция и окончательное раскисление стали силикокальцисм и а.пюминием в процессе выпуска f 3 |.

20

Алюминий вводят насаженным на железные прутки 0,7 кг/т, силикокальций крупностью не более 50 мм 1,0 кг/т. Силикокальций присаживают под струю металла.

25

Недостатками этого способа раскисления стали являются необходимость специального разлома силикокальция в порошок, что сопряжено с опасностью взрыва, в особенности при размоле в

30 шаровой мельнице силикокальцйя марок СК20-30 с содержанием кальция б лее 20%, а также использование для присадки в ковш силикокальция крупностью не более 50 мм, т..е. содержа щего и мелкую фракцию, которая частично выносится из ковша тепловыми потоками. В результате уменьшается полезное использование кальция. Раскисление стали алюминием в количестве 0,7 кг/т вызывает -образование в металле нитридов алюминия, которые являются основной причиной возник новения трещин в электрошлаковых слитках, полученных из исходной стали, раскисленной значительным количеством алюминия. Кроме того, недостатком способа раскисления стали является малое количество силикокальция, используемого для окончательного раскисления металла в ковше, так как такое количество силикокаль ция не обеспечивает предотвращение образования в стали нитридов алюминия за счет взаимодействия кальция с азотом металла. Цель изобретения - повышение эффективности использования кальция и снижение брака: электрошлаковых слит ков по продольным трещинам.. Поставленная цель достигается тем что согласно способу раскисления тр щиночувствительной стали, выплавляе мой в электродуговой печи для после дующего злектрошлакового переплава, включающему предварительное раскисл ние металла кусковым ферросилицием, раскисление шлака порошками кокса и высокопроцентного ферррсилиция и ок чательное раскисление стали силикокальцием и алюминием--в процессе выпуска, перед выпуском плавки присаж вают в отключеннуюпечь на рафиниро вочный шлак силикокальций крупность до 20 мм в количестве 10-20% от его общего расхода, равного 1,5-3,0 кг/ остальное количество силикокальция в кусках крупностью 20-100 мм вводя с интенсивностью подачи 2-4 кг/т-ми в сталеразливочный ковш на струю ме талла во время слива первой трети плавки и одновременно раскисляют - сталь алюминием в количестве 0,10,3 кг/т, при этом алюминий распола гают равномерно по высоте ковша на расс-тоянии от его днища в пределах 1/8-1/3 его высоты. Присадка фракции силикокальция менее 20 мм на рафинировочный шлак в отключенную печь обеспечивает вы-сокУю раскисленность выпускного рафиниро|очного шлака. За счет этого во время введения силикокальция крупностью 20-100 мм исключает выно из ковша мелких фракций силикокальция , что увеличивает полезное испол зование кальция. Одновременное раскисление стали ковше силикокальцием- и алюминием способствует снижению угара кальция. В результате создаются благоприятные условия для взаимодействия кальция с азотом металла. Это снижает вероятность образования в стали нитридов алюминия, являющихся одной из главных причин возникновения в злектрошлаковых слитках продольных трещин. Раскисление стали алюминием до раскисления ее силикокальцием повышает вероятность образования неблагоприятных нитридов. Раскисление стали алюминием после раскисления ее силикокальцием уменьшает полезное использование кальция. Обработка стали кальцием повышает ее пластичность. Это, благоприятно отражается на сопрртивлении металла возникновению трещин. Введение в ковш силикокальция и алюминия во время слива первой трети плавки способствует лучшему перемешиванию элементов - раскислителей с металлом и усреднению их содержания в стали. Расход силикокальция менее 1,5 кг/т не обеспечивает /юстаточное снижение брака злектрошлаковых слитков по продольным трещинам. Использование .силикокальция в количестве более 3 кг/т нерационально, так как при содержании в силикокальций 70-75% кремния обработка силикокальцием металла в ковше повышает в нем содержание кремния более чем на 0,150,20%, а это ограничивает использование порошка высокопроцентного ферросилиция для раскисления шлака в электродуговой печи. Присадка перед выпуском плавки на рафинировочный шлак в отключающую печь силикокальция в количестве менее 10% от его общего расхода не обеспечивает раскисление рафинированного шлака до содержания в нем закиси железа менее 0,5%. Присадка на рафинированный шлак в отключенную печь силикокальция в количестве более 20% от его общего расхода нецелесообразна, так как уменьшает количество силикокальция, расходуемого на обработку стали в ковше. Введение в сталеразливочный ковш силикокальция крупностью менее 20 мм , приводит к выносу мелких фракций и уменьшает полезное использование кальция. Введение в сталеразливочный ковш силикокальция крупностью более 100 мм не рационально, так как увеличивает время на расплавление силикокальция, чем сокращает время взаимодействия кальция со сталью. Нижний предел интенсивности введения силикокальция в сталеразливочный ковш {2 кг/т, мин) определяется необходимостью присадки всего количества силикокальция за время, не превышающее продолжительность слива трети плавки. Введение в ковш силикокальци с интенсивностью более 4 кг/т-мин приводит к снижению температуры шлакометаллического расплава и сопряжено с опасностью образования ошлакованного конгломерата из кусков силикокальция. Раскисление стали в ковше алюмини ем в количестве менее 0,1 кг/т не обеспечивает получение в стали необходимого зерна аустенита 6-8 балла, а раскисление алюминием в количестве более 0,3 кг/т неэкономично и увеличивает вероятность образования неблагоприятных нитридов алюминия. Расположение алюминия на расстоянии от днища ковша менее 1/8 его высоты нецелесообразно, так как первые порции металла и -шлака -охлаждаются в ковие больше, чем последующие; и алю миний в них растворяется замедленно, что сопряжено с опасностью его ошлаковывания. Расположение алюминия на расстоянии от днища ковша более 1/3 его высоты не обеспечивает эффективного перемешивания и равномерного распределения алюминия в стали. Актуальность использования изобретения при выплавке трещиночувствительных конструкционных сталей марок 12-20ХНЗА, ЗОХГСА, , 40ХН, 45, 40 и др. в электродуговых печах емкостью 25-200 т определяется возможностью, как показывают опытные плавки, существенно снизить и даже полностью ликвидировать отбраковку эле ктрошлаковых слитков этих сталей по дефекту продольная трещина. При этом устраняется необходимость использования при выплавке трещиночувствительных сталей дефицитный ферротитан марки ТиВ с фактическим содержанием титана 70% и отношением алюми ния к титату не более 0,07. Пример 1. При выплавке в 25 т дуговой печи стали 20ХНЗА.метал в начале рафинированного периода пре варительно раскисляют кусковым 45%-н ферросилицием из расчета введения 0,15% кремния. Рафинировочный шлак, наведенный-из извести 25 кг/т, шамот ного боя и плавикового шпата по 5 кг раскисляют порошками кокса 1-3 кг/т и 65%-ного ферросилиция 3-5 кг/т. Пе ред выпуском плавки в отключенную печь црисаживают на рафинировочный шлак силикокальций марки СКЗО крупностью до 20 мм в количестве 10% от его общего расхода 3 кг/т, т.е.0,3кг/т или 7,5 кг на плавку и перемешивают шлак деревянным гребком.Зо время выпуска первой трети плавки вво ,дят в сталеразливочный ковш на струю металла остальной силикокальций круп ностью 20-100 мм в количестве 2,7 кг/,т, т.е. 67,5 кг на плавку, с интенсивностью подачи 4 кг/т,мин, т . е .-силикокальций вводят за 40 с. Продолжительность всего выпуска 2,5 мин. Одновременно с вводом силикокальция сталь в ковше раскисляют алюминием в количестве 0,3 кг/т, т.е. 7,5 кг на плавку, для чего чушковый алюминий в кусках не более 4 кг, насаженный на штанге, закрепляют на борту ковша так, .что куски алюминия располагаются равномерно по высоте на расстоянии от днища ковша в пределах от 1/8 до 1/4 высоты ковша. Сталь разливают в расходуемые электроды сечением -370 х 370 мм на установке полунепрерывной разливки стали. После электрошлакового переплава электродов брак слитков сечением 550 X 550 мм и весом 5,5 т стали 20ХНЗАШ по дефекту продольная трещина снижается с 20 до 2%. П м е р 2. При выплавке в 100 т дуговой печи стали ЗОХГСА металл в начале рафинировочного периода предварительно раскисляют кусковым 45%-ным ферросилицием из расчета введения 0,20% кремния. Рафинировочный шлак, наведенный из извести 25 кг/т, шамотного боя и плавикового шпата по 5 кг/т, раскисляют порошками кокса 1-3 кг/т и 65%-го ферромилиция 3-5 кг/т. Перед выпуском плавки присаживают на рафинировочный шлак в отключенную печь силикокальций крупностью до 20 мм в количестве 15% от его общего расхода, равного 2,5 кг/т, т.е. 0,37 кг/т или 37 кг на плавку, и перемешивают шлак деревянным гребком. Вр время выпуска первой трети плавки вводят в сталаразливочный ковш на струю металла остальной силикокальций крупностью 20-100 мм в количестве 2,13 кг/т или 213 кг на плавку, с интенсивностью подачи 2,5 кг/т-мин. т.е. си- ликокальций вводят за 52 с. Продолжительность всего выпуска 4 мин. Одновременно.с вводом силикокальция сталь в ковше раскисляют алю- минием в количестве 9,15 кг/т, т.е. 15 кг на плавку, для чего чушковый алюминий в кусках не более 4 кг, насаженный на штангах, закрепляют на борту ковша так, что куски алюминия располагаются равномерно по высоте на расстоянии от днища ковша в пределах 1/6-1/3 высоты ковша. Сталь разливают сифоном в слитки весом 6,5 т и прокатывают на pacxoдye vIыe электроды сечением 370 х 370 мм.После электрошлакового переплава электродов брак слитков сечением 550 х X 550 мм, весом 5,5 т.стали ЗОХГСАШ по дефекту продольная трещина снижается с 10 до 1%. Пример 3. При выплавке в 200 т дуговой печи-стали 40Х металл в начале рафинировочного периода пред