CS238707B1

CS238707B1 - A method for carrying out the precipitation desoxidation in the production of low carbon steels in an induction electric furnace

Info

Publication number: CS238707B1
Application number: CS818887A
Authority: CS
Inventors: Eduard Linzer; Ludovit Dobrovsky; Karel Mazanec
Original assignee: Eduard Linzer; Ludovit Dobrovsky; Karel Mazanec
Priority date: 1981-12-01
Filing date: 1981-12-01
Publication date: 1985-12-16
Also published as: CS888781A1

Abstract

Způsob provádění srážecí desoxidace při výrobě nízkouhlíkové oceli 3 manganem a zirkoniem s obsahem uhlíku 0,03 až 0,05 % hmot. manganu 1,0 až 1,4% hmot. a zirkonia 0,015 až 0,150 % hmot. v elektrické indukční peci za použití manganu, ferosilicia, hliníku a ferosilikozirkonia, vyznačující se tím, že po dosažení požadovaného obsahu uhlíku v lázni se postupně přidává mangan v množství 14,0 až 15,5 kg na 1 tunu oceli, ferosilicium s obsahem 75 % hmot. křemíku v množství 1,5 až 5,0 kg křemíku na 1 tunu oceli, hliník v množství 0,45 až 0,55 kg na 1 tunu oceli a ferosilíkozirkonium s obsahem zirkonia 43 % hmot., křemíku 49 % hmot. v množství 0,4 až 3,0 kg zirkonia na 1 tunu oceli a 0,5 až 3,5 kg křemíku na 1 tunu oceli, přičemž množství křemíku přisazeného ve formě ferosilicia a množství křemíku přisazeného ve formě ferosilikozirkonia je v rozmezí 0,5 až 9,0 :11.Method of performing precipitation deoxidation in the production of low-carbon steel 3 with manganese and zirconium with a carbon content of 0.03 to 0.05 wt. %, manganese 1.0 to 1.4 wt. % and zirconium 0.015 to 0.150 wt. % in an electric induction furnace using manganese, ferrosilicon, aluminum and ferrosilicozirconium, characterized in that after reaching the desired carbon content in the bath, manganese is gradually added in an amount of 14.0 to 15.5 kg per 1 ton of steel, ferrosilicon with a content of 75 wt. % silicon in an amount of 1.5 to 5.0 kg silicon per 1 ton of steel, aluminum in an amount of 0.45 to 0.55 kg per 1 ton of steel and ferrosilicozirconium with a zirconium content of 43 wt. %, silicon 49 wt. % in an amount of 0.4 to 3.0 kg of zirconium per 1 ton of steel and 0.5 to 3.5 kg of silicon per 1 ton of steel, wherein the amount of silicon added in the form of ferrosilicon and the amount of silicon added in the form of ferrosilicozirconium is in the range of 0.5 to 9.0:11.

Description

(54) Způsob provádění srážecí desoxidace při výrobě nízkouhlíkových ocelí v indukční elektrické peci(54) A method of performing precipitation deoxidation in the production of low carbon steels in an induction electric furnace

Způsob provádění srážecí desoxidace při výrobě nízkouhlíkové oceli 3 manganem a zirkoniem s obsahem uhlíku 0,03 až 0,05 % hmot. manganu 1,0 až 1,4% hmot. a zirkonia 0,015 až 0,150 % hmot. v elektrické indukční peci za použití manganu, ferosilicia, hliníku a ferosilikozirkonia, vyznačující se tím, že po dosažení požadovaného obsahu uhlíku v lázni se postupně přidává mangan v množství 14,0 až 15,5 kg na 1 tunu oceli, ferosilicium s obsahem 75 % hmot. křemíku v množství 1,5 až 5,0 kg křemíku na 1 tunu oceli, hliník v množství 0,45 až 0,55 kg na 1 tunu oceli a ferosilíkozirkonium s obsahem zirkonia 43 % hmot., křemíku 49 % hmot. v množství 0,4 až 3,0 kg zirkonia na 1 tunu oceli a 0,5 až 3,5 kg křemíku na 1 tunu oceli, přičemž množství křemíku přisazeného ve formě ferosilicia a množství křemíku přisazeného ve formě ferosilikozirkonia je v rozmezí 0,5 až 9,0 :11.Process for carrying out precipitation deoxidation in the production of low carbon steel 3 by manganese and zirconium with a carbon content of 0.03 to 0.05 wt. % manganese 1.0 to 1.4 wt. and zirconium 0.015 to 0.150 wt. in an electric induction furnace using manganese, ferro-silicon, aluminum and ferro-silicon-zirconium, characterized in that, after reaching the desired carbon content in the bath, 14.0 to 15.5 kg of manganese is gradually added per tonne of steel, ferro-silicon containing 75% wt. silicon in an amount of 1.5 to 5.0 kg of silicon per tonne of steel, aluminum in an amount of 0.45 to 0.55 kg per tonne of steel, and ferro-silicon-zirconium with a zirconium content of 43% by weight, silicon 49% by weight. in an amount of 0.4 to 3.0 kg of zirconium per tonne of steel and 0.5 to 3.5 kg of silicon per tonne of steel, the amount of silicon added in the form of ferro-silicon and the amount of silicon added in the form of ferro-silicosirconium in the range of 0.5 to 9.0: 11.

2J87072J8707

Vynález se týká způsobu provádění srážecí desoxidace nízkouhlíková oceli manganem, ferosiliciem (75 % křemíku), hliníkem a ferosilikozirkoniem (a obsahem 43% zirkonia a 49% křemíku), v indukční elektrická peci.The invention relates to a process for carrying out precipitation deoxidation of low carbon steel with manganese, ferro-silicon (75% silicon), aluminum and ferro-silicosirconium (and containing 43% zirconium and 49% silicon) in an induction electric furnace.

Běžně používaná technologická postupy při desoxidaci oceli manganem, křemíkem a zirkoniem vedou k vyloučení nekovových vměatků v takovém množství, velikosti, tvaru a rozložení, jež se víc· Si aéně nepříznivě odráží v dosažené mikročistotě a tudíž v mechanických vlastnostech oceli. K odstranění vměatků (vyplouvání) se prodlužuje konečná etapa výroby oceli, případně aa zařazuje mimopecní rafinace oceli.Commonly used technological processes in the deoxidation of steel with manganese, silicon and zirconium lead to the elimination of non-metallic confusions in such a quantity, size, shape and distribution that are more and more unfavorably reflected in the achieved micro-purity and therefore in the mechanical properties of the steel. The final stage of steel production is prolonged for the elimination of confusions (leaving) and, if appropriate, aa includes refining of steel by refining.

Sada používaných technologických postupů při desoxidaci oceli manganem, křemíkem, hliníkem a zirkoniem, případně manganem, křemíkem a zirkoniem, vyžaduje rovněž aplikaci ferochromu, případně ailikokalcia.The set of technological processes used for deoxidation of steel with manganese, silicon, aluminum and zirconium, eventually manganese, silicon and zirconium also requires the application of ferrochromium or ailicocalcium.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob provádění srážecí desoxidace podle vynálezu, jehož podstata ja v tom, že po dosažení požadovaného obsahu uhlíku v lázni se postupně přidává mangan v množství 14,0 až 15,5 kg na 1 tunu oceli, ferosilicium a obsahem 75 % hmot. křemíku v množství 1,5 až 5,0 kg křemíku na 1 tunu oceli, hliník v množství 0,45 až 0,55 kg na 1 tunu oceli a ferosilikozirkonium s obsahem zirkonia 43 % hmot. křemíku a 49 % hmot. v množství 0,4 až 3,0 kg zirkonia na 1 tunu oceli a 0,5 až 3,5 kg křemíku na 1 tunu oceli, přičemž množství křemíku přisazeného ve formě ferosilicia a množství křemíku přisazeného ve formě ferosilikozlrkonia je v rozmezí 0,5 až 9,0 : 1.The above-mentioned disadvantages are overcome by the process for carrying out the precipitation deoxidation according to the invention, characterized in that, after reaching the desired carbon content in the bath, 14.0 to 15.5 kg of manganese are gradually added per tonne of steel, ferro-silicon and 75% by weight. % of silicon in an amount of 1.5 to 5.0 kg of silicon per tonne of steel, aluminum in an amount of 0.45 to 0.55 kg per tonne of steel, and ferro-silicosirconium with a zirconium content of 43% by weight; % silicon and 49 wt. in an amount of 0.4 to 3.0 kg of zirconium per tonne of steel and 0.5 to 3.5 kg of silicon per tonne of steel, the amount of silicon added in the form of ferro-silicon and the amount of silicon added in the form of ferro-silicon-zirconium between 0.5 to 9.0: 1.

Výhodou uvedeného způsobu desoxidace podle vynálezu je, že umožňuje vhodně zvoleným pořadím a množstvím desoxidačních a legujících přísad a jejich hmotnostním poměrem (v podstatě Mn : Si : Zr : AI = 30 : 9 : 3,5 : 1) ovlivnit podmínky nukleace nekovových vměstků, tj. v důsledcích jejich množství, velikost, tvar a rozložení v oceli, jež spolu s vlastnostmi kovové fáze určuji mechanická vlastnosti ocelí. U ocelí získaných popsaným postupem desoxidace bylo zjiětěno 0,029 až 0,042 % oxidických vměstků, přičemž z veškerých v oceli přítomných nekovových vměstků bylo 40 až 51 % nekovových vměstků velikosti do 1.10'^m, až 37 % nekovových vměatků velikosti od 1.10~&m do 2.10~^m, 10 až 20 % nekovových vměstků velikosti od 2.,0“®m do 4.10~&m a 0,5 až 4,0 % nekovových vměstků větší 4.10“^m· Oceli získaná popsaným způsobem desoxidace vykazují velmi nízké přechodové teploty (ΤΤ^θ) 178 až 179 K a vysokou vrubovou houževnatost (KCU 3) 180 až 198 J cm^-2 při teplotě 173 K. Na lomových plochách nebyl ani při táto nízké teplotě (173 K) zjištěn podíl interkrystalického štěpení a ve váach případech šlo o transkrystalický křehký lom. Uvedený způsob desoxidace podle vynálezu tedy nevyvolal takové procesy, které by způsobily dekohezi hranic zrn. Oceli desoxidované popsaným způsobem, jsou proto vhodné zejména pro součásti namáhané rázem při nízkých teplotách.An advantage of said method of desoxidation according to the invention is that it enables to influence the nucleation conditions of non-metallic inclusions by suitably selected order and amount of desoxidizing and alloying additives and their weight ratio (essentially Mn: Si: Zr: Al = 30: 9: 3.5: 1). that is, due to their quantity, size, shape and distribution in the steel, which together with the properties of the metal phase determine the mechanical properties of the steels. For the steels obtained by the deoxidation process described, 0.029-0.042% of the oxidic inclusions were found, with all of the non-metallic inclusions present in the steel being 40-51% of the non-metallic inclusions up to 1.10 microns, up to 37% of the nonmetallic inclusions from 1.10 microns to 2.10 microns. m m, 10 to 20% non-metal inclusions of the size of 2.0, 0 “m to 4.10 ~ & m and 0.5 to 4.0% non-metal inclusions greater than 4.10.10 ^ m · The steels obtained by the described deoxidation process exhibit very low transition temperatures ( Až ^ θ) 178 to 179 K and high notch toughness (KCU 3) 180 to 198 J cm ^-2 at 173 K. At fracture surfaces, even at this low temperature (173 K), the proportion of intercrystalline cleavage was not found and in you cases o transcrystalline brittle fracture. Thus, the present deoxidation process of the present invention has not induced such processes as to cause the grain boundary to be decohesive. The steels deoxidized as described herein are therefore particularly suitable for low stress impact components.

Příkladný způsob desoxidace oceli podle vynálezu je dále objasněn na konkrétním případě provedení, ve 40 kg středofrekvenční indukční peci.An exemplary method of deoxidizing a steel according to the invention is further elucidated in a particular embodiment, in a 40 kg medium frequency induction furnace.

Po roztaveni vsázky tvořená 43 kg neuklidněné oceli o chemickém složení v % hmot.After melting of a batch consisting of 43 kg of uncontaminated steel with a chemical composition in% by weight.

0.,03 % C, 0,1 % Mn, 0,15 % Si, 0,014 % P, 0,021 % S, zbytek Fe a dosažení teploty 1 873 K byly postupně přiaazeny desoxidační a legující příaady v množství a pořadí: 0,62 kg manganu, 0,19 kg ferosilicia s obsahem 75 % křemíku, 0,022 kg hliníku a 0,15 kg farosilikozirkonia s obsahem 43% zirkonia a 49% křemíku. Po odebrání tavebního vzorku pro chemickou analýzu byly odlity dva ingoty o hmotnosti 20 kg« která byly válcováním upraveny na kulatinu o průměru 0,020 m. Z těchto tyči byly vyrobeny vzorky pro chemickou analýzu, pro přípravu výbrusu pro stanovaní mikročistoty oceli metalograficky, pro kvantitativní stanovení vměstků na Quantiaetu a dva kusy válečků pro elektrolytickou izolaci vměstků.0. 03% C, 0.1% Mn, 0.15% Si, 0.014% P, 0.021% S, Fe residue and reaching 1,873 K were gradually added deoxidizing and alloying additives in amounts and order: 0.62 kg of manganese, 0.19 kg of ferro-silicon containing 75% silicon, 0.022 kg of aluminum and 0.15 kg of farosilicosirconium containing 43% zirconium and 49% silicon. After the smelting sample was taken for chemical analysis, two 20 kg ingots were cast and rolled to a log of 0.020 m in diameter. Samples were prepared for chemical analysis to prepare a metallographic micro-purity sample for quantification of inclusions. on Quantiaet and two rollers for electrolytic insulation of inclusions.

Vyválcované tyče byly tepelně zpracovány normalizací. Po tepelném zpracování z nich byly vyrobeny vrubové zkoušky s U-vrubam pro stanovaní vrubové houževnatosti při teplotách 323 K,The rolled bars were heat treated by normalization. After heat treatment, notch tests were made with U-notch to determine notch toughness at temperatures of 323 K,

293 Κ, 253 Κ, 195 Κ, 173 Κ.293Κ, 253Κ, 195Κ, 173Κ.

Mikročistota oceli byla metalograficky hodnocena pomocí soustavy Jernkontorett na výbrusu v podélném směru tváření. Vzhledem k velmi malé velikosti vměstků nebylo možno určit příslušné vmčstkové číslo. Dosaženou mikročistotu potvrdilo kvantitativní stanovení vměstků na Quantimetu 720. Bylo zjištěno 44,3% nekovových vměstků velikosti do 1.10~^m, 33,7 % nekovových vměstků velikosti od ,.10~^m do 2.10”^m, 18,8 % nekovových vměstků velikosti 2.10^_6m do 4.10®m a 3,92 % nekovových vměstků velikosti 4.10“⁶m. Celkový obsah oxidických vměstků v oceli činil 0,042 %.The micro-purity of the steel was metallographically evaluated using a Jernkontorett system on a ground cut in the longitudinal forming direction. Due to the very small size of the inclusions, it was not possible to determine the respective inclusions number. The achieved micro-purity was confirmed by quantitative determination of inclusions on Quantimet 720. 44.3% of non-metallic inclusions of size up to 1.10 ~ ^ m, 33.7% of non-metallic inclusions of size from .10 ~ ^ m to 2.10 ”^ m were found, 18.8% of non-metallic Inclusions of size 2.10 ^_6 m to 4.10®m 3.92% of non-metallic inclusions size 4.10 " ⁶ m. The total content of oxidic inclusions in the steel was 0.042%.

Ocel získaná popsaným způsobem desoxidace vykazovala přechodovou teplotu ΤΤ^θ = 179 K a vrubovou houževnatost (KCU 3) 207 J.cm^-2 odpovídající střední tranzitní teplotě. Při teplotách nižších než 273 K byly zjištěny následující hodnoty vrubové houževnatosti (KCU 3):The steel obtained by the described deoxidation process exhibited a transition temperature ΤΤ ^ θ = 179 K and a notched toughness (KCU 3) of 207 J.cm ^-2 corresponding to the mean transition temperature. The following notch toughness (KCU 3) values were found at temperatures below 273 K:

Teplota /K/ 253 233 195 173Temperature / K / 253 233 195 173

KCU 3 /J.cm^-2/ 377 343 236 198KCU 3 /J.cm ^-2 / 377 343 236 198

Při studiu lomových ploch pomocí řádkovacího elektronového mikroskopu (zvětšení 600x) nebyl zjištěn podíl interkrystalického štěpení, ale vždy šlo o transkrystalický křehký lom.When studying fracture surfaces by scanning electron microscope (600x magnification), the proportion of intercrystalline cleavage was not found, but it was always a transcrystalline brittle fracture.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Process for carrying out precipitation deoxidation in the manufacture of low carbon steel with manganese and zirconium with a carbon content of 0.03 to 0.05 wt%, manganese of 1.0 to 1.4 wt%. and zirconium 0.015 to 0.150 wt. in an electric induction furnace, using manganese, ferro-silicon, aluminum and ferro-silicosirconium, characterized in that, after reaching the desired carbon content in the bath, 14.0 to 15.5 kg of manganese, ferro-silicon containing, are successively added. 75% wt. silicon in an amount of 1.5 to 5.0 kg of silicon per tonne of steel, aluminum in an amount of 0.45 to 0.55 kg per tonne of steel, and ferro-silicosirconium with a zirconium content of 43% by weight, silicon 49% by weight. in an amount of 0,4 to 3,0 kg of zirconium per tonne of steel and 0,5 to 3,5 kg of silicon per 1 tonne of steel, the amount of silicon added in the form of ferro-silicon and the amount of silicon added in the form of ferro-silicosirconium in the range 0, 5 to 9.0: 1.