RU1803432C - Способ выплавки высокомарганцевой ванадийсодержащей литейной стали - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : дл  повышени  хладостойкости, увеличени  долговечности литых деталей и повышени  степени усвоени  марганца и ванади  в период плавлени  довод т концентрацию кремни  в металле до 0,65-0,90%, концентрацию марганца до .7,5-9,0%, а в период рафинировки шлак в течение 15-30 мин обрабатывают дроблеными углеродсодержащими материалами порци ми по 4-6 кг/м площади ванны через 5-10 мин. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к выплавке в электродуговых печах высокомарганцевой литейной стали дл  изготовлени  литых деталей методом переплава отходов или сплавлени .

Целью изобретени   вл етс  повышение хладостойкости стали, увеличение долговечности литых деталей и повышение степени усвоени  сталью марганца и ванади .

Способ предусматривает получение в период плавлени  металлического расплава , содержащего 0,65-0,90% кремни  и 7,5- 9,0% марганца, и последующее рафинирование металла в течение 15-30 мин образовавшимс  печным шлаком,обра- батываемым присадками дробленого угле- родсодержащего материала порци ми по 4-6 кг/м площади ванны через 5-10 мин.

Предлагаемый способ может быть использован при выплавке в дуговых электропечах методом переплава стали типа

110ПЗЛ-120Г10ФЛ, используемой дл  отливки звеньев гусениц сельскохоз йственных тракторов.

Преимущества предлагаемого способа в отличие от известных заключаетс  в том, что он позвол ет осуществить целенаправленное положительное воздействие на количество , морфологию и распределение оксидных НВ в стали, химический состав образующегос  при плавке шлака.

Регламентаци  состава металла по содержанию кремни  и марганца в период плавлени  позвол ет получить металл с высокой активностью сильного раскислител - кремни  - и с пониженной активностью марганца. При взаимодействии металла такого состава с печным шлаком, печной атмосферой и образовавшимис  в стали НВ, формируетс  м алоокисленный шлак с низким содержанием оксидов железа и марган- ца(тормоз тс  процессы образовани 

СО

С

00

О

:со со ю

новых НВ, происходит восстановление марганца из ранее образовавшихс  НВ.

Дальнейша  обработка шлака углерод- содержащим материалом по предложенному режиму, при указанном составе металла, позвол ет осуществить рафинировку металла от значительной части содержащихс  в ней НВ и существенно изменить химический состав оставшихс  НВ в сторону снижени  в них концентрации оксидов марганца, благодар  чему НВ не образуют пленочных включений, а разлагаютс  отдельными глобул ми по объему металла, что обуславливает повышение физико-механических свойств стали, прежде всего хладо- стойкость и долговечность стальных изделий,

Нар ду с повышением качества стали обработка шлака углеродсодержащим материалом по предлагаемому режиму, без использовани  известн ка, оказывающего окислительное воздействие на шлак, и ферросилици  позвол ет существенно уменьшить массу шлака и содержание в нем оксидов марганца, за счет чего достигаетс  повышенное усвоение сталью легирующих элементов - марганца и ванади .

Параметры предлагаемого способа выплавки определены экспериментально из следующих условий.

При концентрации кремни  в металле менее 0,65% его восстановительна  способность невелика и не оказывает заметного вли ни  на процессы образовани  и модификации состава НВ, формировани  печного шлака и, следовательно, на качественные характеристики стали и степень усвоени  легирующих элементов. При концентрации кремни  более 0,9% может быть превышен предел, допускаемый по ГОСТ.

Содержание в металле марганца ниже 8,5% вызывает необходимость больших присадок марганцевых ферросплавов в доводку , при этом в металл вноситс  дополнительное количество НВ и газов, снижаетс  температура металла и ухудшаетс  его качество . Содержание марганца выше 9,0% приводит к его усиленному окислению и снижению качественных характеристик металла , увеличению потерь марганца с печным шлаком.

Продолжительность рафинировки менее 15 мин не обеспечивает достаточно полного протекани  восстановительных процессов между металлом, шлаком и НВ и положительного вли ни  на качество стали, а при продолжительности более 30 мин отмечаетс  снижение положительного эффекта вследствие развити  активного

взаимодействи  между футеровкой ванны с одной стороны и металлом и шлаком с другой .

Разова  присадка углеррдсодержаще-го материала менее 4,0 кг/м площади ванны не позвол ет достичь восстановительной печной атмосферы и достаточной скорости восстановлени  в шлаке оксидов железа и марганца, обеспечивающих повышение качества металла и степени усвоени  легирующих элементов. При добавке углеродсодержащего} материала более 6,0 кг/м положительный эффект не увеличиваетс  и возможно науглероживание металла

5 выше допустимого предела содержани  углерода .

Интервал между разовыми присадками углеродсодержащего материала менее 5 мин приводит к его избытку, не дающему

0 положительного эффекта и ведущему к науглероживанию металла, а увеличение интервала сверх 10 мин не позвол ет непрерывно поддерживать в газовой фазе печи и в шлаке высокий восстановительный потенциал,

5 обеспечивающий активное и полное протекание рафинировочных процессов и, следовательно , высокое качество стали.

П р и м е р. В основной дуговой электропечи на однотипной шихте методом пере0 плава отходов выплавл ли стали марки 120ПОФЛ (ГОСТ 977-88), содержащую, %: углерод 1,26, кремний 0,81, марганец 10,2, ванадий 0,04, фосфор 0,11 (значени  усреднены ), Шихта состо ла из 80% отходов этой

5 стали, 20% стальной стружки и добавок известн ка , ванадиевого конвертерного шлака и молотого кокса.

При выплавке стали по известному способу ванадиевый шлак в количестве 40% от

0 необходимого дл  получени  в стали заданного содержани  ванади  вводили в завалку в смеси с известн ком и молотым коксом в соотношении 7:150:15 (оптимальный вариант ). После расплавлени  металла и рафини5 ровочной выдержки металл доводилс  по химическому составу и температуре, обрабатывалс  корректирующей смесью, содержащей , %: алюминий 12, молотый кокс 7, криолит 6, щелочно-земельные металлы 12,

0 окислы ниоби , тантала, циркони , титана 6, известь - остальное в количестве 6,5 кг/т, и выпускалс  в ковш,

При выплавке стали по предлагаемому способу ванадиевый шлак вводилс  в завал5 ку в количестве, необходимом дл  получени  в стали заданного содержани  ванади  в смеси с молотым коксом. Количество добавл емого в завалку известн ка не измен лось. В процессе плавлени , после расплавлени  2/3 - 3/4

шихты, добавками кремнистых и марганцевых ферросплавов концентрацию кремни  в металле доводили до 0,60-0,95%, а марганца до 7,0-9,5%. После расплавлени  шихты проводили рафинировку металла, обрабатыва  шлак в течение,15-55 мин разовыми присадками молотого кокса по 3-6,5 кг/м площади ванны через 7-18 мин и выпускали металл в ковш, За 10-15 мин до выпуска корректировали содержание марганца присадкой марганцевых ферросплавов.

Исследовано 6-ть вариантов технологического процесса плавки по предлагаемому и известному способам, параметры которых приведены в табл. 1.

На каждой плавке отбирались пробы дл  определени  химического состава металла и шлака, заливались трефовидные пробы по ГОСТ 977-88, из которых после термообработки изготавливались образцы дл  исследований, и отливки - звень  гусениц сельскохоз йственных тракторов дл  проведени  стендовых испытаний. Содержани  в стали НВ и их состав определ ли химическим анализом электролитически выделенного осадка. Хладостойкость оценивали по уровню ударной в зкости при отрицательных температурах на образцах типа 1 по ГОСТ 9454-78.

Долговечность отливок-звеньев гусениц определ ли по прин той в тракторостроении методике - по величине предельной нагрузки до разрушени  на испытательном стенде.

Усвоение сталью марганца и ванади  определ лось расчетом по содержанию элементов в шлаке и металле и определ емой кратности шлака (отношение массы шлака к массе металла).

По каждому варианту способа выплавки усредненные результаты по 3-м плавкам приведены в табл. 2.

Анализ качественных характеристик стали показывает, что при практически одинаковом химическом составе стали использование предлагаемого способа (варианты 3-5) позвол ет по сравнению с известным (вариант 1) повысить определ ющие характеристики - хладостойкость и долговечность - на 30 и 20% соответственно (вариант 4). При этом ударна  в зкость при температуре -40°С возрастает в значительно большей степени (на 30%), чем при температуре +20°С (10%), что обусловлено главным образом малым содержанием НВ, которые,  вл  сь концентратором напр жений , инициируют возникновение и развитие трещины, а также сильным рафинирующим эффектом шлака. При слабом воздействии

этих факторов (вариант 3) или отрицательном вли нии дополнительных факторов - взаимодействие с футеровкой (вариант 5) уровень свойств несколько понижаетс . Использование запредельных параметров предлагаемого способа (варианты 2 и 6) приводит к дальнейшему снижению качественных характеристик стали до нежелательного уровн .

Показатели эффективности процесса плавки - кратность шлака, остаточное содержание в шлаке марганца и ванади  и степень их усвоени  сталью, приведенные в табл. 2, показывают, что наиболее оптимальными параметрами за вл емого способа  вл ютс  параметры, соответствующие за вл емым (варианты 3-5), что обусловлено рациональным шлакообразованием и активным углеродным восстановлением.

Использование запредельных значений параметров приводит либо к недостаточному раскислению шлака (вариант 2), либо к ухудшению качества шлака из-за активного взаимодействи  с футеровкой ванны.

При использовании известного способа (вариант 1) вследствие неуправл емого шлакообразовани  и использовани  в рафинировочные периоды окислительных материалов (известн к, ванадиевый шлак и др.)

отмечаетс : высока  кратность шлака, большие пбтери легирующих элементов и негативное вли ние на качество стали.

Таким образом, полученные результаты показывают, что использование предлагаемого способа выплавки -литейной высокомарганцевой стали позвол ет повысить хладостойкость стали, увеличить долговечность отливок, увеличить степень извлечени  в сталь марганца и ванади  по

сравнению с показател ми, достигаемыми при использовании известного способа.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ выплавки высокомарганцевой

   ванадийсодержащей литейной стали, включающий плавление шихты, содержащей марганец, кремний, ванадий, шлакообразование , рафинирование, доводку и выпуск металла, отличающийс  тем, что, с

   целью повышени  хладостойкости стали, долговечности отливок и степени усвоени  марганца и ванади , в период плавлени  концентрацию кремни  в металле довод т до 0,65-0,90%, концентрацию марганца до 7,5-9,0%, а в период рафинировани  шлак в течение 15-30 мин обрабатывают дроблеными углеродсодержащими материалами порци ми по 4- кг/м площади ванны через 5-10 мин.

   Т а б л и ц а 1

   Известный способ Введение в завалку смеси - ванадиевый шпак:известн к:молотый кокс в

   ™солении 7:150:15, в количестве . стали; Введение доводку Оптимальное соот- в количестве 6,3 кг/т смеси - алюминии 124, ЦЗН 10, молотый кокс /, параметров ванадиевый шлак 40S. крислит 64, оксиды тугоплавких металлов 6. известь 19%.

   ТаблицаЗ