RU2163933C1 - Method of steel alloying with bismuth - Google Patents

Method of steel alloying with bismuth Download PDF

Info

Publication number
RU2163933C1
RU2163933C1 RU99114965/02A RU99114965A RU2163933C1 RU 2163933 C1 RU2163933 C1 RU 2163933C1 RU 99114965/02 A RU99114965/02 A RU 99114965/02A RU 99114965 A RU99114965 A RU 99114965A RU 2163933 C1 RU2163933 C1 RU 2163933C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bismuth
steel
casting
ingot
introduction
Prior art date
Application number
RU99114965/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
бов В.В. Р
В.В. Рябов
С.Л. Черепанов
нов А.Г. Кась
А.Г. Касьянов
А.Н. Черненко
А.Б. Шутихин
бов А.В. Р
А.В. Рябов
А.Я. Заславский
В.И. Фалкон
Original Assignee
ОАО "Златоустовский металлургический завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ОАО "Златоустовский металлургический завод" filed Critical ОАО "Златоустовский металлургический завод"
Priority to RU99114965/02A priority Critical patent/RU2163933C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2163933C1 publication Critical patent/RU2163933C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, particularly, production of bismuth-containing steel. SUBSTANCE: method includes uphill casting of metal into ingot mold, introduction of bismuth in the form of shot or globules into gating system during casting. Linear pouring rate of steel up to filling the ingot mold to height of 300-400 mm is maintained within 10-15 mm/s. Then it is reduced to 5-7 mm/s and introduction of bismuth is started. Upon completion of bismuth introduction, linear pouring rate of steel is increased to 10-15 mm/s for 2-5 s. Pouring is finished at rate of 1.5-3 mm/s. Difference between time of ingot casting and time of bismuth introduction shall not exceed 250 s. EFFECT: higher assimilation and uniform distribution of bismuth in volume of ingot, improved quality of blooms produced after hot deformation of ingots. 1 dwg, 4 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к производству висмутсодержащей стали и может быть использовано при легировании стали висмутом во время разливки сифоном. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular, to the production of bismuth-containing steel and can be used for alloying steel with bismuth during casting by siphon.

Известен способ производства стали, легированной легкоплавким металлом, в частности свинцом или висмутом, включающий разливку стали в кокиль и ввод свинца или висмута в струю стали в виде дроби и глобул (см. патент США N 4247326 от 27.01.1981 г., МПК C 22 C 38/60). A known method of producing steel alloyed with fusible metal, in particular lead or bismuth, comprising casting steel into a chill mold and introducing lead or bismuth into a stream of steel in the form of fractions and globules (see US patent N 4247326 from 01/27/1981, IPC C 22 C 38/60).

Отсутствие регламентированных параметров разливки стали и ввода легкоплавкого металла приводит к большим потерям его в виде возгонов, неравномерному распределению в отливках и неудовлетворительному качеству получаемой поверхности после горячей деформации отливок. The absence of regulated parameters for casting steel and introducing fusible metal leads to its large losses in the form of sublimates, uneven distribution in castings and unsatisfactory surface quality after hot deformation of castings.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ введения легирующих добавок в виде дроби в сталь, в котором в качестве добавки могут вводить висмут в литниковую систему при разливки металла сифоном в изложницу для отливки слитка (EP 0092764 A1, C 21 C 7/00, C 22 C 33/00, 02.11.83). The closest analogue of the invention is a method of introducing alloying additives in the form of a fraction into steel, in which bismuth can be introduced into the gating system as an additive when casting metal by siphon into the ingot casting mold (EP 0092764 A1, C 21 C 7/00, C 22 C 33/00, 02.11.83).

В известном способе легирования стали висмутом не изложены временные параметры разливки стали и ввода висмута, т.к. висмут обладает высокой упругостью пара (температура кипения висмута 1560oC), то отсутствие регламентируемых параметров разливки стали и ввода висмута приводит к большим потерям висмута в объеме слитка и неудовлетворительной поверхности блюмсов, получаемых при горячей деформации слитка.In the known method of alloying steel with bismuth, the time parameters of steel casting and input of bismuth are not described bismuth has a high vapor pressure (bismuth boiling point 1560 o C), the absence of regulated parameters of steel casting and input of bismuth leads to large losses of bismuth in the volume of the ingot and the unsatisfactory surface of the blooms obtained by hot deformation of the ingot.

Задачей изобретения является создание способа производства висмутсодержащий стали с низкой потерей висмута, равномерным его распределением в объеме слитка и хорошим качеством блюмсов, получаемых после горячей деформации слитков. The objective of the invention is to provide a method for the production of bismuth-containing steel with a low loss of bismuth, its uniform distribution in the volume of the ingot and the good quality of the blooms obtained after hot deformation of the ingots.

Поставленная задача решается путем разливки металла сифоном в изложницу, при этом висмут в виде дроби и глобул вводят в литниковую систему во время разливки, а линейную скорость разливки стали до наполнения изложницы металлом до высоты 300-400 мм поддерживают в пределах 10-15 мм/с, затем ее снижают до 5-7 мм/с и начинают ввод висмута, при этом после окончания ввода висмута на 2-5 с линейную скорость разливки увеличивают до 10-15 мм/с, причем разница между временем отливки слитка и временем ввода висмута не должна превышать 250 с, а окончание разливки проводят со скоростью 1,5-3 мм/с. The problem is solved by casting metal with a siphon into the mold, bismuth in the form of fractions and globules is introduced into the gating system during casting, and the linear speed of casting of steel until the mold is filled with metal to a height of 300-400 mm is maintained within 10-15 mm / s , then it is reduced to 5-7 mm / s and bismuth input begins, while after the bismuth input is completed for 2-5 s, the linear casting speed is increased to 10-15 mm / s, and the difference between the ingot casting time and the bismuth input time is not must exceed 250 s, and the end of the casting pro odyat at a rate of 1.5-3 mm / s.

Висмут имеет высокую упругость пара, температура кипения висмута составляет 1560oC, которая сопоставима с температурой разливаемой стали (1540-1620oC).Bismuth has a high vapor pressure, the boiling point of bismuth is 1560 o C, which is comparable to the temperature of the cast steel (1540-1620 o C).

По этой причине, в процессе ввода висмута в сталь, наблюдается как его интенсивное испарения с открытой поверхности стали, так и кипение в объеме стали. Помимо этого, при движении стали с висмутом по литниковой системе, наблюдаются кавитационные явления в виде образования пузырьков, наполненных парами висмута. Особенно интенсивное образование пузырьков висмута происходит на шероховатой поверхности литниковой системы в местах, где происходит резкое увеличение скорости течения стали или изменение направления ее движения. Кавитационные пузырьки висмута в стали могут существовать сколько угодно долго, пока внешнее давление на пузырьки будет меньше или равно давлению упругости пара висмута. For this reason, during the introduction of bismuth into steel, both its intense evaporation from the open surface of the steel and boiling in the bulk of the steel are observed. In addition, during the movement of steel with bismuth along the gate system, cavitation phenomena are observed in the form of the formation of bubbles filled with bismuth vapor. Particularly intense formation of bismuth bubbles occurs on the rough surface of the gate system in places where there is a sharp increase in the speed of steel flow or a change in the direction of its movement. Cavitation bismuth bubbles in steel can exist for as long as desired, as long as the external pressure on the bubbles is less than or equal to the pressure of elasticity of the bismuth vapor.

При падении пузырьков висмута в области, где внешнее давление больше давления упругости пара висмута, пузырьки схлопываются, при этом создается сильная ударная волна, которая может производить определенные разрушения. Если схлопывание пузырька не произошло в объеме стали, то он потоками металла может выноситься на поверхность раздела сталь-воздух и удаляться во внешнюю среду. When bismuth bubbles fall in a region where the external pressure is greater than the elastic pressure of bismuth vapor, the bubbles collapse, and a strong shock wave is created, which can produce certain damage. If the collapse of the bubble did not occur in the volume of steel, then it can be carried by metal flows to the steel-air interface and removed into the external environment.

Если схлопывание пузырька висмута происходит на затвердевающей поверхности слитка, последняя разрушается, что приводит к образованию поверхностных дефектов на слитке. If the collapse of the bismuth bubble occurs on the hardening surface of the ingot, the latter collapses, which leads to the formation of surface defects on the ingot.

Однако кавитационные явления имеют и положительное значение, т.к. при образовании пузырька и последующем схлопывании развивается давление до 1000 атмосфер, за счет этого ускоряются процессы растворения висмута в стали, а в объемах стали, где содержание висмута больше его предела растворимости, образующие частицы элементарного висмута имеют размеры на несколько порядков меньше, чем исходная частица висмута, из которой образовался пузырек. Таким образом, для получения качественного слитка и снижения потерь висмута параметры отливки слитка и легирования висмутом должны определяться оптимальными кавитационными явлениями. However, cavitation phenomena have a positive meaning, as during bubble formation and subsequent collapse, a pressure of up to 1000 atmospheres develops, due to which the dissolution of bismuth in steel is accelerated, and in the volumes of steel, where the bismuth content is greater than its solubility limit, the elementary bismuth particles forming are several orders of magnitude smaller than the initial bismuth particle from which the bubble formed. Thus, in order to obtain a high-quality ingot and reduce bismuth losses, the parameters of ingot casting and doping with bismuth should be determined by optimal cavitation phenomena.

С учетом вышеизложенного разработан способ легирования стали висмутом при разливке ее сифоном. Подачу висмута начинали после наполнения изложницы металлом до высоты 300-400 мм. При высоте стали в изложнице менее 300 мм в последней наблюдается сильное бурление и, по этой причине, в случае подачи висмута, пузырьки его выносятся на поверхность, с которой висмут удаляется в атмосферу, а пузырьки, попавшие на закристаллизовавшуюся поверхность слитка, схлопываются и разрушают ее. При высоте стали более 300 мм бурление резко снижается, а при 400 мм исчезает. Разливка стали без висмута сглаживает неровности на поверхности литниковой системы, тем самым снижается интенсивность кавитационных явлений на поверхности литниковой системы. In view of the foregoing, a method has been developed for alloying steel with bismuth when casting it with a siphon. The supply of bismuth began after filling the mold with metal to a height of 300-400 mm. When the height of the steel in the mold is less than 300 mm, strong borehole is observed in the latter and, for this reason, in the case of bismuth supply, its bubbles are carried out to the surface from which bismuth is removed into the atmosphere, and the bubbles that fall on the crystallized surface of the ingot collapse and destroy it . With a steel height of more than 300 mm, drilling sharply decreases, and at 400 mm it disappears. Steel casting without bismuth smoothes out irregularities on the surface of the gating system, thereby reducing the intensity of cavitation phenomena on the surface of the gating system.

Разливка стали с линейной скоростью 10-15 мм/с до высоты налива в изложнице 300-400 мм позволяет получить качественную поверхность слитка на донном участке. При скорости разливки менее 10 мм/с на поверхности нижней части слитка образуются заплески стали, не приварившиеся к слитку. При скорости более 15 мм/с, образующаяся закристаллизовавшаяся корочка стали на поверхности изложницы очень тонкая, и, при последующей подаче висмута легко разрушается. Steel casting with a linear speed of 10-15 mm / s to a pouring height in the mold of 300-400 mm allows to obtain a high-quality surface of the ingot in the bottom section. When the casting speed is less than 10 mm / s, steel splashes are formed on the surface of the lower part of the ingot, which are not welded to the ingot. At a speed of more than 15 mm / s, the crystallized crust of steel formed on the surface of the mold is very thin, and, with the subsequent supply of bismuth, it is easily destroyed.

Подача висмута при скорости разливки стали 5-7 мм/с позволяет проводить контролируемую кавитацию висмута, при этом достигается низкий угар висмута, хорошее его растворение в стали. При снижении скорости разливки стали менее 5 мм/с, на поверхности стали образуется корочка, которая в процессе разливки подворачивается, что приводит к снижению качества поверхности слитка. При скорости разливки стали более 7 мм/с увеличивается угар висмута. The supply of bismuth at a casting speed of steel 5-7 mm / s allows for controlled cavitation of bismuth, while achieving low bismuth burnout, its good dissolution in steel. With a decrease in the steel casting speed of less than 5 mm / s, a crust forms on the surface of the steel, which tucks during the casting, which leads to a decrease in the quality of the surface of the ingot. When the casting speed of steel is more than 7 mm / s, bismuth burn increases.

Увеличение скорости разливки после окончания дачи висмута до 10-15 мм/с на время 2-5 с позволяет усреднить содержание висмута по всему объему слитка. При времени менее 2 с усреднение слабое, при более 5 с в слитке могут образовываться поперечные трещины на поверхности. An increase in the casting speed after the end of bismuth supply to 10-15 mm / s for a period of 2-5 s allows one to average the bismuth content over the entire volume of the ingot. At a time of less than 2 s, the averaging is weak; at more than 5 s, transverse cracks on the surface can form in the ingot.

Окончание разливки со скоростью 1,5-3 мм/с позволяет снизить усадочные явления в верхней части слитка, в несплошностях которых происходит скопление висмута, размеры отдельных частиц которого достигают более 1 мм. The end of the casting at a speed of 1.5-3 mm / s reduces shrinkage in the upper part of the ingot, in the discontinuities of which accumulation of bismuth occurs, the size of individual particles of which reaches more than 1 mm.

При увеличении разницы между временем, затраченным на отливку слитка и временем, затраченным на ввод висмута более 250 с, снижается усвоение висмута сталью. With an increase in the difference between the time spent on casting the ingot and the time spent on introducing bismuth for more than 250 s, the absorption of bismuth by steel decreases.

На ОАО "Златоустовский металлургический завод" проведена работа по освоению производства конструктивных сталей, легированных висмутом. Опытно-теоретическим путем установили оптимальные параметры разливки сталей с легированием их висмутом в процессе разливки. OJSC Zlatoust Metallurgical Plant carried out work on the development of the production of structural steels alloyed with bismuth. Experimentally-theoretically established the optimal parameters of steel casting with alloying with bismuth during casting.

Выплавку стали марки АВ9ХГН проводили в 10-тонной дуговой электропечи. После доведения стали по химсоставу ее сливали в сталеразливочный ковш. Разливку стали проводили сифоном, одновременно в 4 изложницы. Сечение изложниц - квадрат 570 мм, масса слитка - 2875 кг. Висмут в виде дроби и глобул диаметром 1-4 мм подавали из бункера - дозатора в приемную воронку литниковой системы в процессе разливки стали. Разливку стали проводили с покрытием зеркала металла в изложницах зольно-графитовой смесью. Слитки проходили горячую деформацию на прутки сечением квадрат 220 мм. На данных прутках оценивали качество поверхности, распределение висмута по длине и сечению, проводили анализ усвоения висмута сталью. В оптимальном режиме в изложнице линейную скорость разливки стали до высоты 300-400 мм поддерживали в пределах 10-15 мм/с, после чего скорость снижали до 5-7 мм/с и начинали вводить висмут. После окончания ввода висмута на 2-5 с линейную скорость разливки увеличивали до 10-15 мм/с. Окончание разливки проводили со скоростью 1,5-3 мм/с. Разницу между временем отливки слитка и временем ввода висмута поддерживали до величины менее 250 с. На ряде плавок разливку и легирование стали висмутом проводили с отклонением от оптимальных параметров. Smelting of steel grade AB9HGN was carried out in a 10-ton arc electric furnace. After finishing the steel by chemical composition, it was poured into a steel pouring ladle. Steel casting was carried out by siphon, simultaneously in 4 molds. The section of the molds is a square of 570 mm, the weight of the ingot is 2875 kg. Bismuth in the form of fractions and globules with a diameter of 1-4 mm was fed from the hopper - dispenser into the receiving funnel of the gating system during the casting of steel. The casting of steel was carried out with a coating of the metal mirror in the molds with an ash-graphite mixture. The ingots underwent hot deformation on bars with a section of a square of 220 mm. On these rods, surface quality, bismuth distribution along the length and cross section were evaluated, and bismuth assimilation by steel was analyzed. In the optimal mode in the mold, the linear speed of steel casting to a height of 300-400 mm was maintained in the range of 10-15 mm / s, after which the speed was reduced to 5-7 mm / s and bismuth was introduced. After the introduction of bismuth was completed for 2-5 s, the linear casting speed was increased to 10-15 mm / s. The end of the casting was carried out at a speed of 1.5-3 mm / s. The difference between the ingot casting time and the bismuth injection time was maintained to a value of less than 250 s. On a number of melts, casting and alloying of steel with bismuth was carried out with a deviation from the optimal parameters.

Качество стали соответствовало требованиям нормативно-технической документации. Связь между качественными характеристиками стали и технологическими параметрами разливки и легирования приведена в таблицах 1-4 и на чертеже. Как видно из них при отливке стали и легировании ее висмутом в заявленных параметрах достигается максимальный эффект по качеству и усвоению висмута. The quality of the steel met the requirements of regulatory and technical documentation. The relationship between the quality characteristics of steel and the technological parameters of casting and alloying are given in tables 1-4 and in the drawing. As can be seen from them, when casting steel and alloying it with bismuth, the claimed parameters achieve the maximum effect on the quality and assimilation of bismuth.

Claims (1)

Способ легирования стали висмутом, включающий введение висмута в виде дроби и глобул в литниковую систему во время разливки металла сифоном в изложницу для отливки слитка, отличающийся тем, что до наполнения изложницы металлом до высоты 300 - 400 мм линейную скорость разливки стали поддерживают в пределах 10 - 15 мм/с, затем ее снижают до 5 - 7 мм/с и начинают ввод висмута, при этом после окончания ввода висмута на 2 - 5 с линейную скорость разливки увеличивают до 10 - 15 мм/с, а окончание разливки проводят со скоростью 1,5 - 3 мм/с, причем разница между временем отливки слитка и временем ввода висмута не должна превышать 250 с. A method of alloying steel with bismuth, including the introduction of bismuth in the form of fractions and globules into the gating system during the casting of metal by siphon into the ingot mold, characterized in that until the mold is filled with metal to a height of 300 to 400 mm, the linear speed of casting of steel is maintained within 10 - 15 mm / s, then it is reduced to 5 - 7 mm / s and bismuth input begins, while after the bismuth input is completed for 2 - 5 s, the linear casting speed is increased to 10 - 15 mm / s, and the end of the casting is carried out at a speed of 1 , 5 - 3 mm / s, and the difference between the time ingot casting it and bismuth input time should not exceed 250 seconds.
RU99114965/02A 1999-07-12 1999-07-12 Method of steel alloying with bismuth RU2163933C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99114965/02A RU2163933C1 (en) 1999-07-12 1999-07-12 Method of steel alloying with bismuth

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99114965/02A RU2163933C1 (en) 1999-07-12 1999-07-12 Method of steel alloying with bismuth

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2163933C1 true RU2163933C1 (en) 2001-03-10

Family

ID=20222488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99114965/02A RU2163933C1 (en) 1999-07-12 1999-07-12 Method of steel alloying with bismuth

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2163933C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497973C2 (en) * 2009-06-03 2013-11-10 Ниппон Стил Корпорейшн Non-textured plate from electrical steel, and method for its manufacture

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497973C2 (en) * 2009-06-03 2013-11-10 Ниппон Стил Корпорейшн Non-textured plate from electrical steel, and method for its manufacture
US9085817B2 (en) 2009-06-03 2015-07-21 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Non-oriented electrical steel sheet and manufacturing method thereof
US9595376B2 (en) 2009-06-03 2017-03-14 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Non-oriented electrical steel sheet and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050098298A1 (en) Treating molten metals by moving electric arc
AU2002222478A1 (en) Treating molten metals by moving electric arc
US3414042A (en) Methods of producing killed steel
RU2163933C1 (en) Method of steel alloying with bismuth
JPS5633164A (en) Manufacture of steel ingot by remelting
JPH01271045A (en) Production of lead free cutting steel by continuous casting method
US2280833A (en) Treatment of cast metals
JPS61162256A (en) Improvement of surface characteristic of continuous casting steel ingot
JP3082834B2 (en) Continuous casting method for round slabs
JPH0253143B2 (en)
SU777982A1 (en) Method of filling "kaskad" large-size moulds
RU2031965C1 (en) Method of making semifinished products for metallurgical conversion
RU2051768C1 (en) Ingot making method
JPH01313165A (en) Continuous casting method partially containing semi-molten metal
JP2000094101A (en) Continuously cast slab, continuous casting method thereof and production of thick steel plate
JPH0573506B2 (en)
JPS60238070A (en) Production of weakly deoxidized steel in continuous casting
JPH0318037Y2 (en)
JPH05136B2 (en)
SU772688A1 (en) Method of producing ingot moulds for steel casting
AU2008200261B2 (en) Treating molten metals by moving electric arc
JPH05212517A (en) Method for executing light rolling reduction in continuous casting
JPH0416257B2 (en)
SU692673A1 (en) Killed steel casting method
JPH0745094B2 (en) Manufacturing method of free-cutting steel by continuous casting

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050713