О 4
О
05
ел Изобретение относитс к черной ме таллургии и литейному производству, именно к производству азотсодержащих конструкционных сталей. Известен способ азотировани жидкой стали и сплавов газообразным азотом. Суть изобретени состоит в том, что в расплав одновременно ввод т щелочно-земельные металлы и азот 1. . , Недостатком данного способа вл етс плохое усвоение газообразного азота металлической ванной. Известен также способ легировани стали и сплавов, включающий вдувание инертным газом порошков нитритов под уровень металла совместно с порошком алюмини 2. Данный, способ не обеспечивает эффективного повышени качества стали вследствие взаимодействи азота с алюминием. Наиболее близким к .предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ выплавки азотсодержащей конструкционной стали, включающий расплавление ишхты, окисление примесей, :раскисле нив алюминием в количестве 0,20 ,4 кг/т, редкоземельными металлами цирконием и легирование, азотом 3, Однако в -стали образуютс нитриды алюмини и циркони , которые тру норастворимы при термической обрабо ке и, как следствие, присутствуют в стали в виде второй фазы достаточно больших размеров, что приводит к ухудшёнию условий формировани вторично структуры и в процессе эксплуатации ускор ет процесс образовани микротрещин . . Кроме того,, присутствие .значител ного количества дефектов кристаллического строени по границам зерен приводит к тому, что нитриды алюмини и циркони выдел ютгс по границам зерен и охрупчивают сталь. Цель изобретени - повышение качества конструкционной стали и сниже ние расхода легирующих элементов, Поставленна цель достигаетс тем что согласно способу выплавки азотсодержащей конструкционной стали, включающему расплавление шихты, окис ление примесей,. раскисление алюмини ем в количестве 0,2-0,4 кг/т, редко земельными металлами, цирконием и легирование азотом после раскислени стали алюминием и модифицировани редкоземельными металлами в печь вво д т феррованадий в количестве ,0 кг/т совместно с силикоцирконием в количестве 1,0-2,0 кг/т, после расплавлени которых расплав легиру ют азотом в виде литого азотированного ферросплава, а при сливе в ковш подают ферробор в количестве 0,20 ,3 кг/т и силикокальций в количестве 0,8-0,9 кг/т. Легирование расплава ванадием.в виде феррованади в количестве 1,54 ,0 кг/т в сочетании с азотом позвол ет получить в стали нитриды ванади , KOTopEje раствор ютс при нагре.ве стали в процессе термической рбработки и вьщел ютс в дисперсном виде при охлаждении. Это оказывает комплексное положительное вли ние как на процесс формировани дисперсной вторичной структуры, так и на эксплуатационные свойства стали. Ввод феррованади в количестве менее 1,5 кг/т не оказывает с,ущественного вли ни н-а структуру и свойства ста-ли . Ввод феррованади в количестве более 4,0 кг/т пр.иводит к образованию крупных нитридов ванади вследствие смещени температуры растворени нитридной фазы в облас.ть высоких (более ИО.) температур. Совместный ввод феррованади и. силикоциркони в количестве 1,0-2,0 кг/т необходим дл восстановлени ванади из окислов и уменьшёни, угара .ванади , .а также дл более полного раскислени стали. Применение силикоцирконк вместо циркони предпочтительно, поскольку сказьшаетс д омплексное вли ние кремни и циркони на .процесс удалени кислорода. Ввод силикоциркони в количестве менее 1,0 кг/т не приводит к достаточно эффективному раскислению стали. Ввод силикоциркони в количестве более 2,0 кг/т приводит к загр знению оксидаI ми циркони . . Ввод азота в расплав необходимо осуществл ть после расплавлени сили коциркони и в виде литого азотированного ферросплава, поскольку только , после усвоени азота жидким расплавом в процессе получени литого. азотиров.аннрго j)eJ pocплaвa возможен стабильный.ввод азота в жидкую сталь. Во всех .других случа х -будут наблюдатьс значительные колебани усвоени азота сталью вследствие локального пересыщени расплава азотом. Ввод азота необходимо производить только после расплавлени и растворени силикоциркони , чтобы свести к минимуг возможность образовани нитридов циркони . Обработка жидкой стали при сливе ее в ковш ферробором в количестве 0,2-0,3 кг/т . в и силикокальцием в количестве 0,8-0,9 кг/т ;необходима дл окончательного рафинйровани и раскислени стали. Эффективность действи ферробора : повышаетс при вводе его совместно с силикокальцием. При введении ферробора некотора часть атомов бора заполн ет дефекты по границам, .уменьша тем самым неравномерность в распределении углер да и различие в свойствах пригранич ных и глубинных объемов, зерен аусте нита. Снижаетс различие по энергетическому уровню основы зерна и гра ниц, ослабл етс их роль как участ ков преимущественного выделени вто . ричных фаз, Введение ферробора в количестве менее 0., 2 кг/т не оказывает достглто . но эффективного действи . Введение; ферробора в количестве более кг приводит к образованию боридной эвтектики. Ввод силикокальци в количестве менее 0,8 кг/т не приводит к эффективному окончательному раскислению. Ввод силикокальци в количестве более 0,9 кг/т приводит к загр знению стали оксидами кальци . Ввод фер зобора и силикокальци в ковш позвол ет снизить до минимума безвозвратные потери и равномерно распределить по объему расплава бор кальций и кремний. . В индукционной печи МГП-102 выплавлена стал& 40Л известным способом по прототипу (пример 1) и данны способом (примеры 2-4), а также спо собом, выход щим из предлагаемых пр делов (примеры .5,6), Приме р 1, После расплавлени шихты, окислени примесей, предвари тельного раскислени , доводки похи составу расплав легируют, литым азотированным феррохромом ( ,4%; ) в количестве 10 кг/т,раскисл ют алюминием в количестве 1 кг/т, .после окислени алюминием провод т раскисление РЗМ в количестве 2,5 кг совместно с цирконием в количестве 1,0 кг/т. . П р и м е р J2. После расплавлени шихты окислени примесей, предварительного раскислени и легировани расплав раскисл ют алюминием в коли честве 0,2 кг/т и РЗМ в количестве 1,0 кг/т, в печь ввод т совместно феррованадий в количестве 1/5 кг/т и силикоцирконий в количестве 1,0 кг/т, после их расплавлени литой азотированный феррохром (,4 ) в количестве 5,0 кг/т, при выпуске стали в ковш .подают-.ферробор в количестве 0,2 кг/т и силикокальций .в количестве 0,8 кг/т. . П р и м е р 3. После расплавлени шихты, окислени примесей, предварительного раскислени и легировани расплав раскисл ют алюминием в количестве 2,5 кг/т,силикоцирконий в количестве 1,5 кг/т,литой азотированный феррохром (, ) в ко личестве 12,5 кг/т, при выпуске ста .пи в ковш подают ферробор в количест ве 0,25 кг/т и силикокальций в количестве 0,85 кг/т. П р и м е р 4. После расплавлени шихты, окислени примесей, предварительного раскислени и легировани расплав раскисл ют алюминием в количестве 0,4 кг/т и РЗМ в количестве 1,4 кг/т, в печь ввод т совместно феррованадий в количестве 4,0 кг/т и силикоцирконий в количестве 2,0 кг/т, после их расплавлени литой азотированный феррохром ( ) в количестве 30 кг/т, при выпуске стали в ковш подают ферробор в количестве 0,3 кг/т и силикокальций в количестве 0,9 кг/т. П -р и м е р 5. После расплавлени шихты, окислени примесей, предварительного раскислени и легировани расплав раскисл ют алюминием в количестве 1,0 кг/т, РЗМ в количестве 0,9 кг/т, совместно ввод т в печь феррованадий в количестве 1,4 кг/т и силикоцирконий в количестве 0,9 кг/т, после их расплавлени литой; азотированный феррохром (,4% ) в количестве 9 кг/т, при выпуске стали в ковш подают ферробор в .количестве.0,1 кг/т и силикокалвций . в количеств.е 0,7 кг/т, П р .и р6. После расплавлени шихты, окислени примесей,. предвари- . тельного раскислени и легировани расплав раскисл ют алюминием в количес .тве 0,5 кг/т, РЗМ в .количестве . 1,5 кг/т, в печь ввод т совместно феррованаддий в количестве 4,2 кг/т и силикоцнрконий в количестве 2,2 кг/т, после их расплавлени литой азотированный феррохром (,4% ) в количестве 21 кг/т, при вы-.. пуске стали в ковш подают ферробор в количестве 0,4 кг/т и силикокальдий в количестве 1,0 кг/т. Отлитый металл исследуют на меха-. нические свойства и п-одроабразивную износостойкость. Образцы, отлитые по примерам 5 и 6 имеют .газовую пористость , в первом случае вследствие недостаточного раскислени стали, во втором из-за введени большого количества азота, превышающего предел растворимости. Угар ванади оп-. . радел ют по разности расчетного и действительного содержани ва.нацди . . Механические свойства и гидроабразивную износостойкость определ ют после нормализации от (2 ч) , Механи-. ческие свойства определ ют по ГОСТ 9454-75, 1497-73, Гидроабразивную износостойкость определ ют .по потере веса на экспериментальной .установке отдела лить дисперсионно-упрочненных сплавов. В таблице.приведены данные по угару ванади , механическим свойствам и гидроабразивной износостойкости стсши 40,
Как В1ЩНО из таблицы уровень свойств стали, выплавленной по дан- 25 ному способу (2-4) выше, чем у стали выплавленной по известному способу (1) в 1,6-1,8 раза по механическим свойствам ив 2,2-2,7 раза по гидроабразивной износостойкости. При этом 30 угар ванади уменьшилс в 2-3 раза.
Применение данного способа выплавки азотсодержащей конструкционной Стали позвол ет повысить качество отливок и снизить брак лить на 20-25%, повысить уровень механических свойств на -40-50% и эксплуатационных характеристик на 10-15%, а также повысить КПД насосов на 3-5%.
Экономический эффект от внедрени данного способа выплавки азотсодержащей стали дл отливок магистральных насосов нефтепровода составит 1662192 руб. в год.