SU1056640A1 - Способ выплавки высокомарганцовистой стали в основных электропечах - Google Patents

Abstract

егоСОБ ВЫПЛАВКИ ВЫСОКОМАРГАНЦОВИСТОЙ СТМИ В ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ , включающий завалку металлошихты и шлакообразующих, их расплавление , окисление примесей, скачивание окислительного шлака, и наведение нового, восстановительное рафинирование с легированием расплава марганцем ираскислением алюминием и углеродеодержащими материалами, отличающий с  тем, что, с целью повьшени  механических свойств стали и сокращени  длительности плавки , окисление примесей совмещают с расплавлением шихты за счет загрузки известн ка на под печи и железной руды в слой металлошихты в количестве соответственно

Description

Изобретение относитс  к области металлургии и может быть использовано дл  получени  сталей, работающих на износ при высоких ударных нагрузках .

Эффективность применени  высокомарганцовистой стали дл  литых деталей , работающих в услови х ударноабразивного износа, обусловлена ее высокой степенью упрочнени  при деформации . Однако при деформационном упрочнении нар ду с увеличением твердости и прочности снижаетс  пластичность стали. Именно интенсивное снижение пластических свойств стали при упрочнении  вл етс  одной из основных причин возникновени  дефектов на рабочих поверхност х литых деталей, например дл  железнодорожных крестовин . Интенсивность снижени  пластических свойств высокомаргандовистой стали при приложении ударных нагрузок зависит в первую очередь от качества выплавл емой стали.

Известен способ выплавки стали и ферросплавов в основных электропечах Суть известного способа заключаетс  в том, что, с целью повышени  качества и снижени  себестоимости стали, расплавление и окислительный период ведут под известковЬ-глиноземист1)1М шлаком, а после его скачивани  навод т известковый или известково-шамотньй шлак.

К недостаткам известного способа относ тс : повьш1ение себестоимости стали за счет использовани  известково-глиноземистого шлака; возможность получени  повьш1енной загр зненности стали неметаллическими включени ми за счет использовани  известкового или известково-шамотного шлака в восстановительный период .

Известен способ диффузионного раскислени  стали в сталеплавильных агрегатах , который заключаетс  в том, что, с целью повьш1ени  качества стали , перед присадкой алюмини  шлак обрабатывают углеродосодержащими материалами , после чего ввод т снова алюминий в виде гранул.

К недостаткам способа можно отнести значительное увеличение длительности процесса за диффузионного раскислени  металлической ванны.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  способ выплавки

высокомарганцосистой CTajui в основных электропечах, включающий закалку металлошихты и шлакообразующих, их расплавление, окисление примесей, скачивание окислительного шлака и наведение нового восстановительного рафинировани  с легированием расплава марганцем и раскислением алюQ минием и углеродосодержащими материалами . Суть известного способа состоит в том, что, с целью снижени  содержани  неметаллических включений , алюминий ввод т перед легирова5 нием в металл, а после легировгши  алюминий присаживают в шлак совместно с углеродосодержащими материалами .

К недостаткам данного способа от0 носитс  высокий и нестабильный угар алюмини . Это способствует образованию значительного.количества неметаллических включений глинозема, снижающих механические свойства стали.

5Целью изобретени   вл етс  повышение механических свойств стали и сокращение длительности плавки.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе выплавки вы0 сокомарганцовистой стали, включающем .закалку металлошихты и шлакообразующиз , их расплавление, окисление примесей , скачивание окислительного шлака и наведение нового восстановительное рафинирование с легированием расплава марганцем и раскислением алюминием и углеродосодержащими материалами , согласно изобретению окисление примесей совмещают с расплавлением шихты за счет загрузки известн ка на под печи и железной руды в слой металлошихты в количестве соответственно (3,0-5,0) и (1,5-3,0)% от массы завалки, а восстановительное рафинирование провод т путем обработки наведенного шлака алюминием в виде гранул или стружки в количестве 1,0 -1,5 кг на тонну стали сразу после введени  на шлак раскислительной смеси , вз той в количестве 8-10 кг на тонну стали и состо щей из свежеобожженной извести, углеродосодержащего материала, порошкообразного ферросилици  и плавикового шпата при соотношении (3-6):(1,):(1,05 1,5);(1,0-1,5), затем после каждой присадки ферромарганца, вводимого в 3-4 приема с интервалом не менее 10 мин осуществл ют присадку раскислительной смеси, вз той в количестве 6-8 кг на тонну стали и состо щей из свежеобожженной извести, углеродосодержащего материала и порошкообразного ферросилици  при соотношении (3-6):(1,0-1,5):(0,5-1,0 и не менее чем за 15 мин до выпуска металпа ведут его обработку раскислительной смесью, вз той в количестве 5-10 кг на тонну стали и состо  щей из свежеобожженной извести, угле ро до со держащего материала и алюмини  при соотношении (3-6):(1,0-1,5): :(2-3), а осадочное раскисление провод т алюминием в количестве 0,1 0 ,3 кг на тонну стали. Введение свежеобожженной извести и плавикового шпата в раркислительную смесь в указанном соотношении компонентов способствует поддержанию основности шлака не менее 2,0, а наличие углеродсодержащего материала-и порошкового ферросилици  обеспечивает эффективное раскисление стали через шлак. Эффективность диффузионного раскислени  железоуглеродистого расплава в период до легировани  оценивали по содержанию закиси железа в шлаке. Результаты экспериментов приведе . ны в табл. 1. Расход алюмини  от 1 до 1,5 кг на тонну стали также позвол ет снижать окисленность шлака. Расход алюмини  менее 1 кг на тонну стали не приводит к заметному снижению FeO в шлаке. Увеличение расхода -свыше 1,5 кг на тонну стали не приводит к эффективному снижению окисленности шлака и имеет место перерасход раскислител . Исследовани  по казали, что оптимальным соотношением компонентов в раскислительной смеси оказалось соответственно 3:1,5:1:1 при расходе ее 9. кг на тонну стали-, а расход алюмини  при этом составл л в среднем 1,4 кг на тонну стали. Выбор соотношени  компонентов рас кислительной смеси предложенного состава диктуетс  необходимостью быстрого растворени  извести в шлаке и эффективного диффузионого раскислени  стали. Эффективность раскислени  металла через шлак в период легировани  оценивалась по содержанию закиси железа и марганца в шлаке. Пробы шлака отбирались по истечению не менее 10 мин после введени  на шлак очередной порции раскислительной смеси, составленной из свежеобожженной извести, молотого кокса и порошкового ферросилици , вз тых в соотношении (3-6): (1-1,5):(0,5-1) из расчета 6-8 кг на. тонну стали. Данные исследовани  приведены в табл. 2, Оптимальным соотношением компонентов раскислительной смеси необходимо признать 3:1:0,5, а расход смеси - 7 кг/т. Ввод всего количества ферромаргганца в 3-4 приема позвол ет осуществить равномерное растворение и усреднение марганца в расплаве и оптимизировать раскисл ющее воздействие добавки, присаживаемой на шлак после ввода ферромарганца. Восстановительное рафинирование стали после легировани  марганцем проводилось путем обработки шлака алюминием совместно со свежеобо гженной известью, молотым коксом и порошковым ферросилицием, вз тых в соотношении (3-6):(2-3): (1-1,5) из расчета 5-10 кг на тонну стали. Эффективность раскислени  стали путем обработки шлака раскислительной смесью при предложенном соотношении компонентов и расходе оценивалась по содержанию неметаллических включений и по величине характеристик прочностных и пластических свойств стали. Результаты испытани  металла приведены в табл. 3. Оптимальное соотношение компонен- тов раскислительной смеси дл  периода восстановительного рафинировани  оказалось 3:2:1 при расходе смеси 8 кг на тонну.стали. Применение раскислительной смеси оптимального состава и расхода дл  обработки шлака восстановительного периода длительностью 15-20 мин поз волило получать высокие значени  характеристик механических свойств высокомарганцовистой стали, выплавленной в основных электропечах. Так, средний уровень механических свойств стали по 48 плавкам составил по временному сопрот1шлению разрыву 880 МПа, по относительному удлинению .и сужению 36%, по ударной в зкости 2,6 Мдж/м. При этом разброс отдельных значений

находитс  в следующих пределах: временное сопротивление разрыву 780 1060 МПа, относительное удлинение 25-48%, ударна  в зкость 1,8 3 ,2 дж/м.

Высока  раскисленность металла, достигаема  по данному способу выплавки высокомарганцовистой стали, позволила ограничить количество кускового алюмини  дл  осаждающего раскислени  до 0,1-0,3 кг на тонну стали.

Так как на механические свойства высокомарганцовистой стали оказывает вли ние содержание неметаллических включений и их состав, то с целью уточнени  интервала значений остаточного алюмини , определ ющего механические свойства металла в отливках , было проведено 65 главок высокомарганцовистой стали в электродуговых печах с получением в готовом металле алюмини  в пределах от 0,006 до 0,027%. Оценку вли ни  содержани  алюмини  в стали на ее свойства производили по изменению максимальной величины временного сопротивлени  разрыву.

Исследованием установлено,что в интервале концентрации алюмини  0,01 0,021% временное сопротивление разрыву практически сохран етс  посто нным и не превышает 840 МПа. В стали при остаточном алюминии 0,007-0,010% наблюдаетс  повьппение временного сопротивлени  от 850 до 980 МПа при среднем значении 878 МПа. (Средние значени  46 плавок). При увеличении содержани  остаточного алюмини  более 0,021% заметно снижаетс  прочность и пластичность металла..

Дл  обеспечени  указ анного интервала остаточного алюмини  в стали опытным путем был установлен интервал количества вводимого в жидкую сталь кускового алюмини  0,1-0,3 кг на тонну стали. Необходимость введени  в жидкую сталь кускового, алюмини  в количестве 0,1-0,3 кг на тонну стали диктуетс  и услови ми формировани  струи металла при стопорной заливке в формы.

Применение данного способа выплавки высокомарганцовистой стали позволило получить высокие значени  характеристик механических свойств металла в отливке, которые заметно отличаютс  от качественных показателей

выплавл емой высокомарганцовистой стали не только в нашей стране, но и за рубежом.

Данный способ выплавки стали с содержанием марганца более 8%, например стали 11 on ЗЛ (ГОСТ 7370-76) осуществл етс  следующим образом.

После заправки печи магнезитовым

порошком на под набрасывают известн к в требуемом количестве и производитс  завалка шихты, сверху которой при завалке бадьей насыпана железна  руда. По мере образовани  жид5 кой ванны дополните,льно- вводитс  свежеобожженна  известь с содержанием СаО не менее 80%. Железна  руда добавл етс  дл  поддержани  равномерного кипа расплавленного металла.

0 Расплавленный металл доводитс  до требуемого содержани  углерода (), затем производитс  скачивание окислительного шлака и наводка рафинировочного шлака свежеобожжен5 ной известью и плавиковым шпатом. После образовани  шлака основностью не менее 2,0 в печь присаживают рас- кислительную смесь из свежеобожженной извести, молотого кокса, порош0 кового. ферросилици  и плавикового шпата. Сразу после введени  раскислительной смеси на шлак вводитс  алюминий и делаетс  выдержка при закрытой заслонке печи в течение 8-10 мин. По истечению указанного времени приступают к легированию расплава марганцем , который ввод т в 3-4 приема с интервалом не менее 10 мин. Раскисление в период легировани  провод т после каждой порции ферромарганца путем обработки шлака раскислительной .смесью из свежеобожженной извести, молотого кокса и порошкового ферросилици .

5 Введение свежеобожженной извести в состав раскислительной смеси обеспечивает поддержание высокой основности шлака (не менее 2,0), а наличие порошковых кокса и ферросилици 

0 создают благопри тные услови  восстановлени  окислов в шлаке.

После введени  последней порции ферромаргсшца -диффузионное раскис5 ление обеспечиваетс  введением на шлак раскислительной смеси, состо щей из свежеобожженной извести, мо-i лотого кокса и алюмини , при этом

71

создаютс  услови  дл  перевода белого известкового шлака в карбидный. В этих услови х раскисл ющими элемен тами  вл ютс  кальций, алюминий. Обща  выдержка металла под карбидным шлаком длитс  не менее 15 мин, а перед выпуском карбидный шлак перевод т в белый путем добавлени  в печь извести с плавиковым шпатом и от- .крыти  заслонки рабочего окна печи.

56640 .

Осадочное раскисление жидкой стали провод т кусковым апюм1шием, вводимым в объем жидкого металла.

Проведение опытных плавок показало , что выплавка высокомарганцовистой стали (ГОСТ 7370-76) в электродуговых печах по предлагаемому способу обеспечивает высокое качество литого 10 металла, уровень свойств которых приведен выше.

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Claims (1)

1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВЫСОКОМАРГАНЦОВИСТОЙ СТАЛИ В ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ, включающий завалку металлошихты и шлакообразующих, их расплавление, окисление примесей, скачивание окислительного шлака, и наведение нового, восстановительное рафинирование с легированием расплава марганцем и‘раскислением алюминием и углеродсодержащими материалами, отличающий ся тем, что, с целью повышения механических свойств стали и сокращения длительности плавки, окисление примесей совмещают с расплавлением шихты за счет загрузки известняка на под печи и железной руды в слой металлошихты в количест ве соответственно (3,0-5,0) и (1,53,0)% от массы завалки, а восстановительное рафинирование проводят пу-. тем обработки наведенного шлака алюI, минием в виде гранул или стружки в количестве 1,0-1,5 кг на тонну стали сразу после введения на шлак раскислительной смеси, взятой в количестве 8-10 кг на тонну стали и состоящей из свежеобожженной извести, углеродосодержащего материала, порошкообразного ферросилиция и плавикового шпата при соотношении (3-6): (1,5-2,0):(1,0-1,5):(1,0-1,5), за* тем после каждой присадки ферромарганца, вводимого в 3-4 приема с интервалом не менее 10 мин осуществляют присадку раскислительной смеси, взятой в количестве 6-8 кг на тонну стали и состоящей из свежеобожженной извести, углеродосодержащего материала и порошкообразного ферросилиция при соотношении (3-6):(1,0-1,5).: . ‘.(0,5-1,0) и не менее чем за 15 мин до выпуска металла ведут его обработку раскислительной смесью, взятой в количестве 5-10 кг на тонну стали и состоящей из свежеобожженной извести углеродосодержащего материала и алюминия, при соотношении (3-6): :(1,0-1,5):(2-3), а осадочное раскис. ление проводят алюминием в количестве 0,1-0,3 кг на тонну стали.

   SU „„ 1056640 >