SU1090727A1 - Способ получени ванадийсодержащей стали - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ, включающий расплавление шихты, предварительное раскисление , легирование ванадием, ферросиликованадиевой лигатурой и окончательное раскисление стали, отличающийс  тем, что, с целью :уменьшени  потерь ванади  снижени  брака металла и повышени  его механических свойств, предварительное раскисление, легирование ванадием и окончательное раскисление стали провод т одной ферросиликованадиевой лигатурой, содержащей 3045% кремни  при отношении в ней ванади  и кремни  0,2-0,5, при этом в печь.за 15-20 мин до выпуска вво- д т 40-60% расчетного количества этой лигатуры на получение требуемого содержани  ванади  в готовой стали, а оставшуюс  часть этой лига туры ввод т в ковш.

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии, конкретнее к производству качественных ванадийсодержащих сталей в мартеновских и электродуговых печах. Известен способ получени  вангщи содержащей стали с использованием ванадиевого металлоотсбва fl Недостатком указанного способа . вл етс  очень высокий угар ванади  (до 50%) при использовании дл  производства мартеновской стали и невы сокие механические свойства готового металла. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению  вл етс  сЛособ получе ,ни  ванадийсодержащей стали, включа ющий расплавление шихты, предварительное раскисление, легирование ванадием, ферросиликованадиевой лигатурой , содержащей 10-13%|/и 7-14% Si (отношение ванади  к кремнию 0,7-1,91 и окончательное раскисление стали. Использование такой лигатуры позвол ет повысить механические свойства стали, снизить потери ванади f Изве.стный способ обладает р дом недостатков, особенно при{ленительно к выплавке специальных сталей, например 12Х1МФ, дл  производства котельной заготовки: высокое содержание в ферросиликованадиевой лигатуре железа (65%) не позвол ет вводить эту лигату-ру в ковш в количествах, обеспечивающих необходимое содержание ванади  в стали(до 20 кг/т), из-за значител ного снижени  температуры металла; даже введение половины расчетного кЬлйчества лигатуры в ковш приводит к необходимости перегрева металла в печи на 15-20°, что недопустимо дл  спецсталей, так как прц этом в поверхностном слое слитка образуютс  газовые пузыри, при разливке плавок часто происходит образование настылей в ковш что затрудн ет разливку и увеличивает брак металла, механические свойства стали, полученной с использованием указанной лигатуры, ниже, чем с феррованадием , при этом имеет место повышенна  загр зненность оксидными включени ми , в 40% случаев балл по оксидам выше допустимого (4,5-5,0) против 20% при использовании феррованади ; потери ванади  в случае введени  половины расчетного количества лигатуры в мартеновскую печь достигают 20-25%. Целью изобретени   вл етс  умень шение потерь ванади , снижение брака металла и повышение его механиче них свойств. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  ванадийсодержащей стали, включающему расплавление шихты, предварительное раскисление, легирование ванадием , ферросиликованадиевой лигатурой , и окончательное раскисление стали , предварительное раскисление, легирование ванадием и окончательное раскисление стали провод т одной ферросиликованадиевой лигатурой, содержащей 30-45% кремни  при отношении в ней ванади  и кремни  0,2-0,5, при этом в печь за 15-20 мин до выпуска ввод т-40-60% расчетного количества этой лигатуры на получение требуемого содержани  ванади  в готовой стали, а оставшуюс  часть этой лигатуры ввод т в ковш. Предлагаемый способ получени  ванадийсодержащей стали имеет следующие преимущества по сравнению с известным: 1.Суммарный угар ванади  в ковше и в печи не превышает 10% за счет наличи  в лигатуре большого количества кремни , наход щегос  не только в механическом контакте, но и в химических соединени х с ванадием и тем самым предохран ющего его от окислени . 2.Тепловой эффект растворени  лигатуры в жидкой стали благодар  высокому содержанию кремни  близок к нулю, 5 результате чего по вл етс  возможность до 60% ее вводить в ковш (до 15 кг/т стали). . i При этом достигаетс  минимальный . угар ванади  - 8% и незначительное снижение температуры металла в ковше . 3.Снизилс  на 40-50% брак металла , образующийс  за счет его вынужденного перегрева в печи или переохлаждени  в ковше, и получаетс  металл с более высокими механическими свойствами (например, ударна  в зкость возрастает на 10%}. 4.Повысилась технологичность процесса, так как предварительное раскисление, легирование ванадием и окончательное раскисление металла провод т одним и тем же материалом железованадийкремниевой лигатурой. При этом .исключаетс  применение ферросилици , силикомарганца и др., необходима только добавка ферромарганца и флюсов. Лигатура, примен ема  в предлагаемом способе, содержит ванадий и кремний.в таком количестве, что при введении с ее помощью 0,08-0,20% ванади  в сталь одновременно получаетс  0,12-0,60% кремни  в готовом металле. При получении наиболее массовых марок сталей , содержащих до 0,12% ванади , при использовании лигатуры по предлагаемому способу в них получаетс  до 0,40% кремни , что соответствует

требовани м ГОСТов (например, ГОСТ 977-75).

Плавку по предлагаемому способу провод т следующим образом.

Расплавление шихты, окислительный |период,- наведение шлака производитс  как в известном способе.

В печь за Г5-20 мин до выпуска металла ввод т железокремнийванадиевую лигатуру, содержащую 30-45% кремни  при отношении в ней ванади  и кремни  0,2-0,5, из расчета получени  40-60% заданного содержани  ванади  (например, 0,05%, при базовом содержании ванади  в лигатуре 8% это.составл ет 6,25 кг на 1 т ста ли Или 940 кг на 150 т плавки. Одно временно происходит и предварительное раскисление металла, так как вместе с лигатурой вводитс  около 2 кг кремни  на 1 т стали, что обеспечивает с учетом угара около 0,15% его содержани  в стали. За 15-20 мин лигатура успевает расплавитьс  причем более 80% ванади  переходит в металл, а около 40% кремни  окисл етс  и переходит в шлак, уменьша  концентрацию кислорода в металле и предохран   ванадий от окислени . Если ввести лигатуру раньше, чем за 20 мин, например за 25-30 мин, то предварительно раскисленный металл в течение 10 мин подвергаетс  окислительному действию факела, что приводит к увеличению угара ванади  и кремни . Введение лигатуры позднее , чем за 15 мин до выпуска не позвол ет ей расплавитьс  и растводэитьс  в металле, что в свою очередь приводит к увеличению потерь вана-, ди  и удорожанию плавки.

В ковш перед выпуском стали присаживают оставшеес  расчетное количество этой лигатуры (в общем случае 5-15 кг/т стали). При этом дополнительно О,04-0., 12% ванади  {угар менее 5%) и 0,15-0,40% кремни  (угар около 10%1 . Количество лигатуры рассчитываетс  исход 

из марки стали и заданного содержани  ванади  и кремни . Соотношение этих компонентов в лигатуре (0,2.- 0,51 удовлетвор ет большинству литейных и деформируемых конструкционных сталей и некоторым спецстал м.

Количество кремни  в лигатуре по предлагаемому способу выплавки ванадийсодержащей стали, а также соотношение ванадий/кремний и способ введени  лигатуры установлены опытным путем при следующих услови х:

1. Менее 30% кремни  в лигатуре не обеспечивает близкого к нулю теплового эффекта растворени  ее

в стали, что приводит к переохлажцению металла в ковше и, как следствие , к повышенному браку и снижению механических свойств. При этом повышаетс  угар ванади  в печи .

2.Более 45% кремни  приводит

к повышенному его содержанию в металле (более 0,6%(, что  вл етс  браковочным признаком дл  большин10 ства сталей.

3.Отношение ванадий/кремний 0,2 соответствует получению литейных ванадийсодержащих сталей, в которых концентраци  ванади  составл ет 0,08-0,12%, а кремни  - 0,4-0,6%.

5 Если это отношение меньше чем 0,2, то содержание кремни  в металле превысит допустимые пределы.

, 4. Отношение ванадий/кремний 0,5 соответствует получению конструк0 :ционных и некоторых спецсталей, содержание кремни  в которых не превышает 0,4%. Если это соотношение больше чем 0,5,- то возникает н обходимость дополнительной присадки

5 ферросилици , а также повышаетс  угар ванади  в печи.

5.Присадка в печь менее 40% расчетного количества лигатуры приводит к необходимости значительных

0 присадок ее в ковш, что приводит

к заметному понижению температуры металла, и, как следствие, к повышенному браку и снижению уровн  механических свойств стали.

5

6.Присадка в печь более 60% лигатуры приводит к повышенному угару ванади , так как угар ванади 

в печи достигает 15%, а в ковше менее 5%.

0

П р и м е р . По предлагаемому и известному способам получени  ванадийсодержащей стали проведены лабораторные исследовани , а также полупрог-ишленные плавки стали 20Г1ФЛ в 0,5т-ной дуговой электропечи.

5

В процессе исследований контролировали расход и дозировку лигатурн ее состав, содержание ванади  и кремни  вготовой стали и угар этих .элементов.Готовую сталь раз0 ливали в изложницы на слитки цилиндрической формы массой по 200 кг, а также заливали трефовидные пробы по РОСТ 977-74 дл  изготовлени  образцов на механические испытани .

5 В слитках провер ли загр зненность оксидными включени ми (балл включений ) . Браковочным признаком служил балл включений 5 и более. Впоследствии проведены механические .испыта

0 ни  образцов стали на прочность, пластичность и ударную в зкость при комнатной температуре. Все результаты исследований приведены, в таблице.

Извест- 5,4 5,3 10,0 11,0 68,0 11,0 15

ный

(средние

по 10

плавкам

данные) ,2

(нижний

предел1,й

печь 50%

лигатуры 8,9 8,9 17,8 30,0 б .54 10,0 5 ,5

(верхний

пределу,

в печь 50% лигатуры 2,7 2,7 5,4 45

. ,35 . I средний уровень), в печь 50% лигатуры 4,75 4,75 9,5 35

5. ,23 в печь 40% лигатуры 5,5 8,2 13,7 35

. ,23 в печь 60% лигатуры 8,1 5,4 13,5 35

7; ,23 в печь 50% лигатуры 6,8 6,8 13,6 35

. ,15 (ниже нижнего предела ,

в печь - 10,1 10,1 20,2 35 50%, лигатуры

22 18 15,0 О

12 41 12,0 2

8 46 11,0 4

8 46 11,0 2,5

8 46 11,0 3

51 9,0 5

10907278

iПродолжение таблицы

,23 (ниже нижнего предела ) , в печь 30% лига- 4,0 9,4 13,4 туры

70% лигатуры в печь выше верхнего предела 9,1 3,9 13,0

4,75 4,75 9,5 35

4,75 4,75 9,5 35 12 41 12,0 2

4,75 4,75 9,5 35

8 46 11,0 6

8 46 11,0. 3

12 41 12,0 2

12 41 .12,0 2 :1 Извест: ный ( средние по 10 плавкам 0,37 ОДОО 16 32 . данные) 2 нижний предел в печь 50% ли0 ,44 0,096 10 30 4 365 гатуры

,

(верхний пределГ, в печь 50% ли0 ,26 0,110 7 244 350 28 57 1,26 гатуры

V/Si 0,35, .5%

(средний V уровень, в печь 50% лигатуры 0,32 0-, 105 8

V/Si 0,23j, .

в печь 40% лигатуры 0,42 0,102 7

V/Si 0,23 )

В печь 60% лигатуры 0,40 0,098 9

0,38 О,100 8 27 3 370 25 56 1,36

0,57 0,090 11 29

Продолжение таблицы 4,5 340 20%

3 380 26 55 1,28

26

28 4 355 27 58 1,34

31

3 375 27 54 1,30

290 17 23 0,75 51 1,20 3 6 54 1,31 ,23 I ниже нижнего предела ) , в печь - 30% 0,095 11 23 Брак 310 лигатуры 0,39 10 70% лигатуры в печь - выше верхнего прег0 ,27 0,090 13 37 4 дела 11Все на среднем уровне, лигатуру ввели за 25 мин до -выпус0 ,26 0,099 13 33. 4 370 ка 12Лигатуру ввели за 17 мин до вы0 ,32 0,105 8 26 3 380 пуска 13Лигатуру ввели за 10 мин до выпус0 ,22 0,098 14 38 4 360 ка Как видно из таблицы, угар ва;Нади  в плавках по предлагаемому способу в 2 раза меньше, чем в плав ках по известному (8 и 16% соответственно ) . При увеличении и умень|ШениИ доли лигатуры, вводимой в печь, за предлагаемые пределы (менее ,40% и более 60%) угар ванади  возрастает до 11-13%. Брак отливок по оксидным включени м по предлагаемому способу выплавки ниже в сре нем на 20%,чем по известному способ Снижение в лигатуре отношени  v/Si до 0,15 приводит к увеличению брака по кремнию (вариант 8), а увеличение количества лигатуры, вводимой в ковш, выше 60% приводит к переохлаждению металла в ковше и

Продолжение таблицы 19 .43 0,94 350 24 52 1,24 4 52 1,22 6 55 1,28 2 49 1,14 :увеличецию брака по оксидным включени м (sapHciHT 9} . Понижение; температуры металла в ковше при введении лигатуры по пред чагаемому-способу не превышает 5, в то врем  как по известному способу составл ет в среднем 15. Механические свойства стали, полученной по предлагаемому способу, выше , чем по известному {прочность выше в среднем на 7%, относительное удлинение - на 15%, относительное сжатие - на 10%, ударна  в зкость :При 20 с - на 9%). Уменьшение отношени  V/Si до 0,15 и увеличение количества лигатуры, вводимой в ковш, до 70% .варианты 8 и .9 f приводит

13109072714

К резкому снижению уровн  механи-ванадийсодержгццей стали за счет снических свойств.жени  брака и себестоимости стали

Экономический эффект от примене-ориентировочно составит 3,64 руб.

НИН предлагаемого способа выплавкина тонну ванадийсодержащей стали.

Claims (1)

1. (541 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ, включающий расплавление шихты, предварительное раскисление, легирование ванадием, ферросиликованадиевой лигатурой и окончательное раскисление стали, отличающийся тем, что, с целью :уменьшения потерь ванадия снижения брака металла и повышения его механических свойств, предварительное раскисление, легирование ванадием и окончательное раскисление стали проводят одной ферросиликованадиевой лигатурой, содержащей 3045% кремния при отношении в ней ванадия и кремния 0,2-0,5, при этом в печь.за 15-20 мин до выпуска вво- <g дят 40-60% расчетного количества этой лигатуры на получение требуемого содержания ванадия в готовой стали, а оставшуюся часть этой лига туры вводят в ковш.