SU1235926A1 - Способ раскислени низкоуглеродистой спокойной стали - Google Patents

Description

металлургии, а именно к раскислению низкоуглеродистой спокойной стали дл  глубокой высадки.

Цель изобретени  - повьппение пластичности стали.

Установлено, что основное вли ние на сопротивл емость стали к разрушению при холодной высадке оказывает содержание кремни  и алюмини .

Алюминий,  вл  сь наиболее сильным раскислителем из р да примен емых , рафинирует сталь от кислорода и оказьшает решающее вли ние на формирование неметаллических включений. С учетом этого на основании экспериментальных данных получена зависимость дл  расчета удельного расхода алюмини , обеспечивающа  более тесну св зь между содержанием углерода в стали и удельным расходом алюмини .

Математическа  зависимость получена из следуюпдих рассуждений.

Дл  получени  заданных свойств стли добавка алюмини  равна Alp Al + дА1,

-необходимое содержание алмини  в стали,

-количество растворенного алюмини  i

количество угарающего алюмини .

При этом, А1допредел ет свойства стали и включает количество общего содержани  алюмини , обеспечивающего оптимальные ее .свойства. Необходима  концентраци  алюмини  в стали с содержанием углерода 0,07-0,24%, определенна  экспериментальным путем, определ етс  по формуле, включающей пе рерасчет удельного расхода алюмини  при раскислении на его содержание в стали, имеющей вид

где А1

Р

А1.

ЛА1

А1,

0j,|04

(1)

- 0,044 - ДА1 где,Alp - удельный расход алюмини ,%.

Изменение содержани  алюмини  в стали с момента ввода до окончани  разливки описываетс  уравнением, полученным экспериментальным путем и имеющим вид

iAe-0,,, (2)

Объедин   формулы (1) и (2), получают приведенную зависимость дл  расчета необходимого количества алюмини ,

При изменении содержани  углерода в стали от 0,07 до 0,24% удельный рас

5

0,,119%. Согласно предлагаемому способу при таком же содержании углерода в стали удельный расход алюмини  дл  раскислени  стали составл ет 0,139 и 0,053%. Более тесна  св зь между удельным расходом алюмини  и содержанием углерода в стали обеспечивает более полное использование алюмини , не привод  к усилению его вторичного окислени  и формированию неметаллических включений, состо щих из корунда . В этом сл;ь чае образуютс  промежуточные системы неметаллических включений , ненасьш1енньпс Alj Oj , и поэтому имеюшэне более низкую температуру плавлени ,

При исследовании тонкой структуры поверхности разрушени  и пластических

0 свойств стали, раскисленной по различным вариантам, установлено, что положительный эффект достигаетс  в том случае, когда соблюдаетс  соотношение содержани  кремни  и алюмини  в стали 9-14. Это св зано с тем, что качество стали дл  глубокой высадки определ етс  ее способностью деформироватьс  в холодном состо нии до 75- 80% без нарушени  сплошности поверхности . Ее пластичность при этом определ етс , в основном, формой, размерами и типом неметаллических включений , образующихс  в стали при ее раскислении .

Одиночные остроугольные оксидные включени  и их скоплени  при холодной деформации металла вызывают большую локализацию напр жений у их. поверхности , чем глобул рные включени . Раскислители не только рафинируют сталь, но и измен ют химический состав образующихс  при этом сложных неметаллических включений. Это измен ет температуру плавлени  неметалли5 ческих включений, обуславлива  различи  в их морфологии. К таким элементам относ тс  прежде всего алюминий и кремний.

5

0

5

В низкоуглеродистых стал х при условии преимущественного образовани  глобул рных оксидных включений удаетс  повысить качество поверхности заготовок во врем  первого переела на 15-20%, ударную в зкость, относительное удлинение и пластичность металла при холодной деформации . Но нейтрализаци  отрицательного Е:ЛИЯНИЯ неметаллических включений

10

31235926

про вл етс  при определенном дл  данной марки стали отношении содержани  алюмини  и кремни ,

Сталь с отношением содержани  кремни  к алюминию менее 9 содержит остроугольные включени  системы FeO - SiOj - AljOj и поэтому не обладает достаточной пластичностью при холодной деформации.

Сталь с отношением содержани  кремни  к алюминию более 14 не достаточно глубоко раскислена. Содержание кислорода при этом составл ет 0,008 - 0,012%, что служит причиной ухудшени  плотносии металла за счет образовани  пузырей СО при кристаллизации стали.

Способ раскислени  низкоуглеродистой стали осуществл ют следующим образом .

После получени  стали с заданным содержанием углерода ее выпускают из сталеплавильного агрегата в ковш. В ковше во врем  выпуска сталь предварительно раскисл ют марганцем в количестве 7,5-9,1 кг/т, кремнием в количестве 1,5-2,5 кг/т и алюминием в количестве, рассчитанном по приве- денной формуле (в зависимости от ср1еднемарочного состава углерода и кремни  в марке стали, которую требуетс  получить), Затем из ковша отбирают пробу металла, провод т экспрес- сньй анализ химического состава и определ ют фактическое содержание

ка марганца составл ет 1050 кг, а кремни  145 кг. Расход алюмини , рассчитанный дл  содержани  углерода в стали 0,11% и кремни  0,27%, составл  ет 0,098% или с учетом массы металла 127 кг.

После завершени  этой предварительной стадии раскислени  из ковша отбирают пробу металла. Вьшолненный экспрессньй анализ химического состава стали показывает, что содержание кремни  и алюмини  в стали соответственно составл ет 0,15 и 0,028%, а отношение содержани  кремни  к содержа- JC нию алюмини  составл ет 5,3.

Увеличение отношени  содержани  кремни  к содержанию алюмини  с 5,3 до 9-14 производ т путем дополнительного введени  в металл кремни . До- бавление в сталь кремни  должно по-; высить его содержание так, чтобы оно бьио в 9-14 раз больше, чем содержание алюмини .

Расчет дополнительной присадки

Si

20

25

30

кремни  дл  отношени  -гт:--,- 11,0.

Дл  получени  указанного отношени 

содержани  кремни  к алюминию содержание кремни  в стали должно составл ть 0,31%. Недостающее количество кремни  составл ет 0,16%. Добавка кремни  производитс  в изложницу с учетом степени его усвоени  сталью. Усвоение кремни  при присадке его в предварительно раскисленный металл

кремни  и алюмини . Наход т отношение35 в изложнице составл ет 80-85%. Поэто .

содержани  кремни  к содержанию алюмини  и с учетом усвоени  кремни  рассчитывают такую дополнительную добавку кремни , чтоб после введени  ее в металл отношение содержани  крем ни  к содержанию алюмини  составило 9-14. Это рассчитанное количество кремни  ввод т в изложницы при разливке металла.

При присадке кремни  1,5-2,5 кг/т стали и степени его усвоени  70-80% его остаточное содержание в стали составл ет 0,11-0,18%. Этого количества достаточно дл  предварительного раскислени  и стабилизации степени усвоени  алюмини  сталью при раскислении .

Плавки низкоуглеродистой стали с содержанием углерода 0,11% провод т в 130-тонном конвертере с разливкой металла в слитки массой 8,2 т. При выпуске плавки в ковш производ т предварительное раскисление. Присад

0

5926

ка марганца составл ет 1050 кг, а кремни  145 кг. Расход алюмини , рассчитанный дл  содержани  углерода в стали 0,11% и кремни  0,27%, составл ет 0,098% или с учетом массы металла 127 кг.

После завершени  этой предварительной стадии раскислени  из ковша отбирают пробу металла. Вьшолненный экспрессньй анализ химического состава стали показывает, что содержание кремни  и алюмини  в стали соответственно составл ет 0,15 и 0,028%, а отношение содержани  кремни  к содержа- C нию алюмини  составл ет 5,3.

Увеличение отношени  содержани  кремни  к содержанию алюмини  с 5,3 до 9-14 производ т путем дополнительного введени  в металл кремни . До- бавление в сталь кремни  должно по-; высить его содержание так, чтобы оно бьио в 9-14 раз больше, чем содержание алюмини .

Расчет дополнительной присадки

Si

0

5

0

кремни  дл  отношени  -гт:--,- 11,0.

Дл  получени  указанного отношени 

содержани  кремни  к алюминию содержание кремни  в стали должно составл ть 0,31%. Недостающее количество кремни  составл ет 0,16%. Добавка кремни  производитс  в изложницу с учетом степени его усвоени  сталью. Усвоение кремни  при присадке его в предварительно раскисленный металл

40

50

55

му удельный расход кремни  дл  повышени  его содержани  в стали на 0,16% составл ет: 0,16:0,,2%. При массе слитка 8 т и удельном расходе кремни  0,2% его добавка в изложницу составл ет 16 кг.

Пластичность стали оценивают сле- дуюшзим образом.

Слитки прокатывают на круглый профиль диаметром 10-12 мм и симметричт ньй уголковый профиль сечением 50 х X мм. Из полки уголкового профил  вырезают стандартные разрывные образцы , а Из круглого профил  - образцы дл  осадки в холодном состо нии до 1/2 и 1/3 первоначальной высоты. Топографию поверхности разрушени  металла исследуют с помощью просвечивающего электронного микроскопа.

Данные об изменении пластических свойств стали, раскисленной по предлагаемой методике, и результаты металлографических исследований при

различном отношении

sil ТАЦ

представлены в таблице.

Из данных, нриведепных в таблице, видно, что цель изобретени  достигнута у плавок группы Б: деформаци  в холодном состо нии металла из этих плавок не вызывает образовани  поверх ностных дефектов в виде третщгн, что свидетельствует о высокой пластичности стали плавок этой группы.

По аналогичной методике провод т раскисление низкоуглеродистой стали с достижением окончательного отноше- НИН менее 9 и более 14 и оценку пластичности стали. Результаты исследовани  свойств металла этих плавок также представлены в таблице (группа А и В) .

На основании данных, результаты которых представлены в таблице, установлено , что группа Л опытных плавок имеет наиболее низкие показатели при испытании проб металла осадкой в хо- лодном состо нии.

На поверхности металла образуютс  трещины и микронадрывы, свидетельст- вуюпше о недостаточном качестве металла . Преобладающа  морфологи  неме- таллических включений, наход щихс  в поверхности разрушени , остроугольна  . Лучшей способностью деформироватьс  в холодном состо нии обладают пробы готового профил  плавок груп- пы Б и В.

0,180,460,170,06033,0

0,07О,.590,230,04532,5

0,120,540,230,05032,0

0,210,580,210,04033,0

0,240,63 ,0,210,03532,0

При отношении кремни  к алюминию менее,чем 9 (группа А), в стали об- зазуютс  остроугольные включени  корунда и скоплени  включений системы FeO - А1,, Oj - SiOj ,

Окончательное раскисление металла при котором отношение кремни  к алюминию больше, чем 14 (группа В), не обеспечивает содержани  кислорода менее 0,008-0,012%. Алюминий  вл етс  более сильным раскислителем, чем кремний .

Он ограничивает количество растворенного кислорода в стали на уровне 0,005-0,008%. При повышении содержани  кремни  в стали неметаллическа  фаза обогащаетс  SiOj. Такие включени  хорошо смачиваютс  жидкой сталью и поэтому плохо удал ютс  из нее.Указанна  св зь между содержанием кремни  и алюмини  в металле и свойствами стали наблюдаетс  только в низко- углеродистых стал х с содержанием углерода 0,07-0,24%.

Согласно Предлагаемому способу повышаетс  пластичность стали дл  холодной высадки, что позволит увеличить выход подката высших сортов, гарантированно обеспечиваютс  пласти лтеские свойства стали, имеетс  возможность определить точное значение расхода раскислителей, необходимое дл  получени  качественной стали и экономитс  апюмини  на 0,01-0,015% от массы металла.

Скоплени  включений AljOj 1,5- 2,5 балла

Остроугольные включени  системы FeO- SiOj -

Металл не обладает достаточной пластичностью при осадке в холодном состо нии . На поверхности образцов образуютс  трещины и микронадрывы глубиной 0,05-0,12 мм /О/ 0,004-0,006%,

0,240,440,170,01433,0

0,180,500,230,02633,0

0,240,590,170,01834,5

0,,480,300,03035,0

0,110,470,310,02833,5

0,210,540,210,01534,5

10,240,630,2880,01834,0

20,180,470,4760,02835,0 3,0,200,170,490,02835,0 40,120,580,210,01235,0

Редактор И. Дербак

Составитель М. Прибавкин Техред Л.Олейник

Заказ 3062/24 Тираж 552Подписное

ВЮШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4

12,14 Скопление включений 1-1,5 балла

8,85 Глобул рные включени  ЗРеОгЗЮ X X ЗА1,Оэ

9,44 Деформаци  в холодном состо нии не

10,00 вызывает образовани  поверхностных

11,0 дeфeкт oiв в й иде

трещин /О/ 0,00514 ,0 0,008%

Скоплени  включений Al,jOj 1,0 1 ,5 балла. Металл удовлетворительно

деформируетс  в

холодном состо нии.

Низкое содержание раскислителей или . А1 сужит причиной недостаточной глубины раскислени  стали /О/ 0,008- 0,012%

Корректор Е. Рощко

Claims (1)

1. СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ НИЗКО-

   УГЛЕРОДИСТОЙ СПОКОЙНОЙ СТАЛИ с содер жанием углерода 0,07-0,24%, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск в ковш, раскисление марганцем, кремнием, алюминием при выпуске, отличающийс я тем, что, с целью повышения пластичности стали, алюминий вводят в количестве ' „ 0.(0 + ^п Р 0.04 4+(-0,048+0,7И+0,29[5;]-[5;]²) где Alp - расход алюминия, %;

   [cj , [si] - среднемарочное содержание углерода и кремния в марке стали соответственно, %, затем дают кремний в количестве §

   0,15-0,24% от массы металла, определяют содержание кремния и алюминия ^:в стали и производят’ окончательное раскисление кремнием в изложнице до .получения соотношения кремний:алюминий 9-14.

   f