SU1323579A1 - Способ получени ванадийсодержащей стали - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области черной металлургии, в частности к технологии получени  стали с обработкой расплава в ковше раскислите- л ми,модификаторами и микрорегули- рующими элементами. Цель изобретени улучшение качества поверхности, увеличение выхода годного проката, улучшение свариваемости, повьшение ударной в зкости при отрицательных температурах и технологичности при холодном изгибе. В способе получени  ванадийсодержащей стали, включающем выпуск расплава из сталеплавильного агрегата, например мартеновской печи, в ковш, введение в ковш перед выпуском плавки феррованади  и в процессе выпуска 1/5-1/2 расплава в его поток смеси ферросилици  и силико- марганца, затем алюмини  и 0,3- 1,5 кг/т ферротитана, в расплав ввод т дополнительно до присадки ферросилици  и сштикомарганца 0,5-2,5 кг/т силикоциркони  и 0,5-2,5 кг/т сили- кокальци , а алюминий ввод т в два приема: 40-60% до начала введени  ферросилици  и силикомарганца и 40- 60% после введени  ферротитана.Улучшение ударной в зкости при отрицатель- ньгх температурах и технологичности при прокатке и сварке достигаетс , если в расплав ввод т небольшое количество (0,002-0,01%) азота, в особенности , если азот ввод т азотсодержащим ферросплавом одновременно с силикоцирконием. 2 з.п. ф-лы, 3 табл. W 00 ю оо ел со

Description

1

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к способам получени  стали с обработкой расплава в ковше раскислителем, модификаторами и микролегирующнми элементами .

Цель изобретени  - улучшение качества поверхности, увеличение выхода годного проката, улучшение свариваемости , повышение ударной в зкости при отрицательных температурах и технологичности при холодном изгибе .

Согласно способу получени  вана- дийсодержащей стали, включающему выпуск расплава из сталеплавильного агрегата , например мартеновской печи, в ковш, введение в ковш перед вьшус- ком плавки феррованади  и в процессе вьтуска 1/5-1/2 расплава в его поток смеси ферросилици  и силикомар ганца, затем алюмини  и 0,3-1,5 кг/т ферротитана, в расплав ввод т дополнительно до присадки ферросилици  и силикомарганца 0,5-2,5 кг/т силико- циркони  и 0,5-2,5 кг/т силикокаль- ци , а алюминий ввод т в два приема: 40-60% до начала введени  ферросилици  и силикомарганца и 40-60% алюмини  после введени  ферротитана.

Улучшение ударной в зкости при отрицательных температурах и технологичности при прокатке и сварке достигаетс  в том случае,если в расплав ввод т небольшое количество (0,002-0,01%) азота, в частности, если азот ввод т азотсодержащим ферросплавом (например, азотированным марганцем) одновременно с силикоцир- конием.

Предлагаемьй способ осйован на. значительном изменении физико-химических свойств стали и неметаллических включений, определ ющих уровень Технологических и конструкционных свойств металла.

При контакте расплавленной вана- дийсодержащей стали с воздухом происходит окисление ванади  с образованием тугоплавких оксидов. Во врем  разливки стали в слитки оксиды всплывают на поверхность металла, образу  так называемую корочку, представл ющую собой твердую неметаллическую фазу. Корочка часто прилипает к стенкам изложницы и заливаетс  расплавленным металлом, в резуль лате чего на поверхности слитка образуютс дефекты. При гор чей прокатке слитко

1

-

  в

10

ts

20

25

323579 2

неметаллическа  фаза способствует образованию на поверхности проката дефектов и снижению выхода годного проката. Корочка, попавша  в тело слитка,  вл етс  источником повьшзен- ной загр зненности стали неметаллическими включени ми и одной из причин снижени  ее технологических и конструкционных свойств. Кроме того, ванадийсодержаща  сталь обладает низкой способностью свариватьс , поскольку при температурах сварки нитриды ванади  диссоциируют с выделением газообразного азота, ухудшаннцего эту характеристику стали.

Если ванадий ввод т в металл после присадки ферросилици , силикомар- ганца и алюмини , то оксиды алюмини  служат подложкой дл  оксидов ванаг- ди , а образующиес  комплексные оксиды , содержащие алюминий и ванадий, оказывают отрицательное вли ние. Введение ванади  перед выпуском плавки на дно ковша, ферросилици  и сили- комарганца в виде смеси, затем алюмини  и 0,3-1,5 кг/т ферротитана поз- вол ет несколько улучшить технологические свойства стали, однако качество .поверхности, выход годного проката, свариваемость стали и ее способность подвергатьс  изгибу в холодном Состо нии pcтaютJC  на недостаточном уровне.

Присутствие серы, св занной в пластичные при температуре гор чей прокатки сульфиды марганца,  вл етс  одной из причин пониженной гор чей пластичности стали. Такие сильные раскислители, как циркон й и каль-. ций, в значительной мере защищают ванадий , алюминий и титан от окислени  и способствуют образованию оксидов сложного состава с более благопри тными физико-химическими свойствами.

д Эти модификаторы оказывают существенное вли ние на сульфидную и нитридную фазы, а также в силу своих высоких поверхностно-активных свойств на структуру и свойства стали.

, Улучшение в зких свойств ванадий- содержащей стали в значительной мере зависит от вида и размера присутствующих в стали карбидов, нитридов, карбонитридов. Наилучший уровень в з- , кости достигаетс  в том случае, если в ванадийсодержащей стали присутствуют комплексньш титано-ванадиевый нитрид в виде дисперсных частиц стабильных размеров, равномерно распре-

30

35

40

деленных в стальной матрице. В зкие свойства стали завис т также и от типа сульфидных и оксидных включений.

Технологические и в зкие свойства стали формируютс  под вли нием таких высокоактивных элементов, как ванадий , титан, алюминий, кремний, марганец , цирконий, кальций, азот, кислород , углерод и др. Все эти элементы обладают высокой активностью, в св зи с чем последовательность введени  их в сталь и количество вводимых элементов оказывают решающее вли ние на-ее,свойства.

Одной из операций предлагаемого способа  вл етс  дополнительное введение в металл силикоциркони  и си- ликокальци  па-Ь,5-2,5 кг/т каждого до начала введени  смеси ферросилици и сипикомарганца. Силикокальцйй  в- л етс  сильным раскислителем и его введение на ранних этапах вьтуска плавки предохран ет ванадий от окислени  и способствует образованию не

металлических включении на основе си-25 чечными включени ми алюминатов каль- ликатов кальци , имеклцих большие раз- ци .

.меры и относительно легко удал ющих- Силикоцирконий активно взаимо- с  из стали. Кроме того, кальций лег- действует с содержащимис  в стали ко испар етс  в стальном расплаве и кислородом, серой, азотом, водоро- создает экранирующую завесу, умень- зо Дом, модифициру  неметаллические тающую поступление к металлу воздуха включени , предотвращает избыточное и снижающую вторичное окисление. Введение силикокальци  до присадки смесв зывание с азотом и кислородом таких элементов, как ванадий, титан, алюминий. Цирконий вместе с кальцием

си ферросилици  и силикомарганца

уменьшает взаимодействие марганца с нейтрализует серу и уменьшает ее

кислородом и уменьшает количество хрупких включений силикатов и алюмосиликатов марганца.

Кальций, кроме того, взаимодейухудшающее вли ние на свойства стали. Следствием высокого средства циркони  к водороду  вл етс  уменьшение флокеночувствительности стали и ствует с серой в жидком металле, уменьшение дефектов готового проката, зьюа  ее в тугоплавкие сульфиды каль- Введение силикоциркони  в металл ци  и предотвраща  образование в стали наиболее опасных пластичных при температурах гор чей прокатки сульфидов марганца.45

Кальций - сильный поверхностно- активный элемент и модификатор. Он измен ет свойства границ раздела и способствует формированию благопри тной структуры и высоких свойств стали.50

Введение кальци  во врем  или после присадки смеси ферросилици  и силикомарганца не способствует значительному уменьшению количества хрупких оксидных силикатных фаз и недос- 55 ного распределени  циркони . .таточно подавл ет образование плас- Цирконий образует с азотом нитрид- тичных сульфидов марганца, вследствие. ные включени , которые служат зароды- чего не происходит значительного улуч- шевыми центрами дл  оксидов и спо- шени  технологичности стали при го- собствуют образованию в жидком метална ранних стади х выпуска до присадки смеси ферросилици  и силикомарганца обусловлено следующим.

Цирконий активно взаимодействует с азотом и предотвращает избыточное св зьюание с ним титана, в св зи с чем цирконий целесообразно вводить в расплав до присадки титана.

Силикоцирконий относительно плохо раствор етс  в стали, поэтому его ранн   присадка в металл с наиболее высокой температурой целесообразна с точки зрени  усвоени  и равномер

р чей прокатке. Кроме того, при введении силикокальци  во врем  или пос- . ле присадки смеси ферросилици  и си- ликомарганца наблюдаетс  повышенное окисление ванади  и низкое его усвоение сталью.

Улучшение гор чей пластичности и в зких свойств стали происходит ко в случае введени  .силикокальци  в металл до присадки смеси ферросилици  и силикомарганца. При этом большое значение имеет количество силикокальци :

-0,5 кг/т  вл етс  наименьшим ко- личеством, при котором подавл етс 

образование хрупких силикатов и пластичных сульфидов и улучшаютс  свойства гор чей пластичности;

-2,5 кг/т  вл етс  наибольшим количеством, при котором наблюдаетс  улучшение гор чей пластичности стали, при введении силикокальци  в количестве более 2,5 кг/т увеличиваетс  загр зненность металла стро Силикоцирконий активно взаимо- действует с содержащимис  в стали кислородом, серой, азотом, водоро- Дом, модифициру  неметаллические включени , предотвращает избыточное

св зывание с азотом и кислородом таких элементов, как ванадий, титан, алюминий. Цирконий вместе с кальцием

ухудшающее вли ние на свойства стали Следствием высокого средства циркони  к водороду  вл етс  уменьшение флокеночувствительности стали и уменьшение дефектов готового проката Введение силикоциркони  в металл

ного распределени  циркони . Цирконий образует с азотом нитрид- ные включени , которые служат зароды- шевыми центрами дл  оксидов и спо- собствуют образованию в жидком метална ранних стади х выпуска до присадки смеси ферросилици  и силикомарганца обусловлено следующим.

Цирконий активно взаимодействует с азотом и предотвращает избыточное св зьюание с ним титана, в св зи с чем цирконий целесообразно вводить в расплав до присадки титана.

Силикоцирконий относительно плохо раствор етс  в стали, поэтому его ранн   присадка в металл с наиболее высокой температурой целесообразна с точки зрени  усвоени  и равномерле крупных включений, быстрее всплывающих в стали. В металле остаютс  дисперсные включени  нитридов циркони , которые способствуют формированию мелкозернистой структуры и улучшению в зкости стали. Кроме Tolro, цирконий оказывает вли ние на свариваемость стали, поскольку св зьгоает азот в прочные соединени  и преп тствует его выделению во врем  сврки, кристаллизации и охлаждени  зоны сварного шва.

Как .видно, присадка циркони  на ранних стади х выпуска до присадки смеси ферросилици  и силикомарганца обеспечивает достижение положительных эффектов, в то врем , как перенесение присадки силикоциркони  на более поздние этапы выпуска нецелесообразно.

При ранней присадке циркони  сов- 20 р ча  пластичность стали не улучшаетместно с кальцием происходит формирование наиболее благопри тных сульфидных включений, имеющих высокую температуру плавлени  и коэффициент термического расширени , близкий к аналогичной характеристике стали, чт способствует улучшению пластических и в зких свойств стали (изгиб в холодном состо нии, ударна  в зкость).

Введение силикоциркони  в количестве менее 0,5 кг/т недостаточно дл  одновременного эффективного воздействи  на флокеночувствительность, технологические и конструкционные

свойства стали,а введение силикоцир- 35 увеличение соотношени  более 6:4

кони  в количестве более 2,5 кг/т приводит к ухудшению свойств из-за неравномерного распределени  циркони  и увеличени  неоднородности стали.

Присадку 40-60% алюмини  по предлагаемому способу осуществл ют до начала введени  ферросилици  и силикомарганца (по известному способу) алюминий ввод т после присадки ферросилици  и силикомарганца). Это способствует уменьшению содержани  в стали неметаллических включений типа алюмосиликатов и марганцевых алюмосиликатов в св зи с тем, что образующиес  после присадки алюмини  частички глинозема служат зародышевыми центрами, на которых развиваютс  реакции раскислени  металла кремнием и марганцем и отлагаютс  продукты этих реакций с образованием крупных включений, легко удал ющихс  из расплава. В том случае, когда в металл ввод т ферросилиций и сили (60% в первой порции и 40% во вто приводит к повьшгенному содержанию стали частичек корунда и увеличен ее трещиночувствительнодти при пр 40 катке. И в первом и в другом случ увеличиваетс  количество дефектов уменьшаетс  выход годного проката

Положительный эффект при реапи зации предлагаемого способа улучш с  за счет дополнительного введен в расплав 0,002-0,01% азота. Если азоЧ- ввод т азотсодержаощм ферросплавом , то целесообразнее вводит Q его одновременно с силикоцирконие Дополнительно вводимьй в металл а способствует увеличению количеств дисперсных нитридов циркони , обл чает формирование мелкозернистой j структуры и в зкости стали. Часть нитридов циркони  слуйгит также за родышевыми центрами, облегчающими формирование крупных включений и кор юш ми их удаление из стальног

комарганец раньше, чем алюминий, раскисление кремнием и марганцем протекает медленнее,чем образующиес  частички силикатов марганца разрушаютс  вводимым затем алюминием, в результате включени  хуже удал ютс  из металла и свойства стали ухудшаютс .

Остальное количество алюмини  (40-60%) в сталь ввод т после присадки ферротитана. Этим обеспечиваетс  частичное участие титанэ в процессе раскислени  в стали и формировании титансодержащей : оксидной фазы, котора  при гор чей прокатке не приводит

к образованию грубых рванин и нарушений сплошности металла. При введении ферротитана после алюмини  в составе оксидных неметаллических включений не обнаруживают титан, гос , ударна  в зкость металла и свар25

ного соединени , пластичность в холодном состо нии улучшаютс  лишь незначительно .

Соотношение между алюминием, введенным с первой и второй порци ми (от 4:6 до 6з4), оказьюает вли ние на количество и состав неметаллических включений, технологичность при 30 гор чей прокатке и ударную в зкость стали. Уменьшение соотношени  менее 4:6 (40% в первой порции и 60% во второй) увеличивает загр зненность стали включени ми алюмосиликатов, а

(60% в первой порции и 40% во второй приводит к повьшгенному содержанию в стали частичек корунда и увеличению ее трещиночувствительнодти при про- 40 катке. И в первом и в другом случае увеличиваетс  количество дефектов и уменьшаетс  выход годного проката.

Положительный эффект при реапи- зации предлагаемого способа улучшаетс  за счет дополнительного введени  в расплав 0,002-0,01% азота. Если азоЧ- ввод т азотсодержаощм ферросплавом , то целесообразнее вводить Q его одновременно с силикоцирконием. Дополнительно вводимьй в металл азот способствует увеличению количества дисперсных нитридов циркони , облегчает формирование мелкозернистой j структуры и в зкости стали. Часть нитридов циркони  слуйгит также за- - родышевыми центрами, облегчающими формирование крупных включений и ус- кор юш ми их удаление из стального

расплава. Введение азота в виде азотсодержащего сппава одновременно с силикоцирконием ускор ет растворение силикоциркони  как за счет дополнительного перемешивани  расплава при выделении азота из азотсодержащего сплава (кинематический фактор),так и за счет св зывани  циркони  в соединени  и уменьшени  его в зоне реакции (термодинамический фактор) . Введение азота в количестве менее 0,002% не приводит к заметному улучшению свойств стали,а введение его в количестве более 0,010% сопровождаетс  образованием крупных нитридов и ухудшением гор чей пластичности и ударной в зкости стали.

П р и м е р ы 1-5. Ванадийсодержа- щую сталь марки 14ХГ2САФД выплавл ют

в основной мартеновской печи и ,выпус- 20 смесью ферросилици  и силикомарган- кают в сталеразливочный ковш. Рас- ца.

кисление, легирование и обработку Плавка 6 обработана по режимам металла модифицирующими и микролеги- известного способа. На дно ковша про- рующими элементами в ковше осуществ- вод т присадку феррованадий, по ходу л ют по следующей технологии. Перед 25 выпуска в металл ввод т смесь ферросилици  и силикомарганца, затем весь алкминий и ферротитан.

Подробные режимы осуществлени  технологии.обработки стали и расход 30 модификаторов, микролегирующих и некоторых раскислителей приведены в

выпуском плавки на дно ковша ввод т феррованадий (на 0,10-0,12% по ванадию ) . Силикоцирконий в количестве 0,5-2,5 кг/т, силикокальций в количестве 0,5-2,5 кг/т и 40-60% общего количества алюмини  ввод т до присадки смеси ферросилици  и силикомарган- табл.1 и 2.

ца. На плавках 1,2,4 и 5 силикоцирко- Металл дл  плавок разливают НИИ и силикокальций ввод т в потоке в слитки, из которых прокатывают поступающего в ковш металла, на плав- 35 сл бы, а затем лист. Характеристики ке 3 - на дно .ковша. Первую стадию качества и свойств, измен ющегос  в алюмини  ввод т на плавках 2,3,и 5 в результате проведени  предлагаемого поток металла, на плавках 1 и 4 - на способа, приведены в табл.3, дно ковша.Как видно из приведенных в табл.

В процессе вьшуска 1/5-3/10 метал- 40 1-3 данних, осуществление технологии ла в его поток ввод т смесь ферроси- модифицировани , микролегировани  и лици  и силикомарганца, затем при вы- раскислени  по режимам, реализованным пуске 3/10-2/5 ферротитана в коли- на плавках 1-5, т.е. с дополнительным честве 0,3-1,5 кг/т, и в последнюю введением в металл до присадки ферро- очередь вторую порцию алюмини  - 45 силици  и силикомарганца 0,5-2,5 кг/т

силикоциркони  и 0,5-2,5 кг/т сили- кокальци  и введением алюмини  двум  порци ми: 40-60% до ферросилици  и силикомарганца и 40-60% после ферро- 50 титана, позвол ет существенно улуч- ,шить ее технологичность при прокатке

Плавки 7-9 обработаны в ковше холодном изгибе, увеличить выход раскислител ми, модификаторами и мик- годного на 1,7-2,7%, повысить ударную ролегирующими по режимам, близким к в зкость при отрицательных температу- режнмам, реапизованным на плавках pax в 1,5-2 раза, улучшить сварива- 1-5, Хот  силикоцирконий, силикокаль- емость стали. цнй, первую порцию алюмини  на плавках 7 и 8 ввод т до присадки смеси Дополнительное введение в металл ферросилици  и силикомарганца, ко- одновременно с силикоцирконием 0,00240-60% от общего его количества. На плавках 3-5 в металл дополнительно вывод т 0,002-0,01% азота азотированным марганцем, который присаживают одновременно с силикоцирконием.

личество силикоциркони  на плавке 7 ; меньше 0,5 кг/т, а на плавке 8 больше 2,5 кг/т, количество силикокаль- ци  на плавке 8 менее 0,5 кг/т, а

на плавке 7 больше 2,5 кг/т, количество алюмини  в порци х отличаетс  от оптимального и составл ет на плавке 7 36:64, на плавке 8 64:36, на плавке 8 вторую порцидо алюмини  ввод т раньше, чем ферротитан, т.е. последовательность их введени  отличаетс  от последовательности на плад- ках 1-5.

На плавке 9 алюминий ввод т одной

порцй &й раньше, чем ферротитан, азотированный сплав введен раньше силикоциркони , а не вместе с ним, как на плавках 3-5, силикоцирконий и силикокальций ввод т одновременно со

91

0,01% азота (плавки 3-5) улучшает тех нологичность при гор чей прокатке и увеличивает ударную в зкость как в прокатанном, так и в сваренном металле .

Таким образом, предлагаемый способ получени  стали позвол ет улучшить ка честно поверхности и увеличить выход годного проката, улучшить свариваемость и технологичность при холодном изгибер увеличить ударную в зкость стали.

Claims (3)

1. Способ получени  ванадийсодер- жшцей стали, включающий выпуск расплава из сталеплавильного агрегата, в ковш, в который предварительно введен феррованадий и в процессе выпуска 20 1/5-1/2 расплава в его поток ввод т смесь ферросилици  и силикомарганца.

звестна )

2,5 1,0 0,5 2,5

0,4 2,6

1.5

0,5

2,5 1,5 0,5

2,6 0,4 1,5

)

Параметры отклон ютс  от оптимальных,

10

затем алюмини 

0

и 0,3-1,5 кг/т ферро- титана, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества поверхности , увепичени  выхода годного проката, улучшени  свариваемости, повышени  ударной в зкости при отрица- тельньпс температурах и технологичности при холодном изгибе, в расплав ввод т дополнительно до присадки ферросилици  и снпикомарганца 0,5- 2,5 кг/т силикоциркони  и О,5-2,5 кг/т силикокальци , а алюминий ввод т в два приема: 40-60% до начала введени  ферросилици  и силикомарганца и 40- 5 60% после введени  ферротитана.

2.Способ ПОП.1, отличающийс  тем, что в расплав дополнительно ввод т 0,002-0,01% азота.

3.Способ по пп.1 и 2, о т л и- . чающийс  тем, что азот ввод т азотсодержащим ферросплавом одновременно с силикоцирконием.

I Таблица

0,007 0,002 0,01

0,007

0,3 1,0 . 1,5

0,3

1,0 1,0 1,0

0,35 (50)

0,28 (40)

0,42 (60)

0,35 (50)

0,45 (64)

0,25 (36)

1/10-1/5 0-1/5

0-1/5

1/10-1/5

О

О

(на дно (на дно ковша) ковша)

1/10-1/5 0-1/5

0-1/5

1/10-1/5 0-1/5

,7

Таблица 2

3/10-2/5 2/5-1/2

О

(на дно ковша)

3/10-2/5 3/10-2/5

2/5-1/2 2/5-1/2

О

(на дно ковша)

1/10-1/5 3/10-2/5 2/5-1/2

0-1/5

3/10-2/5 2/5-1/2

Таблица 3

80,3

0,57

п

0,52

(известна ) 6,4

78,6

6,2

78,8

Редактор М.Недолуженко

Составитель А.Минаев Техред И.Попович

Заказ 2933/30Тираж 549Подписное

ВНИИПИ 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

0,35

Неудовлет- 0,26 ворительно

11

0,33

0,37

Удовлетво- 0,27 рительно

0,25

Корректор, И.Муска