SU1344783A1 - Способ выплавки высокомарганцевой стали - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии , конкретно к выплавке высокомарганцевой стали в электропечах. Цель изобретени  - повьшение хладостойкости , степени усвоени  ванади  и марганца, повьшение уровн  и стабильности механических свойств и износостойкости , снижение себестоимости . Сталь обрабатывают силицидами ванади  и титана при их отношении по массе 1,9-2,1. За 5-15 мин до выпуска в печь с силицидами ввод т 65-90% всего необходимого количества ванади , а остальную часть силицидов ввод т в ковш одновременно с алюминием. Способ позвол ет повысить ударную в зкость стали на 54%, коэффициент усвоени  ванади  повьшаетс  до 97%, а марганца - до 95%. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. S (Л СдЭ Nj: «vl GO СО

Description

1

Изобретение относитс  к металлургии , а именно к выплавке высокомарганцевой стали в -электропечах.

Цель изобретени  - повьш1ение хла- достойкости стали, степени усвоени  ванади  и марганца, повьппение уровн  и стабильности механических свойств и износостойкости стали, а также снижение ее себестоимости с

При реализации предлагаемого способа исключаетс  отдельна  операци  легировани  (и раскислени ) стали кремнием. При растворении силици  титана происходит св зывание кисло- рода, наход щегос  в металле, в первую очередь титаном, сродство к кислороду у которого больше, чем у кремни . Раскисление стали в этом случае приближаетс  по характеру к схеме бескремнистого раскислени , что способствует повышению хладостойкости стали.

Обработка стали силицидами титана

способствует, таким образом, выполне- 25 мини  имеют тенденцию к выделению по

границам зерен, снижа  хладостойкость стали. Оксиды алюмини ,  вл ющиес  концентраторами напр жений, также снижают хладостойкость стали.

30 Выбор отношени  (по массе) силицидов ванади  к силицидам титана в пределах 1,9-2,1 определ етс  необходимостью обеспечени  защиты ванади  от окислени  и раскислени  стали тидс таном. При отношении, большем 2,1, вводимого в сталь титана оказываетс  недостаточно дл  защиты ванади  от окислени , что снижает степень его усвоени  сталью. При этом также не

нию двух .задач: исключаетс  промежуточное раскисление кремнием, что как и в случае классического бескремнистого раскислени  алюминием повышает хладостойкость стали, а также достигаетс  требуема  последовательность в обработке стали в начале титаном, а потом - алюминием, что реализует положительное вли ние титана, как модификатора.

Введение в сталь ванади  в виде силицидов ванади  одновременно с силицидами титана позвол ет повысить степень усвоени  ванади  за счет защиты его от окислени  титаном и крем- 40 достигаетс  требуема  раскисленность

стали. Ввод в сталь силицидов титана в количестве меньшем, чем определ етс  отношением 1,9, нерационален, поскольку при этом дальнейшего занием , выше.

сродство к кислороду которых чем у ванади . При этом легирование стали ванадием и ее предварительное раскисление титаном совмещено во времени и происходит в одних 45 мутного увеличени  коэффициента уси тех же микрообъемах металла, что повьш1ает степень усвоени  ванади  сталью и повьшает стабильность ее химического состава. Это в целом повышает уровень и стабильность механических свойств и износостойкость стали. Повышение стабильности химического состава стали по ванадию дает возможность осуществл ть легирование на нижний предел его марочных концентраций, что способствует экономии легирующих материалов и снижению себестоимости. Поскольку в предлагаемом способе в отличие от прототипа

отсутствует поступление в печь окислов железа, отсутствует и наблюдаемое в прототипе снижение степени усвоени  марганца.

Целесообразность использовани  дл  ввода в сталь ванади  и титана именно силицидной формы их соединений определ етс  также возможностью одновременно с легированием стали ванадием и бескремнистым раскислением титаном проводить легирование кремнием. В стали 110Г13ФТЛ допускаетс  содержание кремни  0,3-1,0%. Раскисление стали с использованием дл  этого недорого- СТОЯ1ЦИХ силицидов титана позвол ет полностью отказатьс  от использовани  ферротитана и снизить расход алюмини  дл  раскислени , что также снижает себестоимость стали. Предварительное раскисление стали титаном преп тствует образованию нитридов алюмини  и снижает количество окислов алюмини . Известно, что нитриды алю0

5

военин ванади  сталью не наблюдаетс .

Ввод силицидов в печь менее чем за 5 мин до выпуска значительно повышает неоднородность расплава из-за отсутстви  достаточного времени дл  его перемешивани  и усреднени .Ввод силицидов ранее чем за 15 мин до вы- . пуска плавки приводит к заметному окислению титана шлаком в процессе последующей выдержки.

Силициды в печь дают из расчета ввода в металл 65-90% всего необходимого количества ванади . При указанном отношении (по массе) силицидов

ванади  к силицидам титана 1,9-2,1 и усвоени  титана в печи примерно 60%, а в ковше - 75% обеспечивает получение в готовой стали требуемого остаточного содержани  титана 0,06- 0,12%.

Ввод части силицидов в ковш определ етс  необходимостью получени  в стали остаточного содержани  титана 0,06-0,12%, поскольку в ковше угар титана меньше, чем в печи и более стабилен.

Силициды ванади  могут быть введены в сталь в чистом виде, в виде смеси со св зующим и т.п. Однако наиболее целесообразно введение их в виде лигатуры на основе железа. Кроме того, получение силицидов ванади  и титана наи более легко и дешево осуществл ть , выплавл   лигатуру. Однородность фазового состава лигатуры обеспечивает поступление в металл силицидов ванади  и титана в строго пропорциональном соотношении, что способствует повышению стабильности химического состава стали и ее свойств.

Необходимым условием ввода силицидов в металл в виде лигатуры  вл етс  поддержание соотношени  в ней содержаний кремни , ванади  и титана в таких пределах, чтобы весь кремний бьш св зан в силициды ванади  и титана .

Пример. Сравнение предлагаемого способа и прототипа осуществл ли на основе анализа опытно-промьшг- ленных плавок и исследований качества металла. Плавки проводили в электродуговых печах емкостью 5 т. Сталь 110Г13ФТЛ получали методом переплава Шихта состо ла из возврата этой же стали и углеродистого лома. Ферромарганец давали в завалку. При осуществлении предлагаемого способа металл нагревали и раскисл ли печной шпак. За 5-15 мин до вьшуска плавки в металл вводили силициды -в виде лигатуры на основе железа. При обосновании выбранных пределов отношени  (по массе) силицидов титана к силицидам ванади  использовали лигатуры полученные в лабораторных услови х. Во всех остальных случа х примен ли лигатуру опытно-промьшшенной партии производства Кузнецкого ферросплавного завода.

При выплавке стали с использованием способа по прототипу 1Ш1Хтонка не отличалась от описанной вьппе. Доводку стали по кремнию проводи:п ферросилицием . Раскисление стали алюминием проводили в печи (300-400 г на 1 т стали) и в ковше (300-400 на 1 т стали ) . Ферротитан вводили в ковш.

Хладостойкость стали оценивали по значени м ударной в зкости, определенной при на образцах I типа ,(ГОСТ 9454-78). Степень усвоени  ванади  оценивали по количеству ванади , вводимого в виде силицидов ванади , и содержанию ванади  в готовой стали. Аналогично оценивали степень усвоени  марганца . Изменение затрат на легирование и раскисление стали оценивали, учитыва  стоимость используемых легирующих материалов (лигатуры, ванадиевого шлака, стандартных ферросплавов и раскислителей). Легирование и

корректировку состава стали по марганцу осуществл ли на среднемарочную его концентрацию. Ванадий при реали- предлагаемого способа вводили из расчета получени  его в стали

0,20%, а при реализации способа по прототипу - на 0,25%. При этом учитывались данные стабильности усвоени  ванади  в обоих случа х, полученные в ходе опытно-промьшшенного опробовани .

В табл. 1 приведены сравнительные данные эффективности предлагаемого способа и прототипа и прин ты следующие обозначени : К - отношение (по

массе) силицидов ванади  к силицидам титана, вводимых в сталь; п - количество минут до выпуска плавки на момент ввода силицидов в печь; В - количество ванади , вводимого в печь

(% от общего вводимого ванади ).

Оценку уровн  и стабильности механических свойств осуществл ли статическим анализом данных 60 опытно- промьшшенных плавок. Металл 30 плавок был вьшлавлен по предлагаемому способу (при средних значени х параметров плавки), а других - 30 - по прототипу. Уровень и стабильность значений износостойкости металла

указанных плавок оценивали по резуль- татам эксплуатационных испытаний отливок (зубь  ковшей экскаваторов). .Результаты испытаний приведены в табл. 2,

5

Таким образом, из представленных данных видно, что применение предлагаемого способа позвол ет в сравнении с прототипом повысить хладостой- кость стали, коэффициент усвоени  ванади  и марганца, повысить уровень и стабильность механических свойств стали и износостойкости, а также снизить ее себестоимость. При этом удар- IQ шени  хладостойкости, степени усвое - ни  ванади  и марганца, повышени 

на  в зкость KCU увеличиваетс  с 0,41 до 0,63 МДж/м (среднего значени ), т.е. на 54%; коэффициент усвоени  ванади  в среднем повышаетс  от 85 до 97%, а марганца - с 88 до 95%. Себестоимость легировани  и раскислени  стали снижаетс  по сравнению с прототипом на 5,13 руб./т. Средне- квадратические отклонени  значений

уровн  и стабильности механических свойств и износостойкости, снижени  себестоимости, кремний, ванадий и ти- 15 тан ввод т в виде силицидов ванади  и титана при отношении их по массе 1,9-2,1, при этом 65-90% всего необходимого количества ванади  ввод т с силицидами в печь за 5-15 мин до вымеханических свойств стали и стойкое- 2о пуска плавки, а остальную часть сили- ти зубьев уменьшаютс  по сравнению с цидов ввод т в ковш одновременно с прототипом в среднем в 2 раза, что указывает на повьшение стабильности указанных величин. Уровень механичесалюминием .

2. Способ ПОП.1, отличающийс  тем, что силициды ванади  25 и титана в сталь ввод т в виде лигатуры на основе железа.

ких свойств и износостойкости стали при этом также вьше.

Предлагаемьш способ

Ниже нижнего

1344783б

Claims (2)

1. Способ выплавки высокомарганцевой стали, включающий ее доводку по кремнию, легирование ванадием в печи, раскисление и модифицирование алюминием и титаном в ковше, отличающийс  тем, что, с целью повыуровн  и стабильности механических свойств и износостойкости, снижени  себестоимости, кремний, ванадий и ти- тан ввод т в виде силицидов ванади  и титана при отношении их по массе 1,9-2,1, при этом 65-90% всего необходимого количества ванади  ввод т с силицидами в печь за 5-15 мин до выпуска плавки, а остальную часть сили- цидов ввод т в ковш одновременно с

алюминием.

2. Способ ПОП.1, отличающийс  тем, что силициды ванади  и титана в сталь ввод т в виде лигатуры на основе железа.

Таблица 1

п 10 мин

БП 77%

87

88

4,5

П р и м е ч а ни е. В числителе - средние значени , в знаменателе - среднеквадратические отклонени .

ВНИИПИ

Заказ 4888/27 Тираж 549

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Продолжение табл.1

Таблица 2

Подписное