SU1458410A1 - Способ выплавки лигатуры на основе нитридообразующих металлов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к способам вып лавки лигатуры., примен ющейс  дл  ввода в сталь азота н ванади ,Цель. изобретени  - упрошение технологии производства лкг зтурЫэ снижение ее расходй м повышение стабилькостн ввода азог  в сталь, Способ выплавки лигатуры включает расплавление железа ;.; ванади , раскисление металла алюминигм из расчета получени  его 3 лигатуре 052-0,25%, ввод нитридов в течент е 70-30 М Ш при температуре расплава на бО-хЛО С вьгле температуры ликвидуса и ввод ферросилици  перед вьшуском в количестве 6-8 кг/т, Ваиадий и азот ввод т мз расчета .олученн  в лигатуре соотношени  9:1 - 11:1, За счет образовани  и выделени  в лигатуре нитридов ванадн  понкжае-тс  температура ее плавлени  5 обеспечиваетс  насыщение стали азотом в микрообъемах при растворении нитридов, что приводит к по- вьшенк;-о с 1 аСильности ввода азота в сталь 3 .4-8 раз и его усвоени  в 2,0-2,5 раза по сравнению с извест-- нын способом., I ф-лЫэ 4 табл. tp У

Description

1

Изобретение относитс  к металлур- гни, в частности к слосооу -выплав-- ки .nnraTypbij прш ен ющейс  дл  ввода в сталь азота и ванади .

Цель изобретени  - упрощение тех- нопогии производства лигатуры, снижение ее расхода и повышение ста- бильпос х-и ВВОДИ азота в сталь.

Предложено после расплавлени  Ечеталлической завалкк (железа и ванади ) ог.уществл тъ раскисление алю отием до остаточного содержани  его в лигатуре 0,2-0,,25%, затем в течение 70-80 мин вводить нитриды при те тературе расплава на 160 - ныше те  тератур -- ликвидуса, а ферросилиций взод)--:ть перед вьшуском в лигатуре 6-3 кг/т. Предусьютрено также, что ванадий и азот ввод т из расчета получени  в лигатуре их соотношени  (9-1i);1,

Раскисление металла после расплавлени  aлlo шниeк из расчета получени  в лигатуре менее 0,2% нецелесообразно так как увеличиваетс  насыщенность расплава кислородом и снижаетс  стабильность усвоени  азота расплавом . Раскисление металла до получе

:srT

ни  остаточного содержани  более 0,25% нецелесообразно, так как ув(5ли чиваетс  расход алю1чин:и  без существенного снижени  соде.ржани  кислорода в расплаве.

Применение нитридов (хрома, ванади , марганца и т.д.) дл  насыщени  расплава азотом упрощает технологию выплавки лигатуры, поскольку.устрани етс  операци  известног о способа - ввод карбидов дл  восстановлени;  нитридов из оксинитридов и раскисление , вшака большим коли :еством ферросилици  дл  восстановлеиг   нитридо- образующих элементов и;; окислов.

Ввод нитридов П01::ле раскислени  алюминием необходимо осуществл ть небольшими порци  ми в течение 70 -- 80 мин. Это врем   вл етс  оптимальным , , поскольку достаточно полно успевают пройти прогдесси диффузионного переноса частиц азота через поверхностный спой металла и конвективное перераспределение азота в объеме жидкого металла.

Ввод нитридов за врем  меньше 70 мин приводит к незначительному усвоению азота в расплаве и неодно

При вводе ферросилици  в количе- . стве менее 6 кг/т расплава лигатура не дробитс ,, что затрудн ет ее применение , а при вводе более 8 кг/т значительно уменьшаетс  растворимость азота в расплаве, что приводит к перерасходу лигатуры при производстве стали.

Применение хгигатуры с соотношением ванади  и азота (9-Il):l позвол ет одновременно вводить в сталь заданные оптимальные концентрации ванади  и азота. При вводе их в количестве , дающем соотношение менее 9:1, увеличиваетс  расход лигатуры, , При вводе в количестве более 11:1 по вл етс  необходимость дополнительного легировани  стали азотом после обработки ее лигатурой.

Вьшлавка нитридванадиевой лигатуры предлагаемым способом позволила получить легкодроб шлйс  ферросплав с низкой температурой плавлени 

(1170-1300 с), которым мож но обрабатывать сталь как в печи, так и в ковше.

Лигатура, выплавленна  предлагае

родному распределению азота вследст- зо мым способом, представл ет собой

вие недостаточного времени дд  осуществлени  диффузионног О переноса частиц и конвективного перераспределени  азота по объему расплава,

Ввод нитридов за врем  больше 80 мин нецелесо образен потому, что увеличиваетс  расход электроэнергией при незначительном повышении однородности расплава.

Ввод нитридов в расплаве при перегреве над температурой ликвидуса менее, чем на 160°С затруднен вслед- ствие высокой в зк ости расплава,Ввод нитридов в расплав лигатуры при перегреве над тем:пературой ликвидуса более, чем на 240 С нецелесообразен, поскольку при этом наблюдаетс  значительный перегрев расплава, что приводит к преимутдественномз/ насыщению его кислородом потому, что с увеличением температуры расплава, содержащего нитридообразз ощие элементы, растворимость азота в нем уменьшаетс  и в то же врем  происходит существенное насыщение его кислородом (например, при увеличении температуры расплава на 100°С содержание кис- лорода увеличиваетс  на 50%),

сплав на железной основе с выделившимис  после затвердевани  нитридами ванади . При обработке такой лигатурой насьщение расплава стали азотом

2g происходит в микрообъемах при растворении нитридов, что приводит к 95 - 100%-ному усвоению азота сталью. Это предопредел ет высокую стабильность повышени  уровн  физико-механических

40 свойств сталей с нитридванадиевым упрочнением, обработанных лигатурой, изготовленной по предлагаемому способу .

П р и м е р. Б индукционной печи

45 МГП-102 с основной футеровкой выплавили нитридванадиевую лигатуру известным и предлагаемым способами. Использовали следуюпще шихтовые материалы: армко железо марки ЖР (тУ 1450 1-3161-81), феррованадий ФВЛ-35 марки В (ТУ 14-5-98-78),ферросилиций ФС 75 (гост 1415-78), высокоуглеродистый феррохром ФХ 800А (ГОСТ 4757- 79), алюминий АВ97 (ГОСТ 295-79) и

55 азотированный марганец Мр НОВ (ТУ 14- 35-59-80), азотированные феррохром марки ФХ600 НА (ГОСТ 4757-67) и феррованадий марки ФВДН-4 (ТУ 14-5-122- 80),

Cnocof) осу1чествл ли следующим образом .

В печь загружали армко железо,после р асплавлени  раскисл ли алюминием затем в расплав вводили азотированный сплав, а перед выпуском - ферросилиций . Технологические параметры и результаты выплавки лигатуры даны в табл.1 ,2.

К преимуществам предлагаемого способа получени  лигатуры следует отнести также снижение расхода ферросилици  при одновременном уменьгае- . НИИ на один пор док содержани  кис- лорода и углерода в металле, резкое улучшение условий измельчени  лигатуры .

Дл  определени  стабильности ввода азота в сталь провели серит пла- вок стали 23Х ГС2МФЛ в индукционной печи с основной футеровкой. После проплавлени  шихты, раскислени  стали , доведени  расплава до заданного химического состава металл нагревали до и вводили лигатуру из р асчета ввода 0,015% азота. При проведении плавок 1-3,5-7,9- 1 ,1 3- 15,17-19,21-23 (табл.2) лигатуру вводили в печь емкостью кг. При сливе металла плавок 4,8,12,16,20,24 выплавленного в 150-кш1ограммовой индукционной печи, лигатуру загружали на дно 50-килограммового ковша и с одной плавки заливали 3 ковша.

Модифицированной сталью 23ХГС2МФЛ заливали керамические формы дл  изготовлени  образцов и определени  механических свойств стали.

Стабильность внепечного ввода азота в сталь 23ХГС2МФЛ приведена в табл. 3 и 4. (в табл. 3 и 4 приведены средние значени  трех измерений ).

g 0

0 5

0

5

Ввод ллгптуры в печь, в основно ввод в сталь лигатуры, выплавленной по оптимальным вариантам технологии, позволил повысить усвоение азота до 98%, что при од-новременном увеличении его содержани  в стали снижает удельньш расход лигатуры.

Применение предлагаемого способа позволило также сократить три технологические операции при производстве лигатуры и снизить брак лить  стали 23ХГС2М Л по механическим .свойствам на 35-50% вследствие стабилизации структуры металла из-за более высокой стабильности ввода азота (в 4-8 раз) и его усвоение сталью (в 2,0-2,5 раза).

Claims (2)

1. .Формула изобретени 

   1 . Способ вьтлавки лигатуры на основе нитридообразующих металлов, включающий загрузку и расплавление железа и нитридообразующего металла , присадку нитридов, ферросилици  перед вьтуском и выдержку расплава, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  технологии производства лигатуры, снижени  ее расхода и повышени  стабильности ввод  азота в сталь, в качестве нитридообразующего металла используют ванадий и после расплавлени - железа с ванадием расплав раскисл ют алюминием из расчета получени  его в лигатуре 0,2-0,25%, после чего в Течение 70-80 мин ввод т нитриды при температуре расплава на 160-240 С выше температуры ликвидус, а ферросилиций ввод т в количестве 6-8 кг/т.
2. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что ванадгда и а от ввод т из расчета получени  в лигатуре их соотношени  {9-11 ):1.

   гм

   а

   сг s

   R ю «1

   (-

   1458410

   Таблица 3

   Расход лигатуры и ста15ильность ввода азота в ковш при выплавке стали 23ХГС2МФЛ