SU1696492A1 - Способ производства непрерывно-литой подшипниковой стали - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии . Цель изобретени  - повышение качества стали за счет снижени  загр зненности неметаллическими включени ми, улучшение макро- и микроструктуры и Изобретение относитс  к сталеплавильному производству. Цель изобретени  - повышение качества стали за счет снижени  загр зненности неметаллическими включени ми и улучшение макро- и микроструктуры, снижение брака металла. Уравнением А 0,4-0.1 SI (1) предусматриваетс  снижение концентрации алюмини  с ростом концентрации кремни  в уменьшение брака. Новым в данном способе  вл етс  то, что концентрацию алюмини  корректируют при внепечной обработке в зависимости от концентрации кремни  по уравнению AI 0,04-0,1 Si. Замер ют температуру Тм металла, определ ют его перегрев AtcK tM - хл над температурой ликвидус ь. Корректируют величину этого перегрева путем повторной продувки аргоном или электродугового обогрева так, что Ate AtnK+At, , где A tcK перегрев металла в сталеразливочном ковше над температурой ликвидус после корректировани , °С; A W - расчетный перегрев над температурой ликвидус в промежуточном ковше в середине разливки, °С; AI, Si - концентраци  алюмини  и кремни  соответственно в ме-.лле, мас.%: At- расчетна  разность между температурами металла в сталеразливочном ковше после корректировани  и в промежуточном ковше в середине разливки, °С. Причем At определ ют экспериментально дл  конкретных условий производства. 1 табл. Ё стали и наоборот. Такое соотношение обеспечивает посто нство содержани  растворенного кислорода в стали и стабильно низкий уровень ее загр зненности оксидными неметаллическими включени ми. Уменьшение концентрации алюмини  по сравнению с рекомендуемым по уравнению

Description

силикатного типа. В случае увеличени  концентрации алюмини  по сравнению с допускаемой уравнением (1) наблюдаетс  рост количества глиноземистых неметаллических включений, особенно крупных. Это св зано с тем, что, несмотр  на прин тие мер по защите металла от вторичного окислени  при непрерывной разливке, на практике , как правило не удаетс  полностью предотвратить поступление в металл кислорода из воздухаКрометого , повышенна  концентраци  алюмини  в стали приводит к зарастанию сталеразливочных и погружных стаканов вследствие отложени  гли.шземмстых включений на их внутренних стенках, что ухудшает разливаемость стали, из-за чего увеличиваетс  брак, и способствует ее дополнительному загр знению глиноземистыми неметаллическими включени ми при разрушении струей металла указанных отложений и попадание их в кристаллизатор. Концентрации кремни  и алюмини  в стали легко корректируютс  в ходе внепечной обработки стали.

Температура neperpeisa металла подлинней ликвидус  вл етс  важнейшим технологическим параметром, определ ющим качество стали. В предлагаемом способе величина указанного перегрева в сталеразли- вочном и промежуточном ковшах св зана с концентрацией алюмини  в стали пр молинейными зависимост ми по уравнени м

+ At;(2)

„ . (3)

С увеличением (уменьшением) концентрации алюми ш  в стали должен увеличиватьс  (уменьшатьс ) перегрев металла. Уравнени  (2) и (3) не допускают возможности пониженных значений перегрева при относительно высокой концентрации алюмини  в стали, Следствием такого неблагопри тного соотношени   вл етс  увеличение загр зненности стали неметаллическими включени ми. Это происходит потому, что образующиес  в стали включени  на основе алюмини  имеют неблагопри тные услови  дл  всплывани  из расплава, так как Сталь с пониженной температурой и повышенным содержанием глиноземистых включений имеет повышенную в зкость. Вместе с тем увеличение перегрева по сравнению с определ емыми уравнени ми (2) и (3) приводит к получению литых заготовок и проката из них с неудовлетворительной макро- и микроструктурой вследствие значительного развити  при повышенных температурах усадочных и ликвационных  влений при кристаллизации стали, Кроме

того, выбор перегрева в соответствии с уравнени ми (2) и (3) обеспечивает улучшение разливаемости стали и, как следствие, снижение брака из-за уменьшени  веро тности зарастани  стаканов в ходе разливки. Соотношени  (1}-(3) определены на основании обработки экспериментального материала дл  стали ШХ15.

Температуру металла корректируют в

ста л е разливом ном ковше путем продувки аргоном или электродугового обогрева. Корректировку прекращают при достижении в сталеразливочиом ковше температуры металла , °С:

tCK +AtnK+At

Чтобы определить эту температуру, необходимо заранее знать температуру ликвидус т,л, ожидаемый перегрев над температурой ликвидус в промежуточном ковше МНЛЗ, а также ожидаемое снижение температуры металла от сталеразливочно- го до промежуточного ковша.

Температуру ликвидус определ ют по результатам химанализа пробы металла,

отобранной из ковша перед началом корректировки температуры по известной зависимости

гл 1r39--88C-8Si-5Mn-1,5Cr-4Ni-5Cu- 25S-3QP,

гдеО, SI, Mi , 1 Ni, Си, S, Р-концентраци  соответственно углерода, кремни  и т.д. в металле, мас.%.

Величину Агпкпоедел ют заранее расчетным путем по уравнению (3).

Величина At также известна заранее и зависит от конкретных условий производства . Экспериментальные данные показали, что величину At можно принимать за посто нную с достаточной степенью точности

при выполнении следующих условий: поверхность металла и шлака в сталеразли- вочном и промежуточном ковшах утепл ют теплоизолирующей смесью, а ковш закрывают футерованными крышками; струю металла , вытекающую из сталеразливочного ковша в промежуточный, защищают огнеупорной трубой; температуру металла в промежуточном ковше (и, следовательно, Atnx) считают представительной в том случае, если устанавливаетс  стационарный теплоот- вод от жидкого металла к футеровке, броне промковша и далее к окружающей среде, поэтому дл  экспериментального определени  величины лучше всего использовать результаты замера температуры металла в промковше в середине разливки плавки; выдержка металла в стал е разливочном ковше от конца корректировки температуры до начала разливки не должна превышать 30

мин, в этом случае колебани  потерь тепла металлом в сталеразливочном ковше практически не вли ют на величину At.Это подтверждаетс  экспериментальными данными, представленными в табли- це. Из этих данных следует, что величину At можно считать посто нной и равной 50°С, при этом ошибка составл ет +2°С, т.е. не превышает погрешности термопары. В других услови х величина At может быть другой. Благодар  посто нству величины At фактический перегрев металла в промежуточном ковше At практически не отличаетс  от вычисленного по формуле (3).

По предлагаемому способу выплавл ют п ть плавок стали марки ШХ15, на которых содержание кремни  колеблетс  в пределах 0,17-0,37%, алюмини  0,003-0,23%, расчетный перегрев в промежуточном ковше над линией ликвидус 20-60°С. Этот пере- грев отличаетс  от фактического на величину , не превышающую ±2 ЛС, т.е. величину погрешности измерени  (плавки 1-5). Металл разливают на литые заготовки сечением 300x360 мм, которые прокатывают на трубную заготовку (А 120 мм. Качество металла оценивают в трубной заготовке. Плавки отличаютс  стабильностью качественных показателей: загр зненность заготовки оксидными включени ми колеблетс  в узких пределах (1,5-1,9 балла) и в среднем составл ет 1,7 балла (по ГОСТне более 3 балла), центральна  пористость колеблетс  также в узких пределах (1,5-1,9 балла) и в среднем составл ет 1,7 балла (по ГОСТ не более 3 балла), центральна  пористость колеблетс  также в узких пределах 1,8-2,2 балла и составл ет в среднем 1,9 балла (по ГОСТ не более 3 ба ла)}карбидна  ликваци  в среднем составл ет 1,7 балла (по ГОСТ не более 3 балла). На всех п ти плавках шлаковые включени  отсутствуют, образцы с выпадами, т.е. с баллами выше допустимых по ГОСТ, также отсутствуют. Таким образом, плавки имеют низкий уро- вень загр зненности оксидами, хорошую макро-и микроструктуру, шлаковые включени  отсутствуют.

Дл  доказательства существенности количественных зависимостей (1)-(3) и вход - щих в эти уравнени  коэффициентов (0,04; 0,1; 2000,14, At) провод т дополнительно серию из семи плавок предлагаемым спосо- бом (плавки 31-35, 27-28) с отклонени ми величин коэффициентов от предлагаемых в меньшую или большую сторону. При этом, как видно из таблицы, разброс среднего балла по оксидным включени м становитс  больше (1,5-3,3) при увеличении в среднем

с 1,7 до 2,6 балла, причем на всех плавках по вл ютс  образцы с баллами выше допустимых по ГОСТ. Аналогична  картина наблюдаетс  также по центральной пористости и карбидной ликвации (т.е. макро- и микроструктуре). Кроме того, на трех плавках обнаруживаютс  шлаковые включени . При больших отклонени х фактического перегрева металла At от предложенного At (плавки 27-28) металл сильно загр знен неметаллическими включени ми из-за длительной выдержки металла в ковше перед разливкой.

Все это указывает на существенность количественных зависимостей (1НЗ). Использование предложенного способа позвол ет стабилизировать качество металла, устранить выпады из-за несоответстви  требовани м ГОСТ, снизить брак металла не менее чем на 1%.

Пример. Выплавку .производ т в 150-тонной дуговой электропечи. Металлическа  часть шихты состоит из 35 т стального лома и 125 т металлизированных окатьиией, загружаемых в печь непрерывно по ходу плавлени  шихты. Одновременно с окатышами в печь присаживают известь в количестве до 15т. Шлак периода плавлени  спускают самотеком. После удалени  шлака в печь присаживают 300 кг 65%-ного ферросилици  и 3000 кг углеродистого феррохрома марки ФХ800. Температура металла на выпуске 1680°С. При выпуске осуществл ют частично отсечку печного шлака, так что толщина шлзка в ковше составл ет 200 мм. По ходу выпуска металла в ковш присаживают 400 кг ферромарганца марки ФМн75, 450 кг 65%-ного ферросилици , 90 кг чушкового алюмини , 1200 кг извести , 200 кг плавикового шпата. Металл выпускают в сталеразливочный ковш, футерованный высокоглиноземистым кирпичом, содержащим 75% AlaOa.

Дл  усреднени  по химсоставу и температуре металл в ковше продувают аргоном через погружную форму в течение 5 мин с расходом 50 м /ч. Отбирают из ковша пробу металла на полный химсостав, результаты анализа пробы, %:

С 0,94; Si 0,23; Мп 0,30; Сг 1,35; Ni 0.06; Си 0,05; Р 0,010; S 0,010; AI 0,015.

Ковш с металлом подают на порционный вакууматор, где вайуумируют в течение 50 циклов. В процесе вакуумировани  корректируют содержание углерода и кремни  в стали путем присадки из бункера в вакуумную камеру 100 кг науглероживател  и 120 кг 65%-ного ферросилици . После вакуумировани  отбирают пробу металла и замер ют температуру. Результаты анализа пробы,

%:

С 0,96; Si 0,27; Мп 0,30; С г 1,35; N 0,06; Си

0,05; S 0,008; Р 0,011; AI 0,010.

Результаты замера температуры после вакуумировани  1560°С. Определ ют температуру ликвидус металла по формуле тл 1539-88 0,96-8.0,27-5«0,30-1,5 1,35-4 0,,05-25 0,0,008-30.0,011 1448°С.

Определ ют.требуемую концентрацию алюмини  в стали:

AI 0,04 - 0,10,27 0,013%.

Необходимо ввести дополнительное количество алюмини  в металл 0,013-0,010 0,003% А1, где0,010-концентраци  алюмини  в последней пробе. Недостающие 0,003% AI ввод т в металл в виде алюминиевой проволоки с помощью трайб-аппарата. Количество алюмини  в виде проволоки:

145000 0,003 1П Ј Ю кг на ковш;

Где 145000 - масса металла в ковше, кг;

0,5 - коэффициент угара алюмини  (при введении проволоки этот угар очень стаби- лен).

Расчетный перегрев металла в промежуточном ковше: Д tnK 2000 AI + 14 2000Ю.013.+ 14 40°С.

Требуемый перегрев над температурой ликвидус металла в сталеразливочном ковше:

AtcK А1пк + At 40 + 50 90°С, где At 50°C.

Требуема  температура металла в ста- леразливочном ковше в конце корректировки после внепечной обработки:

1ск tj, + А 1ск 1448 + 90 1538°С.

Фактическа  температура металла после вакуумировани  составл ет 1560°С. По- этому дл  понижени  температуры металла до 1538°С осуществл ют продувку аргоном; при этом температура металла замер етс  непрерывно термопарой. В момент достижени  температуры металла 1538°С продув- ка прекращаетс . Если бы температура металла оказалась ниже 1538°С, то производили бы, наоборот, электродуговой нагрев металла с электромагнитным перемешиванием. Все требуемые расчеты осуществл ют на ЭВМ.

. После продувки аргоном зеркало шлака засыпают теплоизолирующей смесью, а ковш с металлом накрывают футерованной крышкой и подают на МНЛЗ.

Разливку начинают через 20 мин после Окончани  корректировки температуры металла . Разливку производ т на четырех- ручьевой МНЛЗ на литые заготовки

сечением 300 х 360 мм. На зеркало металла в промежуточном ковше и в кристаллизаторе засыпают шлакообразную смесь. Промежуточный ковш закрывают футерованной крышкой. Струю металла на участке стале- разливочный ковш - промежуточный ковш защищают огнеупорной трубой. Металл в кристаллизатор подают через погружной стакан под уровень шлака с заглублением в металл на 100 мм. Скорость разливки составл ет 0,5 м/мин. В защитную трубу, погружной стакан и под крышку промковша подают аргон. В середине разливки замер ют температуру металла в промковше, котора  составл ет 1486°С, а перегрев над температурой ликвидус равен 38°С против 40°С по расчету. Таким образом, расчетное значение перегрева металла в промковше имеет хорошее совпадение с фактическим: ошибка находитс  в пределах погрешности измерени  температуры (+2°С).

Полученные литье заготовки прокатывают на стане 700 на трубную заготовку 0120 мм, в процессе прокатки отбирают поперечные темплеты. Оценку качества металла производ т по ГОСТ по стандартным шкалам в баллах: загр зненность неметаллическими оксидными включени ми составл ет в среднем 1,7 балла, центральна  пористость и к,(, бидна  ликваци  соответственно 1,9 и 1,5 балла против не более 3,0 балла по ГОСТ. По этим показател м на отдельных образцах выпадов выше норм ГОСТ нет. Шлаковые включени  отсутствуют, металл имеет высокую чистоту по неметаллическим включени м, удовлетворительную макро- и микроструктуру. Брак металла отсутствует.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ производства непрерывно-литой подшипниковой стали, включающий выплавку в печи с раскислением кремнием, выпуск с частичным раскислением алюминием , продувку аргоном, вакуумирование, корректирование химического состава и температуры металла, разливку на машине непрерывного лить  заготовок с защитой металла от вторичного окислени  и утеплением поверхности металла и шлака в стале- разливочном и промежуточном ковшах теплоизолирующей смесью и футерованными крышками, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества стали за счет снижени  загр зненности неметаллическими включени ми, улучшени  макро- и микроструктуры, уменьшени  брака, после продувки аргоном и вакуумировани  определ ют содержание в металле алюмини  и кремни  и провод т окончательное раскисление алюминием в количестве AI 0,040 ,1 SI, no данным полного химсостава определ ют температуру 1л ликвидус металла, измер ют его температуру tM, определ ют перегрев ДЪК - tM - 1л над температурой ликвидус и корректируют величину этого перегрева путем повторной продувки аргоном или электродугового обогрева по соотношению

   AtcK-Atnic+At; .

   где Л 1ск перегрев металла в сталеразли вочном ковше над температурой ликвидус после корректировани , °С;

   AW - расчетный перегрев над температурой ликвидус в промежуточном ковше в середине разливки;

   A, концентраци  соответственно алюмини  и кремни  в металле, мас.%;

   At- посто нный коэффициент, принимаемый равным 50, и представл ющий расчетную разность между температурами металла в сталеразли вочном ковше после корректировани  и в промежуточном ковше в середине разливки, С.

   tiK - температура металла а стелеразливочном кош после внепечной обработки,°С;

   Фактический перегрев металла в промежуточном ковше над температурой ликвидус,УС;

   fttf - фактическа  разность между температурами металла в сталераэливочном ковше после корректировани  и в про- „межуточном коана а середине раалиеки,сС.

   Слева от косой черты средние из максимальных баллов, справа от косой черты - количество образцов,%: с баллом май допустимого по ГОСТ.