SU1713941A1

SU1713941A1 - Способ выплавки низколегированной азотсодержащей стали

Info

Publication number: SU1713941A1
Application number: SU874247483A
Authority: SU
Inventors: Владимир Юрьевич Дешин; Зиновий Иудович Итин; Георгий Николаевич Плотников; Николай Васильевич Шерстнев
Original assignee: Производственное объединение "Уралмаш"
Priority date: 1987-04-06
Filing date: 1987-04-06
Publication date: 1992-02-23

Abstract

Изо!бретенйе относитс к металлургии, конкретнее к производству азотсодерх^а-щих литейных и конструкционных сталей. Цель изобретени - повышение степени усвоени азрта. снижение брака по газовым раковинам и себестоимости стали. В металле перед введение)^ азота создаетс необходима концентраци нитридообра- зующих элементов - ванади и хрома (содержание хрома желательно не менее 0,4%). Ванадийсодержащий сплав из расчета получени в стали 60-70% заданного содержани ванади ввод т в печь за 15-25 мин до выпуска, а сплав нитрида ванади с железом ;при содержании VN 40-55% в количестве 0.7-1.5 кг/Т подают в ковш совместно с алюминием в количестве 0.5-0.8 кг/т. 2 табл.V:И|С' Изобретение относитс к металлургии, конкретнее к производству азотсодержащих литейных и конструкционных сталей. у -Целью изобретени вл етс повышение степен1*|усвоени азота, снижение брака по газовым раковинам и се61естоимости''стали.',.-i^ "'••.',. ^' • • ,'..-•• ••-• '' , - ''.•'•'•;: '•:;•;, •} Дл повышени степени усвоени азо- ;та, который в насто щее врем вл етс До- •рогосто щим легирующим материалр?:^, дороже ванади , а также предотвращени брака по газовым раковинам в металле пе^ ред введением азота создаетс необходима концентраци нитридообразующих :элементов - ванади и хрома, причем лучшие результаты получаютс ;в случае вы- •плавки сталей с содержанием хрома кё ; менее 0,4%. Менее 60% заданного содер- гжани ванади недостаточно дл св зыва- Гни растворенного в металле остаточногоазота, концентраци которого в низколегированных стал х мржет достигать 0,012% и. кроме того, падает усвоение азота за счет большого количества ковшевых присадок; более 70% ванади вводить нецелесообразно в цел х предотвращени карбидообразо- вани и возрастани себестоимости легировани . В качестве нитридообразую- щих злёмеНтов не случайно выбраны ванадий; и хром. Более пррчные нитриды образуют в металле отдельные нерастворимые фазы» а менее прочные разлагаютс при легировании с выделением азота в атмосферу. Врем присадки феррованади и феррохрома определ етс технологическими особенност ми их растворени в элект- ррстали. Присадка этих ферросплаврв менее чем за 15 мин до выпуска приводит к неполному их растворению, потер м, ликвации и отклонени м от заданного анализаW Ю |s^

Description

(имеютс в виду низколегированные стали). Присадка более чем за 25 мин до выпуска приводит к повышенному угару легирующих элементов, т. к., с одной стороны, металл в это врем недостаточно раскислен, одру- 5 гой,длительна выдержка под дугой также увеличивает угар..

Важным отличительным признаком изобретени вл етс использование йе твер- : дых растворов в металле, а нитрида .10 ванади , близкого к стехиометрическому составу, что обеспечивает низкий удельный расход азотированного ферросплава, так как содержание азота В нем достигает малуЮ степень диссоциации нйт- 15 рида ванади (не более 10%) и благодар зтому высокую; степень усвоени азота до 90%; св занный Б нитриды азот не вЫдел етс в металле в процессе кристаллизации, поэтому газовые раковины не образуютс ; 20 возможность Ькончётельного раскислени металла в ковше алк минием. так как в случае использовани нитрида ванади образованиа нитридов алюмини в стали практ ически не происходит (не более 10% 25 азота св зано в нитриды алюмини ).

Дл лучшего растворени в ковше б качестве азотсодержащего материала вз т не чистый нитрид ванади , имеющий температуру плавлени 2050°С, а сплав его с желе- 30 зом, температура плавлени которого 1600 -1700fC. Содержание VN в сплаве мен§е 40% нецелесообразно. Так как неоправданно увеличиваетс количество присаживаемого в ковш и не имеющего 35 внутрейнёго тепла материала, что приводит к переохлаждению; металла и уменьшению степени усвоени азота. Увеличение концентрации VNe сплаве выше 55% г }3иводйт к повышению его температуры плавлени и 40 снижению степени усвоени ванади .

0,7кг азотсодержащего сплава обесп ечивает ввод в металл,не MeHeepi005% азотэ, в сумме с остаточным его содержаниегу (0.007-0,008%) это составит 6.012-).013%, 45 что вл етс нижним пределом его содерг жани в азотсодержащих низколегированных стал х. 1,5 кг сплава на 1 т стали в сумме с остаточнымазотом 0,025% его содержани , что вл етс верхним пределом 50 содержани азота. Более высока концентраци азота приводит к по влению газовых раковин и пористости.

Снижение отношени /УМ/А} до 0,5 приводит к увеличению количества алюмини в 55 стали. Количество алюмини , вводимого в ковш, в большинстве случаев не может превышатьО .8 кг/т во избежание трещинообразовани . Если VM/A 1,2 то снижаетс степень усвоени азота, растет газова пористость . Предлагаемое соотношение регулирует количество вводимого алюмини , что обеспечивает как отсутствиев металле газовой пористости; так и отсутствие трещин.

Опытны е плавки стали 14ХМАФЛ по известному и по предлагаемому способам проводили в 50 кг индукционной печи по различным вариантам. В процессе плавок отливали трефовидные пробы дл определени механических свойств стали, а также слитки диаметром 300 мм и высотой 400 мм, которые разрезали и исследовали на предмет обнаружени газовых раковин. В табл. 1 приведэн хм мйческий состав используемь1х фер росплавов.

Плавку 1 согласна известному способу проводили следующим образом. После расплавлени шихты, чистой по фосфору и сере, в расплав ввели расчетное количество ферромарганца , фе эрохрома и ферромолибдена , затем алюминий 0,3 кг/т и силикоцерий 1 кг/т,заТем соBiMecTHO феррованадий 2.7 Kf/T и силикоцирконий 1 .S кг/т, а Г1осл0 их проплаалени азотированный феррохром ФХН 20010 кг/т. В ковш привыг1уске Металла ввели ферробор кг/т и силико1 аль ,.ций,0.85 кг/т.;;,;,;;. .;;; /;-.-. г . :.. ;V .Плавки 2-1:2 по предлагаемому способу проводили следуюЩ 1м образом. После j acплавлени шихты в расплав вводили ферросилиций и расчета на 0;3% кремни , затем ферромарганец и ферромолибден в расчетном колйчестве(дл получени в металле 0,,70% марганца и 0,1-0,2% молийцена ), затем,за 15-25 мин до выпуска, в печь вводили феррохром из расчета получени 0,9-1.2% хрома совместно с, феррованадием в количестве 1, кг/т, а в ковш подавали спл а в железа с Н итрИдом ва и ади п ри содержании шследнего 4Q,48 и 55% совместно с алкэминием в количестве соответственно 0,5-2,0 кг/т и 0,5т-0.8 кг/т (60-70% у в печь, остальное в ковш с FeVN).

Результаты плавок приведены в табл. 2.

Пластичность и ударна в зкость стали, выплавленной по предлагаемому способу, на 20% выше, чём у стали, выплавленной по способу-прототипу.

Использование нитридов ванади позволило исключить образование газовых раковин , в то врем как слиток из стали, выплавленный rio способу-прототипу, имел небольшое количество газовых раковин, Раковины образуютс также при введении FeVN в количестве, превышающем 40.0% от общего количества ванади , так как частичное разложение нитридов ванади приводит к по влению в металле сверхравновесного количества азота выдел ющегос при кристаллизации в виде пузырьков.

Суммарный расход ферросплавов уменьшилс в среднем на 4.3 кг/т стали.

Уменьшение и увеличение отношени VN/AI относительно за вл емых пределов приводит к падению мех,анических свойств металла.

Таким образом, предлагаемый описываемый способ выплавки низколегированной азотсодержащий стали обладает более высоким комплексом свойств по сравнению с прототипом.

Формул а изо б ре тени : Способ выплавки низколегированной азотсодержащей стали, включающий расплавление шихты, окислительный и восстановительный периоды, легирование ванадием , хромом и азотом, окончательное раскисление алюминием в ковше, о т л и ч аю щ и и с тем, что, с целью повышени степени усвоени азота, снижени брака по газовым раковинам и себестоимости стали, легирование ванадием в печи производ т из расчета получени в стали 60-70% заданного содержани ванади , а остальное количество ванади и азот ввод т в ковш в виде сплава нитрида ванади с железом при содержании первого 40-55%, причем соотношение VN/Af поддерживают в пределах 0,55-1,1.

Claims

Формулаизобретения

Способ выплавки низколегированной азотсодержащей стали, включающий расплавление шихты, г окислительный и восстановительный периоды, легирование ванадием, хромом и азотом, окончательное раскисление алюминием в ковше, о т личаιό щ и. й с я тем, что, с целью повышения степени усвоения азота, снижения брака по газовым раковинам и себестоимости стали, легирование ванадием в печи производят из расчета получения в стали 60-70% заданно10 го содержания ванадия, а остальное количество ванадия и азот вводят в ковш в виде сплава нитрида ванадия с железом при содержании первого 40-55%, причем соотношение VN/AI поддерживают в пределах 15 0,55-1,1.

Т_а_<Г njjjj j

. «* Наименование ферро- Содержание элементов, % .пп сплава м марка ------- Г— Г--- ...----- Г----- г~— г-——— м РЗН .Σ... Са ⁵¹ л:.„. : Г . Алюминий А7 99,7 - .. 0,16 0,16 -2 Феррованадий ФВВЗВС . 0,5 - - Я. - - з,о 58,5 ' J·... . Смликоцермй 1.0 25 - - 2.0 60,0 12,0 4 Силихоциркожй 5.0 - 15.0 - - 60,0 20,0 $ Феррохром ФХ006 0,3 - 65 •‘г - - - Ъ5 32,2 6 Феррохром азотированный ФХН200 65 ·_- - - 1,0 22,0 2,0 7 . Ферробор W-2 10 8 *· - 10,0 62,0 . 8 Смлихемалъций СК15 1,0 - - .. 7 . / 15,0 ··. 60,0 24,0 - ' 9 - Нитрид ванадия FeVHl _ . · · - - 40,0 2,0 58,0 - «0 ?eW2 - - - · - ' - - 50,0 2,0 5«,0 - 11 УеТО - - - - - . 55,0 2,0 43,0 · 12 ферромарганец ΦΜ»Ί.5' - - . - - - . - · 2,5 11,0 №>85 13 ферромолибден «Но 60 . - - - - ' - ' - 0,8 38,0 Но-60

Ί

t 4 • « 1 k ? и в: х | о х ς 1 X X Ф г I . 1 X Ф ь . * 1 о α ν 4t C4I ь о Ис ( 1 и а н СП 1Л 00 04 UTV 04 р4 U4 4*4 ' U4 1 φι Ф х ·4. СП ч£> кО СП ко со *4 г— '04 СП к© | (О U Ю' * ·. а А А А А А. ( ! =Л Ф ф >» <*4 04 04 04 04 04 04 04 04 ·— -4 04 04 ц а *— W *- *— т— *— V— I и 1 1 qi ф X X X к •х 1 X 3 X У | 101 У CD Ш q I 1 X 0 О k и 1* ΦΙ ц- <·) х О a I 1 н· ф ф ф ф о I X и аде С» X 04 04 ·— ·— 04 04 04 0*4 04 *». <*Ч » 9 f * ос де 1 | 1 л X 1 1 » X X * 1 t ф ф ф I 1 с о ь I - 1 ф CD о I | 1 W и « кф -4 m М4 -4* О со 0*4 СО UY «4* <Ъ 1 о X Ф 1 п* оо op со со со °5 о С*- Г*Ч со со 0*» 1 1 1 о 1 1 1 со ш π* -4 мч ко Ш 1Л КО гч 04 мч *4* Г 1 1 1 | 1 1 ф 1 о о о о о о о © О о о о О 1 X I г - * • А | 1 1 X ф де ί 1 1 о о о © о о о о о о о о © t 1 | f •м * < t I о. X 1 кФ ** СП о 04 о о 04 о кЛ 04 «4* t I 1 ф г* со г** 04 СП со со 00 со <л со СО I ч «5 1 о о о о о о о о о О- © о о l· о к I· А А 1 1 -Ц. -« t г* о о о. о о о <5 о о о © о © о 1 1 i '1 U4 U4 LTt о о W4 1Л мч <74 |Ч I 1 •4* \0 ко кФ со W4 МЧ кФ Лф 40 мч to 1*4 I 1 гЧ « А * < 3 © о '.о о о о о о о о о О 0 1

υ о а 1~——¹ ........ ί де 1 со —1 1 ·. . t а < т*—- 1 ф ♦ tc 1 •е t X 1 1 со «X 1 ст 1 04 ф 1 о 1Л © о 1 ЬО X 1 МЧ Г-. X 1 CD ф 1 ' А А и 1 Ф о г сч А- **

1 1 1 1 1 t г f 1 > >. · J0 4 4 ич О 4 4 у У У ' «4 А-» . Ch У у. ф. ф А *' «ь .ф . ф с с с О . «а. О с -с а. а 9ύ' « « t. л а > > >. Я 3 Л g > де де де де ‘•ы. де де де о U4 о о В ш о о со ко кф г** > о © . · • ‘ » • « • « « • - е о ·*- 04 0*4 •if. *Л © со σι

*- С учетом остаточного (равновесного) содержания азота (после расплавления металла), которое во всех Случаях было равно 0,007$ ** - Стоимость ! кг,ФХН 2 (прейскурант 02-05) составляет 0-53 руб. ФЗ<>38-3-50 руб., ФТиЗО-0-82 руб.

А1 - 0-60 руб., FeVN соответственно 2-59, 2-96, 3-^8, 4-07 и руб.

** - дополнительно 7 кг феррохрома ФХ025 по цене 0-46 руб/кг.