SU1749289A1 - Сплав дл раскислени и легировани стали - Google Patents

Abstract

Сплав дл  раскислени  и легировани  стали. Изобретение относитс  к производству ферросплавов и предназначено дл  раскислени  и легировани  коррозионно- стойких сталей типа 10Г2БД. Сплав содержит , мас.%1 10-25 ниоби , 3-10 алюмини , 3-8 кремни , 8-15 титана, 17-35 меди и остальное - железо. При ковшевом легировании стали предлагаемым сплавом усвоени.е ниоби  составл ет 92-96%, титана - 45- 51%, при этом у обработанной стали 7т 455-475 МПа и а в - 545-595 МПа . 2 табл

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , а именно к производству ферросплавов ,

Известен сплав дл  легировани  стали , содержащий мас.%:

Алюминий10-24

Кремний0,1-5

Титан0,1-10

Ниобий20-40

Медь0,1-5

Цирконий0,5-5

ЖелезоОстальное

Недостатком сплава  вл етс  то, что его использование не позвол ет повысить усвоение сталью легирующих элементов, например ниоби  и титана, вследствие довольно высокой температуры плавлени  сплава и его низкой плотности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  сплав дл  раскислени  и легировани  стали, содержащей, мас.%:.

Алюминий25-60

Ниобий15-50

Кремний0,1-15

Медь0,1-15

Титан0,1-10

Углерод0,01-2

ЖелезоОстальное

Этот сплав может примен тьс  дл  комплексного раскислени  и легировани  сталей ниобием и алюминием.

Недостатком сплава  вл етс  высокое содержание в нем алюмини , вследствие чего сплав имеет пониженную по сравнению с жидкой сталью плотность (до 5,8 г/см3), что не способствует высокому усвоению ниоби  и титана, а это не позвол ет достичь высоких прочностных характеристик стали.

Целью изобретени   вл етс  повышение прочностных характеристик при сохранении пластичности стали и увеличение степени усвоени  ниоби  и титана

vj Ю КЭ 00 Ю

Поставленна  цель достигаетс  тем, что сплав дл  раскислени  и легировани  стали, содержащий ниобий, алюминий, кремний, титан, медь и железо, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Ниобий10-25.

Алюминий3-10

Кремний3-8

Титан8-15

Медь17-35

ЖелезоОстальное

При выбранном соотношении компонентов плотность сплава составл ет 7,0-7,8 г/см3, т.е. приближаетс  к плотности жидкой стали, а температура плавлени  сплава 1350-1400°С. Это позвол ет использовать сплав дл  ковшевого раскислени  и легировани . Данный сплав находитс  в объеме жидкой стали, что предотвратит окисление легирующих элементов за счет атмосферы и шлака.

Медь повышает коррозионную стойкость стали и увеличивает ее прочность за счет дисперсного твердени . С присадками предлагаемого сплава в сталь вводитс  0,03-0,14 мас.% меди, что при выплавке сталей с повышенной атмосферной коррозионной стойкостью типа 10Г2БД (содержащих 0,15-0,30 мас.% меди) позволит отказатьс  от дополнительных присадок меди, поскольку ее остаточное содержание в стали перед раскислением и легированием составл ет 0,04-0,12 мас.%.

В результате микродобавок ниоби  и титана в стал х образуютс  их карбиды и карбонитриды, которые вызывают измельчение зерна и повышение прочности. Алюминий раскисл ет сталь, а также в результате образовани  дисперсных нитридов  вл етс  эффективным регул тором величины зерна, преп тствует старению и может оказывать положительное вли ние на хладостойкрсть стали. Кремний  вл етс  раскислителем стали.

Сплавы выплавл ют в крупнолабор а- торной дуговой печи с мощностью трансформатора 100 кВА, 8 качестве шихтовых материалов используют ниобиевый концентрат состава, мас.%:

Nb20539; SI02 12; ТЮз 8; Zr02 4; MgO 3; CaO 24; металлоотходы состава, мас.%: Nb 20%; Ti 20%; Си остальное; железорудные окатыши (РезОз - 96 мас.%); алюминий и известь.

Шихту загружают в печь, расплавл ют и выдерживают в расплавленном виде в течение 20-30 мин. Полученный расплав выпускают в изложницу. После остывани 

расплава металл отдел ют от шлака, чист т

и отбирают пробы дл  химического анализа.

Верхний предел содержани  ниоби 

(25%) обусловлен температурой плавлени 

сплава, С увеличением содержани  ниоби  (более 25 мас.%) температура плавлени  сплава значительно повышаетс , снижа  эффект ковшевого легировани . Врем  растворени  сплава в стали увеличиваетс .

Уменьшаетс  усвоение ниоби  и других легирующих элементов, ухудшаютс  прочностные характеристики стали.

Содержание ниоби  менее 10 мас.% увеличивает удельный расход сплава дл  легировани  стали, что существенно ухудшает тепловой баланс процесса легировани , снижает усвоение легирующих элементов, а следовательно, и прочностные свойства стали .

При выплавке сплава повышение содержани  меди (более 35 мас.%) приводит к ее сегрегации, а также к резкому ухудшению дробимости сплава.

Снижение содержани  меди в сплаве

(менее 17 мас.%) не позвол ет получить сплав с оптимальной плотностью, что отрицательно сказываетс  на усвоении элементов сплава при легировании и на прочностные характеристики стали.

Исследовани ми установлено, что в сплавах со значительным содержанием меди (более 15 мас.%) присутствие 3-8 мас.% кремни  способствует улучшению дробимости сплава. Превышение содержани  кремни  в сплаве (более 8 мае %) не приводит к дальнейшему улучшению дробимости Содержание кремни  менее 3 мас.% отрицательно сказываетс  на раскисл ющей способности сплава.

Содержание титана в сплаве более 15 мас.% приводит при легировании стали к ухудшению ее ударной в зкости и пластичности .

При содержании титана в сплаве менее

8 мае. % эффективность раскислени  снижаетс , что требует дополнительных присадок ферротитана.

При содержании в стали более 0,001 мас.% алюмини  улучшаетс  хладостой кость стали. При легировании стали сплавом , содержащим менее 3 мас.% алюмини , его содержание в стали получаетс  менее 0,001 мас.%, что ухудшает хладостойкость стали.

5 Легирование стали сплавом, содержащим более 10 мас.% алюмини , не приводит к дальнейшему улучшению хладостойкое™ Полученные сплавы (таб .1) испытыва- , ют при раскислении и легировании стали,

выплавленной в индукционной печи емкостью 60 кг.

Раскисление и легирование осуществл ют в ковше при выпуске стали из печи присадками силикомарганца, алюмини  и ниобиевого сплава. Сталь разливают на 10- килограммовые слитки,которые прокатывают в пластины толщиной 10,5 мм. Из пластин изготавливают образцы дл  испытани  механических свойств.

Примеры использовани  сплавов дл  раскислени  и легировани  приведены в табл.2.

Анализ полученных результатов позвол ет сделать вывод о том, что использование предлагаемого сплава в сравнении с прототипом обеспечивает повышение предела текучести стали на 8%, временное сопротивление разрыву на 12%; причем пластичность и ударна  в зкость остаютс  на прежнем уровне. Усвоение ниоби  увеличилось на 6%, титана - на 21 %.

0

5

0

Применение проката из стали, выплавленной с использованием предлагаемого сплава дл  раскислени  и легировани , позволит сократить расход металла на 8% за счет большей прочности.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Сплав дл  раскислени  и легировани  стали, содержащий ниобий, алюминий, кремний, медь, титан и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  прочностных характеристик при сохранении пластичности стали и увеличени  степени усвоени  ниоби  и титана, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

   Ниобий10-25

   Алюминий3-10

   Кремний3-8

   Титан8-15

   Медь 17-35

   ЖелезоОстальное

   Таблица 1

   Таблица2