SU655725A1 - Способ выплавки быстрорежущих сталей - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , а именно к выплавке 6ыстроре;кущи;х сталей любого в дуговых и ИНВ.УКЦИОН.НЫК печах.

Способы выплавки специальных сталей с целью ул5 чилени  их пластичности предусматривают предварительное раскисление расплава aлю 5Иiiиeм перед .выпуском плавки с последующим мо дифицироваггием стали силикокальцнем в ковше во врем  слиза плавки 1J,

Известен способ раскислени  кальцием быстрорежущей стали, заключающийс  в TOt-.i, что быстрорежуа1у 0 стал получают путем вдувани  в жидкую сталь сплава кальци  (например, силикокальци } , затем металл подвергают циркул ционному вакуумирозанию, перемешиванию и быстрому затвердеванию 2, Рекомендуетс , чтобы силикокальций был в виде порошка, который ввод т с помощью газа-носител  на середину ковша вблизи сгго дна. Дл  поЕЫШ. степени усвоени  кальци  его вдувают в жидкую сталь совместно с углеродом (например, карбид кальци ) или, цветными металлаг.ш такими, как свинец, висмут, селен, сера, теллур и др, 3 или совместно с алю-, минием 4, причем количество кальЕкражеккое з кг ка одну тонну расллана, составл ет 0,125-6,67 от содержани  кислорода Б металле в момент присадки кальци .

Известным способегм Еыплаг5ки быстрорежущей стали с кальцием, п,рисуиц1 следующие недостатки:

- быстрорежущую сталь получают посредзстводм вдувани  кальци  в виде

0 порошкообразных сплавоз кальци  с кремнием, углеродом нли цветными металлами , что кепрнем еко дл  быстрорежущ , стале г, так как содержание кремни  в гог.овом металле согласно ГОСТ 5352-63 не должно превышать О,-40%, а на,пичг1е цветных металлов BOo6,tie ке предусмотрено;

- пр1 садка металлического кальци  в количестве 0,125-6,67 от содержани  кислорода в металле в момент присадки кальци  при температуре вьаае темперсзтуры ликЕидуса на 15-70 С не обеспечит необходимой концентрации остаточного содержани  кальци  ,в ме5 талле при условии выплавки в открытых дуговых и индукционных электропечах;

расход сальцир. Б пределах от 0,00075 кг/т до 0,020 кг/т при содержании кислорода в металле в среднем 0,0060 вес.% не может обеспечить длительного эффекта дегазации расплава парами кальци , так как его количество рассчитано на максимальное усвоение расплавом и избыточ на  концентраци  кальци  при минимальном его расходе отсутствует, а при максимальном - имеетс  в незначительном количестве. Известен также способ выплавки быстрорежущих сталей, заключающийс  в том, что металл дл  повышени  плас тичности и увеличени  выхода годног непосредственно перед выпуском плавки при температуре 1560-1600°С раскисл ют алюминием в количестве 0,3 кг/т при выплавке по заказам ГОСТ 5952-63 и в количестве 0,5 кг/т при выплавке по техническим услови м № 14-1-318-72 и дополнительно на струю металла при выпуске плавки при саживают кусковой силикокальций в количестве от 1,0 кг/т до 1,5 кг/т 5.. Однако присадка кускового алюмини  в количестве 0,3-0,5 кг/т непосредственно перед выпуском плавки в ковш без соответствующей выдержки расплава с алюминием не обеспечивает достаточно полного удалени  неметаллических включений и использование силйкокальци  как модификатора на струе Выливаемого металла в количестве 1,0-1,5 кг/т в недостаточной степени улучшают пластичность быстро режущих сталей. Это св зано с тем, что содержание кальци  в силикокальций составл ет всего 15-18%, а концентраци  кремни  и стали ограничена 0,40%, т.е. максимальное количество кальци , которое может быть внесено силикокальцием, составл ет около 0,20%, что  вно недостаточно из-за ВЫСОКОЙ активности кальци . Известен способ выплавки быстрорежущих сталей, при котором за 3 мин до выпуска плавки в мефалл ввод т алюминий в количестве 0,3 кг/т, при чем температура металла в ковше долж на быть в пределах 1530-1600 С дл  быстрорежущих сталей типа РбМБ и в пределах 1510-1540с дл  быстрорежу щих сталей, легированньвс кобальтом типа РбМБ К 5, Р9М4К8, Р12Ф2К8МЗ и д 6. Однако в последнее врем  резко и менилась структура выплавки . быстро режущих сталей. Вместо вольфрамосодержащих сталей получили широкое развитие молибденосодержащие стали, объем производства которых составл  ет в насто щее врем  более 80% от о щего производствабыстрорежущих ста лей в нашей стране. В св зи с этим наметилс  резкий дефицит ферромолиб на, вместо него начали широко приме н ть трехокись молибдена. Последн   присаживаетс  в шихту и приводит к Яереокислению расплавленного металла и насыщению подины печи кислородом . Присадка алюмини  з.а 3 мин до выпуска плавки в количестве 0,3 кг/т не обеспечивает получение рекомендуемого (0,020-0,045%) ос5таточного содержани  алюмини  в металле. Целью изобретени   вл етс  улучшение гор чей пластичности быстрорежущих сталей в интервале температур 1000-1200с . и повышение выхода годного кованной заготовки и сорта. Поставленна  цель достигаетс  тем, что алюминий ввод т в количестве 0,5-0,8 кг/т при температуре на 1520°С ниже температуры выпуска с последующей выдержкой в печи в течение 4-5МИН, затем плавку сливают в ковш с одновременным раскислением металлическим кальцием в количестве 1-2 кг/т, причем 50-60% кальци  присаживают на дно ковша перед выпуском плавки, а оставшуюс  часть присаживают на струю во врем  слива после наполнени  металлом одной третьей части ковша.Способ осуществл етс  следующим образом. Сначала производитс  максимальное удаление кислорода и неметаллических включений из расплава путем, присадки необходимого количества алю- мини  перед выпуском плавки. Расход алюмини  зависит от количества кислорода в расплаве, а последний определ етс  наличием окислителей в шихте. С целью ускорени  растворени  ферровольфрама и ферромолибдена в шихту добавл ют окалину быстрорежущих сталей или трехокись молибдена, количество которых определ етс  расходом тугоплавких ферросплавов и колеблетс  в пределах от 10 до 30 кг/т шихты. По мере возрастани  содержани  окислителей в шихте растет степень насыщени  подины окислами железа, которые в итоге определ ют концентрацию кислорода в металле перед выпуском плавки и в готовом сорте. Например, при выплавке быстрорежущей стали Р6М5. переплавом отходов без применени  окалины или трехокиси молибдена концентраци  кислорода перед выпуском : плавки составила 0,0083% и уменьшилась в результате присадки 0,3 кг/т алюмини  до 0,0063% в готовом сорте. Остаточное содержание алюмини  при этом составило 0,020%. Увеличение количества окислителей в шихте до 20 и 30 кг/т шихты приводит к повышению концентрации кислорода в металле перед выпуском плавки до 0,0098 и 0,0103%, в сорте до 0,0068 и 0,0071%, а остаточное содержание алюмини  в готовом металле уменьшаетс  до 0,016 и 0,010% соответственно. Таким образом, присадка алюмини  в количестве 0,3 кг/т с увеличением расхода окислителей в шихте до 30 кг/т R не может обеспечить требуемое содержание остаточного алюмини  в гото вом сорте. Рекомендуемые расходы алюмини  ил конечного раскислени  стали в печи п ред выпуском плавки,удовлетвор ющие услови м нашболее полного удалени  кислорода из металла и наличи  требу емого остаточного содержани  алюмини обосновываютс  следующими эксперимен тальными данными (см, табл. 1). Как видно из таблицы, минимальный и максимальный расход алюмини , обес печивающий гарантированное количеств остаточного алюмини  в пределах 0,020-0,045 вес.% должен колебатьс  от 0,3 кг/т при выплавке переплавом отходов без применени  окислителей до 0,8 кг/т при наличии в шихте 30 кг/т окалины быстрорежущей стали или трехокиси молибдена. Пр мыми опытами в производственных услови х установлено, что крупные первичные включени  продуктов раскислени  стали алюминием, содержащие около 97% глинозема в течение первых 3-5 минут удал ютс  из жидкой стали, вынос  с собой до 25% кислорода, первоначально содержащегос  в стали. Дальнейша  выдержка металла с алюминием перед выпуском плавки в ковш не рациональна . В св зи с этим длительность выдержки в печи раскисленного алюминие металла ограничена 3-5 мин. Однако при относительно высокой общей чистоте стали (например, при содержании остаточного алюмини  0,045% и концентрации кислорода 0,0040%) быстрорежуща  сталь не обладает еще высокой пластичностью в гор чем состо нии и выход годного не повышаетс .Это св зано с тем,что образующиес  в момент кристаллизации за счет уменьшени  растворимости кислорода кристаллические остроуголь ные включени  корунда или шпинели  вл ютс  концентраторами напр жений и очагами разрушени  металла в интер вале температур ковки (1000-1200с) Остроугольные включени  особенно опасны при приложении к заготов.1се больших мгновенных нагрузок, т.е. в услови х передела слитков быстрорежу щих сталей на ковочных молотах. Лучшей формой включений в литой стали  вл ютс  глобули, способные гасить возникающие в процессе деформации ме талла напр жени . Дальнейшее повышение пластичности быстрорежущей стали может быть получено в результате ком плексного раскислени  алюминием с последующим модифицированием металлическим кальцием, который способен при определенной концентрации образовывать округлые включени , взаме остроугольных, при этом существенно уменьшаетс  трещиночувствительность в гор чем состо нии. Присадка металлического кальци  в количестве от 1 до 2 кг/т рас5 плава позволила получить остаточное содержание кальци  в металле от 0,0010 до 0,0014% при расходе алюмини  0,3 кг/т и 0,0020 и 0,0021% при расходе алюмини  0,8 кг/т соответственно . Ударна  в зкость при этом увеличилась в 2,28 раза при температуре и в 2,7 раза при 1150°С в результате этого выход годного повысилс  после ультразвукового контрол  и сдачи годного металла с 61,6% до 69,8%. Аналогичные повышени  выхода годного наблюдаютс  при первом и втором переделах. Изменени  ударной в зкости кручени  и выхода годного от количества присаживаемого кальци  приведены в табл. 2 и 3. На заводе Днепроспецсталь в СПЦ-1 в промышленных услови х при выплавке быстрорежущих сталей Р6М5, Р6М5К5, Р9М4К8, Р12Ф2К8МЗ и др. методом переплава -отходов в основных дуговых электропечах емкостью 19 т проведены промышленные испытани  предлагаемого способа выплавки быстрорежущих сталей. Проведено 46 плавок быстрорежущей стали Р6М5 нормальной производительности и опробовано на труднодеформируемых марках стали повышенной производительности (6 плавок Р6М5К5, 2 плавки Р9М4К8, 1 плавка Р12ФЗ}. В качестве шихты использовали отходы быстрорежущих сталей из передельных цехов, углеродистые отходы и ферросплавы. Необходимое количество вольфрама и молибдена вводили в завалку в виде ферровольфрама и ферромолибдена. Дл  увеличени  скорости растворени  тугоплавких ферросплавов в шихту присаживали трехокись молибдена или окалину быстрорежущих сталей, количество которых зависело от наличи  в завалке собственных отходов (см. табл. 4). Шлак периода плавлени  и на рафинировке раскисл ли силикокальцием из расчета получени  в контрольной пробе 0,25-0,30% кремни . За 4 мин до выпуска плавки при температуре 1530-1560С металл в печи раскисл ли кусковым алюминием на штангах в количестве 0,3 кг/т при отсутствии окислителей в шихте и пропорционально увеличивали до 0,6 кг/т при наличии в завалке до 30 кг/т окалины или трехокиси молибдена. Металлический; кальций в количестве 2,0 кг/т присаживали в ковш, причем из-за высокой активности кальци  и бурного протекани  реакции окислени  и интенсивного кипени  металл в ковше 60% его клали «а дно ковша перед сливом плавки в кусках 5-8 кг, а оставшуюс  часть в кусках 3-5 кг - на струю металла во врем  слива после наполнени  металлом одной трети ковша. Така  последовательность присадок раскислителей (алюмини ) и модификатора (металлического кальци ) во времени обеспечивает максимальное удалекие кислорода за счет вводш ал1--|й; ,к ни  в количестве 0,3--0,8 кг/т при 3 5-ми - угной Еьшержке перед сл аом, а затем порционный ввод меаллического кальци  интенсивную жидкох/о металла во врем  слива. Применение метгчллического кальци  дл  раскг слени  металла в ковше позволило снизить TeMiieparypS выпуска стали на 15-20 С, так как во врем  окислени  его вьз,цел бггс  большое ко личество тепла и улучигаетс  шлаковый режим п.павки, Порционна  присадка кальци  уменьшила инаеисиввость ки;.;е ни  мeтaлJ a в ковше перед р.азлз-звкой. В результате применени  металли (ческого кальци  в количестве 2,0 кг/ ударна  в зкость стали Р6М5 в интервале температур ков1«- f 1000--i200Cj Е ОЗросла гфкмерно в два раза с 1,31 до 2,98 кгм/см при ге.перагу эе и с 1,2 до 2,46 кгм/см при температуре {см, табл. -2). Па 10-20% возросло число скручивз.ниР; образца до разрушени , Ул у чше н и е п л а с т и ч н о с т и б.ы с т .и о р е жу1дей стали в гор -чем состо гзи ; при-вело к повыманию выходка . годного ко-ваиной заготовки   сорта в процессе передела слитков в кузнечном цехе. в коЕые в сорт.с; Стеиезш удалени  кислорода, % Остаточное содержание алюмини  в сорте. %

перед выпуском плавки в ковше в сорте

Ст-епень удалени5-г кислорода , Ъ

Остаточное содержание г люмини  в сорте, % 6

Таблица

Б/Выплавка с окалиной в количестве 20 кг/т

0,0095 0,0093 0,0074 0,0086 0,0075 0,0046

51

42

0,035

0,025 8 1ак f выход го.ц.чого при переделе слитков f.-saccofi 560-730 кг в -заготовку 160 f-iM CnepjafcHi передел) увеличилс  с 79,1 до 80,5%,. при переделе 160 Ю4 в заготовку 90-103 м дл  прокатного цска выход заьотовки возрос с 69,3 до 73,5%. Увеличилс  выход годного при сдаче го-тового .л а и ультразвукового контрол  о 65,8 до 69,8%, т.е. на 4% (см.табл,3).В результате ггркмеиени  предложенной технологии раскислени  и повш ени  пластичности металла уменьшились потери годного металла Б обрезь и повысилась произв-одктельность кузнечных молотов. При СТОЙКОСТИ быстрорежущей стали Р6М5 около 1400 руб/т и ловьаа&кк  выхода годного на 4% получек знач тельHfc-й экономический эффект. 11редлг::  енна  текнологн  повьплени  ;тлас-ткчкосги стали опробована при выплавке вновь освд.кваемых труднодеформируемых марок сталей таких как Р6М5К5, Р12ФЗ, Р9М4К8 и др. Получены положитвлыгые результаты. Выход годного дл  стали .Pf)b55K5 возрос по сдаче до 62,4% npoTT-is 56,5% по действующей технологии; дл  стали Р9М4К8с Ьь до 69,71: д;л  стали Р12Ф2 с 63,1 iro 74,5%. А/Переплав отходов 0,0085 0,0078 0,0068 0,0062 0,0053 0,0040   . л q 0,045 0,030

Изменение величины ударной в зкости и кручени  дл  стали Р6М5 в интервале температур 1000-1200с в зависимости от расхода кальци 

ТаблицаЗ

1,31 1,40 1,25 1,43 1,32

1,81 2,00 2,09 1,73 1,82 2,98 3,05 3,34 2,30 2,46

2,85 3,75 4,25. 4,15 3,65 3,05 3,88 5,35 .4,40 3,86

Примечание: в таблице приведены данные по

Изменение выхода годного стали Р6М5 при.деределё. слитков на заготовку на п титонных молотах в зависимости от расхода кальци 

А/ ударна  в зкость, кгм/см

Б/ кручение (число оборотов до разрушени  образца)

трем плавкам при всех расход кальци  отдельно и не менее трех определений по каждой температуре.

ТаблицаЗ

Claims (6)

1. Количество окалины или трехокиси молибдена, кг/т О Формула изобретени  Способ выплавки быстрорежущих .сталей, включающий рафинирование металла в печи, предварительное рас1кисление алюминием с последующим вве дением в ковш металлического кальци  отличающийс  тем, что, с целью повышени  пластичности быстрорежущей стали в интервале температур 1000-1200 С и увеличени  выхода годного металла, алюминий в количестве 0,5-0.,8 кг/т ввод т при температуре на 15-2О С ниже температуры выпуск с последующей выдержкой в печи в течение 4-5 мин, .затем плавку сливают в ковш с одновременным раскислением металлическим кальцием в количестве 1-2 кг/т, при этом 50-60% кал ци  присаживают на дно ковша перед выпуском плавки, а остальную часть присаживают на струю во врем  слива

   10 15 22 30 после наполнени  металлом одной третьей части ковша. Источники информации, прин тые в.о внимание при экспертизе 1.Шульте Ю.А. Электрометаллурги  стального лить , М., Металлурги , 1970, с. 160-161.
2. 2.Патент Японии 21818, С 21 с 7/00, 1971.
3. 3.Патент Японии № 48-37493, С 21 С 7/00, 1962.
4. 4.Патент Франции 2212432, С 21 С 7/08, 1971.
5. 5.Сборник технологических инструкций по выплавке стали в основных дуговых электропечах завода 1973, с. 315-322, Днепроспецсталь
6. 6. Сборник технологических инструкций по выплавке стали в основ-ных дуговых печах завода Электросталь .; 1973, с. 34.