SU835609A1

SU835609A1 - Method of producing steel ingots

Info

Publication number: SU835609A1
Application number: SU772495696A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Петрович Ким; Владимир Никанорович Панферов; Виталий Николаевич Романов; Сергей Кириллович Антипов
Priority date: 1977-06-13
Filing date: 1977-06-13
Publication date: 1981-06-07

Description

1one

Изобретение относитс к металлургии и может быть использовано лри изготовлении Стальных отливок.The invention relates to metallurgy and can be used in the manufacture of steel castings.

Известно введение в струю металла порошкообразного раскислител , например алюмини в определенном скоростном режиме |1.It is known to introduce into the metal stream a powdered deoxidizing agent, for example, aluminum in a certain speed regime | 1.

Недостатком этого способа вл етс то, что он применим только дл кип щей стали , требует дл осуществлени воздушного потока, что вл етс дополнительным техническим усложнением. Кроме этого, способ неприменим дл изготовлени фасонных отливок, так Как кип ща сталь может быть использована только дл слитков.The disadvantage of this method is that it is applicable only to boiling steel, it requires an air flow to accomplish the air flow, which is an additional technical complication. In addition, the method is not applicable for the manufacture of shaped castings, as boiling steel can only be used for ingots.

Наиболее близким техническим решением из известных вл етс способ получени стальных слитков, включающий введение в сталь алюмини и лорошка на основе железа в количестве 0,5-2,5 вес. % от веса заливаемой стали 2.The closest technical solution known is the method of producing steel ingots, which includes the introduction of aluminum and iron-based loroshka into steel in an amount of 0.5-2.5 wt. % by weight of cast steel 2.

Недостатком этого способа вл етс то, что невозмолшо осуществить значительное измельчение структуры и применение смеси порощков сложно .по производственным причинам, из-за необходимости производить дополнительные операции ло дозироваиию и смешиванию разных порошков, а также из-за необходимости иметь специальное оборудование дл этого. ПеречисленноеThe disadvantage of this method is that it is difficult to carry out a significant crushing of the structure and the use of a mixture of powders is difficult for production reasons, because of the need to perform additional operations to dose and mix different powders, as well as the need to have special equipment for this. Listed

производит к усложнению и удорожанию производстша.produces to the complexity and cost of production.

Целью лредлагаемого изобретени вл етс обеспечение высоких механических свойств отливок за счет измельчени структуры стали.The purpose of the proposed invention is to provide high mechanical properties of castings by grinding the steel structure.

Эта цель достигаетс тем, что порошок ввод т окисленным с содержанием св занного кислорода 0,3-2,8 вес. %.This goal is achieved in that the powder is introduced oxidized with a bound oxygen content of 0.3-2.8 wt. %

Механизм улучшени лрочностных характеристик отливок за счет измельчени структуры литой стали по предложенному способу объ сн етс следующим образом. Вводимый .вместе с порощком на железнойThe mechanism for improving the dielectric characteristics of castings by grinding the structure of cast steel by the proposed method is explained as follows. Injected. Together with a powder on iron

основе кислород, раствор сь в,жидкой стали, увеличивает содержание .кислорода в ней сверх минимального (равновесного). По закону действующих масс это сразу же приводит к началу реакции окислени алюмини , (Наход щегос в стали.Based on oxygen, dissolved in liquid steel, increases the oxygen content in it above the minimum (equilibrium). According to the law of the active masses, this immediately leads to the start of the oxidation of aluminum, (Found in steel.

2 А1 +3 0 -АЬОз.2 A1 +3 0 -ООЗ.

Реакци будет идти до минимального (равновесного) содержани кислород в стали . Частицы свежеобразованной окиси алюмини , име наиболее близкие лараметры кристаллической решетки « железу, служат затравками при последующей кристаллизации металла отливки в литейной форме .The reaction will go to the minimum (equilibrium) oxygen content in the steel. The particles of freshly formed aluminum oxide, having the closest crystal lattice parameters “iron,” serve as primers during the subsequent crystallization of the metal of the casting in the mold.

Структура литой стали при этом получаетс более мелкозерниста не только из-за перехлаждени порошком на железной основе жидкой стали, «о и за счет зарождени многочисленных центров кристаллизации На свежеобразованных поверхност х АЬОз; К тому же образующиес окислы алюмини исключительно диснерсны, что еще более способствует измельчению структуры стали. При этом, вл сь центрами кристаллизации, частицы АЬОз расположены внутри кристаллов, а не по границам , где они наиболее вредны, обеспечива , даже При повышенном уровне загр зненности , улучшение механических характеристик сплава.The structure of cast steel at the same time produces a finer-grained not only because of the overcooling of iron-based powder of liquid steel, but also due to the nucleation of numerous centers of crystallization On the freshly formed surfaces of Ao3; In addition, the formed aluminum oxides are extremely disnergic, which further contributes to the grinding of the steel structure. At the same time, being the crystallization centers, the AO3 particles are located inside the crystals, and not along the boundaries, where they are most harmful, providing, even with an increased level of contamination, an improvement in the mechanical characteristics of the alloy.

Положительный эффект - измельчение зереи литой стали - обеспечиваетс только при соблюдении предлагаемого способа. Например, образованные ранее, в период плавки и раскислени , окислы АЬОз частично всплывают в шлак, а оставша с их часть к моменту заливки форм успевает покрытьс сорбентами (газы, шлак, неметаллические включени ), тер после этого способность быть центрами зарождени кристаллов. Таким образом только по вление свежеобразованных дисперсных частиц АЬОз именно в процессе заливки стали в литейньш формы при одновременных локальных переохлаждени х жидкого металла порошком на железной основе максимально обеспечивают получение мелкозернистой структуры литой стали в отливках .The positive effect — grinding of the cast-iron core — is ensured only if the proposed method is observed. For example, previously formed, during the period of smelting and deoxidation, oxides of ABOz partially float into the slag, and the remaining part of them by the time of pouring the forms have time to become covered with sorbents (gases, slag, nonmetallic inclusions), after which they are able to be centers of nucleation of crystals. Thus, only the appearance of freshly formed dispersed particles of ABOZ in the process of pouring steel into casting molds with simultaneous local supercooling of the liquid metal with iron-based powder ensures the production of fine-grained cast steel in the castings.

Операцию св зывани кислорода в порошке на железной основе (окисление) можно осуществить несколькими вариантами: кислород до нужных пределов может быть св зан с поверхностью свежеобразованиого порошка -при выдержке его на воздухе в течение 60-90 суток при нормальной температуре; кислород до нужных пределов может быть св зан нагревом порошка до температуры 500°С и выдержкой 2-8 ч (в зависимости от атмосферы, материала порошка и т. д.), нагрев можно производить в печах, в пламени горелок, причем , эта операци совмещаетс с удалением влаги; св зь кислорода до нужных пределов с порошком может быть осуществлена при нормальной температуре с помощью окислени последнего окислител ми, например водным раствором шестивалентного хрома, марганцевокислого кали ит. д., наконец , СВЯЗЬ кислорода с порошком может быть осуществлена комбинацией варианта П1 и И или П1 и I.The operation of binding oxygen in an iron-based powder (oxidation) can be accomplished in several ways: oxygen can be bound to the desired limits with the surface of a freshly formed powder — if it is kept in air for 60-90 days at normal temperature; Oxygen to the required limits can be bound by heating the powder to a temperature of 500 ° C and a shutter speed of 2-8 hours (depending on the atmosphere, powder material, etc.), heating can be performed in furnaces, in the burner flame, and this operation combined with the removal of moisture; The oxygen can be bound to the required limits with a powder at normal temperature by oxidizing the latter with an oxidizing agent, for example an aqueous solution of hexavalent chromium, potassium permanganate. finally, the COMMUNICATION of oxygen with the powder can be carried out by a combination of option P1 and I or P1 and I.

Контроль количества кислорода в порошке осушествл етс по результатам химического анализа.The control of the amount of oxygen in the powder is carried out by chemical analysis.

Определенное содержание алюмини в стали достигаетс его добавкой в жидкий металл в плавильной печи или при сливе стали в разливочный ковш в количествеA certain content of aluminum in steel is achieved by adding it to the liquid metal in the smelting furnace or when pouring steel into the casting ladle in the amount of

0,9-2,5 вес. % в зависимости от усво емости алюмини (температуры, технологии введени и др.).0.9-2.5 weight. % depending on aluminum absorption (temperature, introduction technology, etc.).

Пределы содержани кислорода в порошке и алюмини в стали определ ютс следующими соображени ми.The limits of oxygen content in the powder and aluminum in steel are determined by the following considerations.

Нижний предел кислорода (0,3%) в порошке обусловлен минимально необходимой концентрацией кислорода в жидкойThe lower limit of oxygen (0.3%) in the powder is due to the minimum required concentration of oxygen in the liquid

стали. Верхний предел содержани кислорода в порошке (2,8% вес) ограничен необходимостью обеспечени качества получаемых отливок, так как избыток пересыщени кислородом стали приводит к дефекту отливок по газовым раковинам.become. The upper limit of the oxygen content in the powder (2.8% by weight) is limited by the need to ensure the quality of the castings produced, since an excess of oxygen oversaturation of the steel leads to a defect in the castings through the gas shells.

Нижний предел содержани избыточного металлического алюмини в стали, до заливки форм определен равным 0,03 вес. %, это количество необходимо дл св зи минимального количества кислорода, вносимого порошкам дл полного раскислени стали.The lower limit of the content of excess metallic aluminum in steel, prior to casting, is determined to be 0.03 weight. %, this amount is necessary to relate the minimum amount of oxygen introduced into the powders to completely deoxidize the steel.

Верхний предел алюмини определен необходимостью св зи кислорода по верхиему пределу, а также максимально дОПустимым его количеством в стали дл предотвращени образовани сульфидов П1 рода. Пример осуществлени способа. Сталь в электропечи в период рафинировани первоначально раскисл ют через шлак, затем (по общеприн той технологии) производ т глубинное раскисление марганцем и кремнием. При сливе В ковш дают 0,9-1,2 кг алюмини на 1 т жидкой сталиThe upper limit of aluminum is determined by the need for an oxygen bond at the upper limit, as well as by the maximum allowable amount of it in steel to prevent the formation of sulfides of type P1. An example of the method. The steel in the electric furnace during the refining period is initially deoxidized through slag, then (according to the generally accepted technology) deep-seated deoxidation with manganese and silicon. When discharging, a ladle gives 0.9-1.2 kg of aluminum per 1 ton of liquid steel

в зависимости от содержани кислорода в стали .перед сливом, определенное статистически по результатам проб па химический анализ предыдущих плавОК. Затем, предварительно прокаленный в камерной печи приdepending on the oxygen content in the steel. before the discharge, determined statistically from the results of samples and chemical analysis of previous melt. Then, pre-calcined in a chamber furnace at

400-500°С в течение 2-х ч железный порошок зернистостью 0,1-2,0 мм с содержанием кислорода 1,0-1,5 вес. % (поданным химического анализа) подают в струю жидкой стали в количестве 1,5 вес. % от веса400-500 ° C for 2 hours the iron powder with a grain size of 0.1-2.0 mm with oxygen content of 1.0-1.5 weight. % (filed by chemical analysis) served in a stream of liquid steel in the amount of 1.5 weight. % by weight

разливаемой по формам стали.poured on steel forms.

Образованные при окислении алюмини окислы при кристаллизации в форме, охлажденной порошком стали, способствуют резкому измельчению ее структуры.The oxides formed during the oxidation of aluminum during crystallization in the form cooled by steel powder contribute to a sharp grinding of its structure.

Использование данного способа при получении отливок позволило шовысить механические свойства, например, пластичность, за счет измельчени и выравнивани по сечению структуры литой стали.The use of this method in the production of castings made it possible to seam mechanical properties, such as plasticity, by grinding and leveling the structure of cast steel over the cross section.

Claims

Invention Formula

The method of producing steel ingots, which includes the introduction of aluminum and iron-based powder in steel in an amount

0.5-2.5 weight. % by weight of cast steel, characterized in that, in order to ensure high mechanical properties of castings due to grinding structure, the powder is introduced oxidized with

bound oxygen 0.3-2.8 weight. % 5 Sources of information taken into account in the examination 835609 6 1. Patent of Great Britain No. 1313662, “L. At 37, 1969.

2. The magazine “Steel number 12, 1973, p. 1114.