SU857271A1 - Способ получени высокопрочной стали - Google Patents

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке высокопрочной стали, легированной азотом. «

Одним из путей повышения прочност- ^э ных свойств ст?-и является легирование ее азотом совместно с такими элементами, как титан, цирконий, ванадий, бор, ниобий и другие, образующими дисперсные включения карбонит- ·** ридов, являющихся упрочняющей фазой.

Карбонитридообразующие элементы одновременно обладают высоким сродством к кислороду, поэтому при выплавке стали в большегрузных промышлен- 15 ных агрегатах их вводят в ковш, причем стремятся ввести в хорошо раскисленный более дешевыми раскислителями металл, • Азот при выплавке стали, как пра- 20 вило, вводят в ковш в газообразном виде, в виде органических или неорганических соединений (например, мочевина, селитра, цианамид кальция и прочие), а также азотированными 25 сплавами хрома и марганца, в которых азот присутствует в виде соответствующих нитридов,

Известен способ раскисления стали с нитридным упрочнением, включакщий 30 присадку в ковш при выпуске стали азотированных ферросплавов в два приема - 50-80%, сплава при заполнении ковша металлом на 1/5 - 1/2 и остальное количество сплава - при заполнении ковша металлом на 2/33/4 высоты.

Раскисление стали другими раскислителями осуществляется в общепринятом порядке, т.е. при наполнении ковша металлом на 1/5-2/3 высоты.

Усвоение азота при таком способе ввода составляет 20-30% £1].

Недостаткам^ способа являются присадка первой порции азотированного сплава в слабораскисленный металл и, как следствие, низкое усвоение азота; а также поздняя присадка второй порции азотированного- сплава при слабой кинетической энергии струи стали и, как следствие, растворение сплава на поверхности стали и большие потери азота.

Известен также способ получения нитридосодержащих сталей путем ввода под струю металла селитры в смеси с такими раскислителями, как алюминий и феррованадий t2].

Недостаток этого сцособа состоит в том, что азот из селитры выделяет ется в виде окислов, причем реакция происходит весьма интенсивно и имеет почти взрывной характер. На востановление азота из окислов требуется дополнительный расход алюминия,, а сам процесс восстановления азота из окислов протекает медленно. В результате большая часть окислов азо'та выделяется в окружающую атмосферу, усвоение азота низкое, к тому же концентрация окислов азота на рабочих местах зачастую превышает предельно допустимую санитарными нормами.

Наиболее близким к предлагаемому является способ выплавки высокопрочной стали с карбонитридным упрочнением в мартеновской печи, с предварительным раскислением силикомарганцем из расчета введения в металл 0,080,25% кремния и окончательным раскислением в ковше азотированным марганцем, ферросилицием, силикомарганцем и алюминием.

Упрочнение стали достигается добавкой в ковш нитридообразующих и карбонитридообразующих элементов титана, циркония, ванадия, бора. Ферросплавы вводят в ковш в кусках размером до 50 мм. Азотированный марганец присаживают на дно ковша перед выпуском плавки, остальные ферросплавы - во время наполнения ковша металлом на 1/4-.2/3 высоты в следующем порядке; силикомарганец, ферросилиций, алюминий, Затем вводят нитридообраэующие и карбонитридообразующие элементы; ванадий, титан, цирконий, бор, ниобий и т.п.t3].

Недостаток известного способа состоит в том, что азотированный марганец вводят в относительно мелких кусках, из которых азот быстро выделяется. Выделение азота происходит, до подачи в металл раскислителей при высокой его окисленности, в результате чего азот плохо усваивается металлом. Усвоение азота сталью не превышает 40%,

Сильный нитридообразующий элемент (титан) добавляют в стальной расплав в последнюю очередь в тот момент, когда азотированный сплав полностью растворился и азот выделился. В этих условиях титан не повышает усвоения азота сталью. Использование титана в кусках размером до 100 мм не обеспечивает быстрого его усвоения, приводит к потерям и неравномерному распределению титана в стали, ухуди^нию ее свойств, 1

Для обеспечения марочоого состава ’ стали азотированный сплав расходуют в повышенном количестве. В связи с этим металл в печи перегревают, окисленность металла возрастает, увеличиваются потери раскислителей и легирующих,. возрастает загрязненность стали неметаллическими включениями, снижается выход годного и ухудшаются свойства стали, в особенности ударная вязкость при отрицательных температурах .

Цель изобретения - повышение степени усвоения азота, экономия ферросплавов , улучшение механических свойств и повышение выхода годной стали.

Эта цель достигается тем, что в известном способе получения высокопрочной стали, включающем получение расплава в сталеплавильном агрегате, предварительное раскисление его кремнием, выпуск металла в ковш, раскисление и легирование в ковше азотом, с введением азота в виде кускового азотированного сплава, вводимым в начальный период выпуска плавки, кремнием, марганцем, алюминием, нитридообразующими и карбонитридообразующими элементами при наполнении ковша на 2070%, после ввода азотированного сплава формируют металлическую ванну с содержанием алюминия 0,2-1,5%, после чего в металл вводят нитридообразующие элементы в виде окислов, а затем кремний, марганец и карбонитридообразующие элементы.

Причем, металл в ковше обрабатывают рафинировочным шлаком.

Кроме того, окислы нитридообразующих элементов вводят в составе рафинировочного шлака.

Азотированный сплав используют в виде кусков размером 100-350 мм при следующем соотношении фракций, вес.%: I

100-20015-20 '201-25060-75

251-3505-25

В качестве азотированного сплава могут быть использованы такие сплавы, как металлический марганец, металлический хром,силикомарганец, ферромарганец, феррохром, силикохром и т.п., содержащие 2-8% азота.

Приведенный фракционный состав азотированных сплавов обеспечивает постепенное их растворение в металле и выделение основного количества азота в тот момент, когда в металл вводится сильный нитридообразующий элемент.

Уменьшение размера кусков азотированного сплава менее 160 мм приводит к их быстрому растворению и снижает усвоение азота сталью, а использование сплава в кусках крупнее 350 мм может привести к неполному их растворению во время выпуска и неоднородному составу металла. В этом случае усвоение азота сталью также снижается.

Отклонение от приведенного фракционного состава азотированного сплава также снижает усвоение азота либо вследствие быстрого оаствооения сплава (при увеличении доли более мелких фракций), либо вследствие замедленного его растворения (при увеличении доли крупных фракций),

Кремний вводят в металл в виде сплавов с железом или марганцем, на*·; пример, ферросилиция, силикомарганца. Возможно совместное использование ферросилиция и силикомарганца в любых соотношениях. Сущность способа состоит в том, гчто азотированный сплав, вводимый в крупных кусках в начальный период выпуска металла, растворяется постепенно, обеспечивая поступление азота в расплав от момента добавки азотиро- ’ ванного сплава до выпуска в ковш большей части металла. Причем подбором, фракционного состава сплава можно регулировать интенсивность поступления а.ота в расплав, при боль- ^5 шой доле крупных фракций обеспечивать более равномерное его выделение по ходу выпуска, а при большой доле мелких фракций достигать более интенсивного выделения азота в начале 20 выпуска.

Сразу после добавки азотированного сплава в металл вводят алюминий, формируя глубоко раскисленную металлическую ванну с высокой концентраци- 25 ей сильного раскислителя - алюминия.

Непосредственно после Формирования ва?гны стального расплава с концентрацией алюминия 0,2-1,5% в нее добавляют в виде окислов сильный нитридообраэующий элемент, способный взаимодействовать с азотом при температуре расплавленной стали с образованием нитридов.

Такими элементами могут быть титан, цирконий. Благодаря высокому содержанию в расплаве алюминия происходит реакция’ восстановления сильного нитридообразующего элемента из окисла и энергичное взаимодействие его с азотом, 40

Преимущество добавки нитрипообразующего элемента в виде окисла и восстановление его в объеме расплавленного металла по сравнению с использованием его в виде ферросплава состоит в более равномерном распределении этого элемента в объеме металла и более полном взаимодействии его с азотом. Возможно, что более полное взаимодействие нитридообразующего элемента с азотом обусловлено тем, что при одновременном Взаимодействии алюминия, окисла нитридообразующего элемента и азота реакция образования нитрида идет более выгодным термодинамическим путем, чем реакция 55 азота с элементом. Не исключено каталитическое влияние алюминия и его окисла на реакцию образования нитрида.

Образующиеся нитриды представляют собой мелкодисперсные включения относительно равномерно распределенные в в объеме металла и имеющие, вследствие своих мелких размеров, низкую .скорость всплывания в жидком метал- ¢5 ле. Напротив, при добавке сильного нитридообразующего элемента в виде металла формируются крупные включения нитридовбыстро всплывающие из металла и уменьшающие усвоение и азота, и нитридообразующего элемента.

После введения окислов сильного нитридообразующего элемента расплав дополнительно раскисляют кремнием и ^марганцем и вводят упрочняющие карбонитридообразующие элементы. Наряду с такими элементами, как ванадий, бор, ниобий, не образующими нитридов в расплавленной стали, в металл могут быть добавлены сильные нитридообразующие элементы - титан и цирконий, если они регламентированы марочным составом стали.

Окислы сильных нитридообразующих могут быть использованы как в чистом виде, так и в виде различных материалов, например, минералов, шлаков и т.п., в которых содержание легковосстановимых окислов кремния, железа, марганца и т.п. не превышает 10%.

Особенно эффективным является введение окислов сильных нитридообразующих элементов в состав сталерафинировочных известково-глиноземистых шлаков. Содержание этих окислов в шлаке должно быть не менее 3%.

Необходимым условием осуществления способа является введение окислов сильного нитридообразующего элемента в стальной расплав, содержащий 0,21,5% алюминия. Алюминий обладает высоким сродством к кислороду и обеспечивает не только раскисление металла, но и восстановление при температуре 1550-1650°С таких элементов, как титан и цирконий из их окислов. При содержании алюминия в расплаве менее 0,2% реакция восстановления титана и циркония из окислов замедляется, в результате количество восстанавливающего нитридообразующего элемента снижается, усвоение азота сталью уменьшается. Кроме того, уне- ’ личивается размер образующихся нитридов и облегчается их всплывание из стали.

При содержании алюминия в расплаве более 1,5% к моменту введения окислов нитридообразующего элемента реакция его восстановления протекает быстрее реакции растворения азотированного сплава и интенсивности поступления азота в расплавленный металл. В результате часть нитридообразующего элемента, являющегося также и сильным раскислителем, окисляется поступающими в ковш порциями окисленного металла. В результате эффективность использования нитридообразующего элемента и азота уменьшается ,

Способ осуществляют следующим образом.

В сталеплавильном агрегате полу— чают расплавленный стальной полупродукт, обезуглероживают его до требуемого содержания углерода, нагревают и проводят предварительное раскисление металла кремнийсодержащими сплавами (ферросилицием, силикомарганцем и т.п.), выдерживают 3-15 мин и выпускают в ковш. Непосредственно после начала выпуска в ковш подают азотированный сплав в кусках размером 100-350 мм при следующем соотношении фракций, вес.%:

100-20015-20

201-25060-75

251-3505-25

Возможна присадка азотированного сплава на дно ковша перед выпуском плавки, В этом случае во избежание закозления первыми порциями стали его следует вводить в оболочке, разлагающейся при контакте с металлом с выделением нейтрального или восстановительного газа.

Оболочка может быть изготовлена из листового железа с газовыделяющей обмазкой, содержащей карбонаты, из древесины и т.п.

После добавки азотированного сплава в металл вводят алюминий в твердом или жидком виде и после его растворения и формирования стальной ванны, содержащей 0,2-1,5% алюминия, в металл вводят окислы элемента, образующего нитриды в расплавленном металле - окислы титана или циркония. При использовании рафинирующей обработки стали известково-глиноземистыми шлаками окислы титана или циркония вводят в синтетический шлак и подают в ковш вместе с синтетическим шлаком. Количество вводимых в металл окислов устанавливают по стехиометрическому соотношению элемента в нитриде из расчета связывания вводимого азота с учетом присутствия части азота в свободном состоянии для формирования нитридной и карбонитридной фаз менее сильными нитридообраэутащими элементами (ванадием, бором, ниобием, РЗМ, алюминием и т.п.) .

Окислы могут быть введены в металл с синтетическим известково-глиноземистым шлаком, В этом случае их количество следует' увеличить в 1,23 раза.

Пароле введения окислов во время слива в ковш 20-70% металла проводят дополнительное раскисление расплава добавкой кремния и марганца и вводят карбонитридообразующие элементы бор, ванадий, ниобий.

Титан и цирконий при наличии их в марочном составе стали добавляют в виде металлов или сплавов с учетом введенного окислами количества.

Ниже приведены варианты осуществления способа, не исключающие другие варианты в объеме формулы изобретения.

Пример 1.В 450-тонной мар·? теновской печи для получения стали 14Γ2ΑΦ выплавляют полупродукт, содержащий 0,14% углерода, 0,16% марганца, 0,028% серы, 0,007% азота. Для предварительного раскисления вводят 2,0 т силикомарганца. Через. 7 мин при температуре 1620°С металл выпускают по раздвоенному желобу в два ковша. Во второй ковш в начале выпуска вводят 0,85 т азотированного марганца (91,2% марганца, 6,1% азота, остальное - железо и примеси) в кусг ках размером 100-350 мм.

Фракционный состав приведен в табл.1.

Таблица 1

Размер кусков, мм	Количество
т	•
100-200	0,150	17,7
201-250	0,600	70,6
251-350	0,100	11,7
Всего 100-350	0,850	100

Затем в, ковш добавляют 110 кг дробленного _; алюминия и после его растворения и формирования ванны расплава с содержанием .0,7% алюминия в ковш добавляют окислы титана в количестве 70 кг. После выпуска 50% металла в ковш добавляют 2,3 т силикомарганца (72,2% марганца, 18,2% кремния) и 0,8 т 65%-ного ферросилиция, а затем во время слива 60% металла - 0,45 -т феррованадия (41% ванадия).

Готовая сталь по вводимым элементам имеет следующий химический состав, вес.%:

Углерод	0,18
Кремний	0,50
Марганец	1,50
Титан	0,014
Алюминий	0,025
Азот	0,018
Ванадий	0,08
В первом ковше	осуществляют обра-

ботку металла по известному способу.

На дно ковша перед выпуском плавки вводят 1,2 т азотированного марганца, затем при наполнении ковша на 1/4-2/3 высоты в металл последовательно вводят 2,1 т силикомарганца, 0,8 т ферросилиция, 0,11 т алюминия, 0,45 т феррованадия и 0,14 т 30%-го ферротитана.

Готовая сталь по вводимым элементам имеет следующий химический состав

вес.%;
Углерод	0,17
Кремний	0,48
Марганец	1,50
Титан	0,012
Алюминий	0,027
Азот1	0,015
Ванадий	0,07
Металл обоих ковшей	прокатывают
на лист и подвергают механическим ис-
пытаниям. Брак металла	по поверхности
на первом переделе для	металла, полу-
ченноцо по предлагаемому способу,

составляет 1,2%, для металла, полученного по известному способу - 2,3%, Механические свойства стали в нормализованном состоянии составляют соответственно: предел прочности 57,3 и 56,5 кг/мм², предел текучести 45 и 44,4 кг/мм , относительное удлинение 27 и 24%, ударная вязкость при температуре 40°С

Усвоение элементов сталью, полученной по предлагаемому и известному способу, составляет соответственно, ®ес.%: титан. 76 и 63,3, алюминий 51 и 54, азот 48 и 24,2, ванадий 97,5 и 84,4° т.е. при получении стали пред лагаемым способом полезное использование титана было выше на 12,7%, азота на 23,8%, ванадия на 13,1%, однако при этом несколько ниже (на 3%) усвоение алюминия сталью, по-видимому, за счет расходования его на восстановление титана из окислов.

Пример 2.В 450-тонной мартеновкой печи для получения высокопрочной стали 12 ГН2МФАЮ выплавляют легированный никелем и молибденом полупродукт, содержащий 0,09% углерода, 0,15% марганца, 0,006% азота, Предварительное раскисление полупродукта осуществляют в печи силикомарганцем (2,8 т). Кроме того, в печь вводят 1,5 т феррохрома. Через 10 мин при температуре 1625°С металл выпускают по раздвоенному желобу в два ковша. В один ковш перед выпуском плавки загружают 900 кг азотированного марганца в кусках размером 100350 мм.;

Фракционный состав приведен в табл, 2, °

Таблица 2 а

9,5 и 7,1 кгем/см.

Размер кусков, мм	Количество
т	1 ·
100-200	0,150	16,6
201-250	0,550	61,2
251-350	0,200	22,2
Всего 100-350	0,900	100

В начале выпуска в ковш загружают, 120 кг дробленого алюминия и после его растворения и формирования ванны расплава с содержанием 1,4% алюминия в ковш заливают 6 т сталерафинировочного шлака, в который предварительно вводят окислы титана до их содержания 3,5%,

После выпуска 40% металла в ковш вводят 1,4 т силикомарганца, 1,3 т ферросилиция, а затем 0,45 т феррованадия . Присадку ферросплавов заканчивают при наполнении ковша на 60%. Вес жидкого металла в ковш составляет 249 т.

Готовая сталь содержит, вес,%:
Кремний	0,37
Марганец	1,09 :
Титан	0,017,
Алюминий	0,026
Азот	0,016
Ванадий	0,07
Остальные	элементы берут в соот-

ветствии с требованиями технических условий.

В другом ковше осуществляют обработку металла по известному способу.

На дно ковша загружают 1,2 т азотированного марганца в кусках до 50 мм При наполнении ковша на 1/4-2/3 высоты в металл последовательно вводят 1,2 т силикомарганца, 1,3 т ферросилиция, 0,24 т алюминия, 0,15 т ферротитана, 0,45 т феррованадия. Вес жидкого металла в ковше составляет 226 т.

Готовая сталь	содержит, вес.
Кремний	0,3
Марганец	1,13
Алюминий	0,032
Азот	0,017
Ванадий	0,07
Титан	0,006

Остальные элементы берут в соответствии с требованиями технических условий.

Усвоение элементов металлом первого ковша выше, чем второго, и соответственно составляет, вес.%: титан 34 и 30, алюминий 54 и 30,5, азот 59 и 34,4, ванадий 94,6 и 85,4. Усвоение кремния выше на 5,4%, марганца на 6,2%. Металл обоих ковшей прокатывают на лист и подвергают закалке и форсированному отпуску.

¹ . Брак металла по дефектам поверхности на первом переделе составляет 1,8% (первый ковш) и 2,7% (второй ковш).

Механические свойства металла первого и второго ковшей составляют соответственно: предел прочности 88 и 86 кг/мм^, предел текучести 73 и 72 кг/мм% относительное удлинение 16,5 и 14%, ударная вязкость при температуре 70°С 5,5 и 4,2 кгсм/см^.

П р. и мер 3, В 450-тонной мартеновской печи для получения высокопрочной стали 12ГН2МФАЮ выплавляют легированный никелем и молибденом полупродукт, содержащий 0,10% углерода, 0,12% марганца, 0,006% азота. Предварительное раскисление в печи осуществляют силикомарганцем (2,2 т) . Кроме того, в него вводят 1,5 т ниэкоуглеродистого феррохрома. Через 15 мин при температуре 1640°С металл выпускают по раздвоенному желобу в два ковша.

В один ковш вводят 1,2 т азотированного марганца в кусках размером 100-350 мм.

Фракционный состав приведен в табл. 3.

ТаблицаЗ

Размер кусков, мм	Количество
т	%
100-200	0,180	15
201-250	0,900	7 5
251-350	0,120	10

Всего 100-350 1,200 100

Затем в ковш добавляют 150 кг дробленного алюминия и после его растворения и формирования ванны расплава с содержанием 1% алюминия в ковш добавляют 150 кг окислов титана и заливают 6,5 т рафинировочного шлака. После выпуска 50% металла в ковш добавляют 1,1 т силикомарганца, 1,2т ферросилиция, 0,45 т феррованадия. Присадку ферросплавов заканчивают при наполнении ковша на 70%. Вес жидкого металла составляет 241 т.

Готовая сталь содержит, вес.%:

Кремний0,45

Марганец1,27

Титан0,018

Алюминий0,030

Азот0,021

Ванадий0,07

Остальные элементы берут в соответствии с требованиями технических условий.

В другом ковше осуществляют обработку по известному способу. На дно ковша, загружают 1,2 т дробленного (куски до 50 мм) азотированного марганца. При наполнении ковша на 1/4'1/2 высоты в металл, последовательно вводят 1,1 т силикомарганца, 1,2 т ферросилиция, 0,15 т дробленного алюминия, 0,1.5 т ферротитана, 0,4 5 т феррованадия. Вес жидкого металла составляет 224 т,

Готовая сталь содержит, вес,%:

Кремний0,44

Марганец1,21

Титан0,009

Алюминий0,028

Азот0,018

Ванадий0,07

Остальные элементы берут в соответствии с требованиями технических условий.

Усвоение элементов металлом первого ковша выше, чем второго, и составляет соответственно, вес.%: титан 48,7 и 35, алюминий 48,3 и 41,8, азот 53 и 34,4, ванадий 93,3 и 87,5. Усвоение кремния выше на 7,2% марганца на 7,6%,

Металл обоих ковшей прокатывают·· на лист и подвергают закалке и форсированному отпуску.

Брак металла по дефектам поверхности на первом переделе составляет на первом ковше 1,6%, на втором 2,1%.

Металл первого и второго ковшей имеет механические свойства соответственно: предел прочности 88 и 85 кг/мм¹², предел текучести 73 и 70 кг/мм²·, относительное удлинение 18,5 и 16,5%, ударная вязкость при · температуре 70°С 6,2 и 4,5 кгсм/см²·.

В связи с тем, что оценить абсолютную величину угара марганца и кремния, вводимых в ковш, не представ ляется возможным (поскольку часть марганца и кремния вводили в печь), выполнено лишь относительное сравнение степени использования этих элементов. Для предлагаемого способа усвоение марганца оказалось выше на 19%, кремния - на 5%.

Таким образом, способ получения высокопрочной стали позволяет повысить степень усвоения сталью азота и раскислителей и снизить их расход, улучшить качество поверхности и увеличить выход годного металла, увеличить механические свойства стали.

Ожидаемый экономический эффект составляет более 100 тыс. руб. в год.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к выплавке высокопрочной стали, легированной азотом. Одним из путей повышени  прочност ных свойств ста -и  вл етс  легирование егэ йзотом совместно с такими эле ментами, как титан, цирконий, ванадий , бор, ниобий и другие, образующими дисперсные вк.гючени  карбонитридов ,  вл ющихс  упрочн ющей фазой Карбонитридообразующие элементы одновременно обладают высоким сродством к кислороду, поэтому при выпла ке стали в большегрузHbSc промышленных агрегатах их ввод т в ковш, причем стрем тс  ввести в хорошо раскисленный более дешевыми раскислител ми металл, Азот при выплавке стали, как правило , ввод т в ковш в газообразном виде/ в виде органических или неорганических соединений (например, мочевина , селитра, цианамид кальци  и прочие), а также азотированными сплавами хрома и марганца, в которых азот присутствует в виде соответ ствующих нитридов, Известен способ раскислени  стали с нитридным упрочнением, включагадий присадку в ковш при выпуске стали азотированных ферросплавов в два приема - 50-80%, сплава при заполнении ковша металлом на 1/5 - 1/2 и остальное количество сплава - при заполнении ковша металлом на 2/33/4 высоты. Раскисление стали другими раскислител ми осуществл етс  в общеприн том пор дке, т.е. при наполнении ковша металлом на 1/5-2/3 высоты. Устзоение азота при таком способе ввода составл ет 20-30% 1. Недостаткам } способа  вл ютс  присадка первой порции азотированного сплава в слабораскисленный металл и, как следствие, низкое усвоение азота; а также поздн   присадка второй порции азотированного- сплава при слабой кинетической энергии струи стали и, как следствие, растворение сплава на поверхности стали и большие потери азота. Известен также способ получени  нитридосодержащих сталей путем ввода под струю металла селитры в смеси с такими раскислител ми, как алюминий и феррованадий t2, , Недостаток этого способа состоит в том, что азот из селитры выдел ет етс  в виде окислов, причем реакци  происходит весьма интенсивно и имеет почти взрывной характер. На востановление азота из окислов требуетс  дополнительный расход алюмини ,. а сам процесс восстановлени  азота из окислов протекает медленно. В результате больша  часть окислов азота выдел етс  в окружающую атмосферу , усвоение азота низкое, к тому же концентраци  окислов азота на рабочих местах зачастую превышает предел но допустимую санитарными нормами. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ выплавки высокопрочной стали с карбонитридным упрочнением в мартеновской печи, с предвари тельным раскислением силикомарганцем из расчета введени  в металл 0,080 ,25% кремни  и окончательным раскис лением в ковше азотированным марганцем , ферросилицием, силикомарганцем и алюминием. Упрочнение стали достигаетс  добавкой в ковш нитридообразующих и карбонитридообразующих элементов ти тана, циркони , ванади , бора. Ферросплавы ввод т в ковш в кусках размером до 50 мм. Азотированный марганец присаживают на дно ковша перед выпуском плавки, осталь ные ферросплавы - во врем  наполнени  ковша металлом на 1/4-.2/3 высоты в следующем пор дке; силикомарга нец, ферросилиций, алюминий. Затем ввод т нитридообразующие и карбонит ридообразующие элементы; ванадий, титан, цирконий, бор, ниобий и т.л.t Недостаток известного способа состоит в том, что азотированный ма ганец ввод т ,в относительно мелких кусках, из которых азот быстро выдел етс . Вьщеление азота происходит , до подачи в металл раскислителе при высокой его окисленности, в результате чего азот плохо усваиваетс металлом. Усвоение азота сталью не превышает 40%. Сильный нитридообразующий элемент (титан) добавл ют в стальной расплав в последнюю очередь в тот момент, когда азотированный сплав полностью растворилс  и азот выдели с , В этих услови х титан не повыша ет усвоени  азота сталью. Использов ние титана в кусках размером до 100 не обеспечивает быстрого его усвоени , приводит к потер м и неравномерному распределению титана в стал УХУД1ФНИЮ ее свойств. Дл  обеспечени  марочсого состав стали азотированный сплав расходуют в повышенном количестве. В св зи с этим металл в печи перегревают, оки ленность металла возрастает, увелич ваютс  потери раскислителей и легирующих ,, возрастает загр згненность стали неметаллическими включени ми, снижаетс  выход годного и ухудшаютс свойства стали, в особенности ударна  в зкость при отрицательных температурах . Цель изобретени  - повышение степени усвоени  азота, экономи  ферросплавов , улучшение механических свойств и повышение выхода годной стали. Эта цель достигаетс  тем, что в известном способе получени  высокопрочной стали, включающем получение расплава в сталеплавильном агрегате, предварительное раскисление его кремнием , выпуск металла в ковш, раскисление и легирование в ковше азотом, с введением азота в виде кускового азотированного сплава, вводимым в начальный период выпуска плавки, кремнием , марганцем, алюминием, нитридообразующими и карбонитридообразующими элементами при наполнении ковша на 2070% , после ввода азотированного сплава -формируют металлическую ванну с содержанием алюмини  0,2-1,5%, после чего в металл ввод т нитридообразующие элементы в виде окислов, а затем кремний, марганец и карбонитридообразующие элементы. Причем, металл в ковше обрабатывают рафинировочным шлаком. Кроме того, окислы нитридообразующих элементов ввод т в составе рафинировочного шлака. Азотированный сплав используют в виде кусков размером 100-350 мм при следующем соотношении фракций, вес.%: 100-20015-20 201-25060-75 251-3505-25 В качестве азотированного сплава могут быть использованы такие сплавы, как металлический марганец, металлический хром,силикомарганец, ферромарганец , феррохром, силикохром и т.п., содержащие 2-8% азота. Приведенный фракционный состав азотированных сплавов обеспечивает постепенное их растворение в металле и выделение основного количества азота в тот момент, когда в металл вводитс  сильный нитридообразующий элемент. Уменьшение размера кусков азотиро-. ванного сплава менее 100 мм приводит к их быстрому растворению и снижает усвоение азота сталью, а использование сплава в кусках крупнее 350 мм может привести к неполному их растворению во врем  выпуска и неодноропному составу металла. В этом случае усвоение азота сталью также снижаетс . Отклонение от приведенного фракционного состава азотированного сплава также снижает усвоение азота либо вследствие быстрого оаствооени  сплава (при увеличении доли более мелких фракций), либо вследствие замедленного его растворени  (при увеличении доли крупных фракций), Кремний ввод т в металл в виде сплавов с железом или марганцем, на пример, ферросилици , силикомарганд Возможно совместное использование ферросилици  и силикомарганца в люб соотношени х. Сущность способа состоит в том, гчто азотированный сплав, вводимый в крупных кусках в начальный период выпуска металла, раствор етс  посте пенно, обеспечива  поступление азот в расплав от момента добавки азотир ванного сплава до выпуска в ковш большей части металла. Причем подбором , фракционного состава сплава можно регулировать интенсивность по ступлени  в расплав, при большой доле крупных фракций обеспечивать более равномеоное его вылеление по ходу выпуска, а при большой доле мелких фракций достигать более интенсивного выделени  азота в начал выпуска. Сразу после добавки азотирова№ного сплава в металл ввод т алюминий, формиру  глубоко раскисленную металлическую ванну с высокой концентоаци ей сильного раскислител  - алюмини  Непосредственно после Формировани  стального расплава с концентрацией алюмини  0,2-1,5% в нее добавл ют в виде окислов сильный нитридообразующий элемент, способный взаимодействовать с азотом при температуре расплавленной стали с образованием нитридов. Такими элементами могут быть титан , цирконий. Благодар  высокому со держанию в расплаве алюмини  происхо дит реакци  восстановлени  сильного нитридообразующего элемента из окисла и энергичное взаимодействие его с азотом, Прэимущество добавки нитрипооб- разующего элемента в виде окисла и восстановление его в объеме расплавленного металла по сравнению с использованием его в виде ферросплава состоит в более равномерном оаспреде лении этого элемегта в объеме металла и более полном взаимодействии его с азотом. Возможно, что более полное взаимодействие нитридообразующего элемента с азотом обусловлено тем, что при одновременном ёзаимодействии алюмини , окисла нитридообразующего элемента и азота реакци  образовани  нитрида идет более выгодным термодинамическим путем, чем реакци  азота с элементом. Не исключено ката литическое вли ние алюмини  и его окисла на реакцию образовани  нитрида . Образующиес  нитриды представл ют собой мелкодисперсные включени  относительно равномерно распределенные в объеме металла и имеющие, вследствие своих мелких размеров, низкую скорость всплывани  в жидком металле . Напротив, при добавке сильного нитридообразующего элемента в виде металла формируютс  крупные включени  нитридов,,быстро всплывающие из металла и уменьшающие усвоение и азота, и нитридообоазующего элемента. После введени  окислов сильного нитридообразующего элемента расплав дополнительно раскисл ют кремнием и марганцем и ввод т упрочн ющие карбонитридообразующие элементы. с такими элементами, как ванадий, бор, ниобий, не oбDaзvющими нитридов в расплавленной стали, в металл могут быть добавлены сильные нитридообразующие элементы - титан и цирконий, если они оегламентированы марочным составом стали. Окислы сильных нитридообоазующих могут быть использованы как в чистом виде, так и н виде различных материалов , например, минералов, шлаков и т.п., в которых содержание легковосстановимых окислов кремни , железа, марганца и т.п. не превышает 10%. Особенно эффективным  вл етс  введение окислов сильных нитридообразующих элементов в состав сталерафинировочных известково-глиноземистых шлаков . Содержание этих окислов в ишаке должно быть не менее 3%. Необходимым условием осуществлени  способа  вл етс  введение окислов сильного нитридообразующего элемента в стальной расплав, содержащий 0,21 ,5% алюмини . Алюминий обладает высоким сродством к кислороду и обеспечивает не только раскисление металла , но и восстановление при температуре 1550-1650°С таких элементов, как титан и цирконий из их окислов. При содержании алюмини  в расплаве менее 0,2% реакци  восстановлени  титана и циркони  из окислов замедл етс , в результате количество восстанавливающего нитридообразующего элемента снижаетс , усвоение азота сталью уменьшаетс . Кроме того, увеличиваетс  размер образующихс  нитридов и облегчаетс  их всплывание из стали. При содержании алюмини  в расплаве более 1,5% к моменту введени  окислов нитридообразующего элемента реакци  его восстановлени  протекает быстрее оеакиии растворени  азотированного сплава и интенсивности поступлени  азота в расплавленный металл , В результате часть нитридообоазующего элемента,  вл ющегос  таке и сильным раскислителем, окис етс  поступающими в ковш порци ми кисленного металла, В результате эффективность использовани  нитридобразующего элемр.нта и азота уменьаетс . Способ осуществл ют следук дим обазом . В сталеплавильном агрегате полу- чают расплавленный стальной полупродукт , оСйзуглероживают его до требуемого содержани  углерода, нагревают и провод т предварительное раскисление металла кремнийсодержащими сплавами (ферросилицием, силикомарганцем и т.п.), вьщерживают 3-15 мин и выпускают в ковш. Непосредственно после начала выпуска в ковш подают азотированный сплав в кусках размером 100-350 мм при следующем соотношении фракций, вес.%: 100-200 15-20 201-250 60-75 251-3505-25 Возможна присадка азотированного сплава на дно ковша перед выпуском плавки, В этом случае во избежание закозлени  первыми порци ми стали его следует вводить в оболочке, разлагающейс  при контакте с металлом с выделением нейтрального или восстановительного газа, Оболочка может быть изготовлена из листового железа с газовыдел ю- щей обмазкой, содержащей карбонаты, из древесины и т,п, После добавки азотированного спла ва в металл ввод т алюминий в твердом или жидком виде и после его раст ворени  и формировани  стальной ванны, содержащей 0,2-1,5% алюмини  в металл ввод т окислы элемента, об разующего нитриды в оасплавленном металле - окислы титана или циркони  При использовании рафинирующей обработки стали известково-влиноземистыми шлаками окислы титана или циркони  ввод т в синтетический шлак и подают в ковш вместе с синтетическим шлаком. Количество вводимых металл окислов устанавливают по ст хиометрическому соотношению элемр.нт в нитриде из расчета св зывани  вво димого азота с учетом присутстви  части азота в свободном состо нии дл  формировани  нитридной и карбонитридной фаз менее сильными нитридообразующими элементами (ванадием, бором, ниобием, РЗМ, алюминием и т.п,) . Окислы могут быть введены в металл с синтетическим известково-гли ноземистым шлаком, В этом случае их количество следует увеличить в 1,2 3 раза, введени  окислов во врем  слива в ковш 20-70 металла провод  дополнительное раскисление расплава добавкой кремни  и марганца и ввод  карбонитридообразующие элементы бор , ванадий, ниобий. Титан и цирконий при наличии их в марочном составе ехали добавл ют в виде металлов или сплавов с учето введенного окислами количества. Ниже приведены варианты осуществлени  способа, не исключающие другие варианты в объеме формулы изобретени . Пример 1,В 450-тонной мар- теновской печи дл  получени  стали 14Г2АФ выплавл ют полупродукт, содержащий 0,14% углерода, 0,16% марганца , 0,028% серы, 0,007% азота. Дл  предварительного раскислени  ввод т 2,0 т силикомарганца. Через. 7 мин при температуре 1620С металл выпускают по раздвоенному желобу в два ковша. Во второй ковш в начале выпуска ввод т 0,85 т азотированного марганца (91,2% марганца, 6,1% азота, остальное - железо и примеси) в кусг ках размером 100-350 мм. Фракционный состав приведен в табл.1. Таблица 1 Всего 100-350 0,850 100 Затем в, ковш добавл ют 110 кг дробленного ;. алюмини  и после его растворени  и формировани  ванны расплава с содержанием 0,7% алюмини  в ковш добавл ют окислы титана в количестве 70 кг. После выпуска 50% металла в ковш добавл ют 2,3 т силикомарганца (72,2% марганца, 18,2% кремни ) и 0,8 I 65%-ного ферросилици , а затем во врем  слива 60% металла - 0,45 -т феррованади  (41% ванади ). Готова  сталь по вводимым элементам имеет следующий химический состав , вес,% Углерод0,18 Кремний0,50 Марганец1,50 Титан0,014 Алюминий0,025 Азот0,018 Ванадий0,08 В первом ковше осуществл ют обработку металла по известному способу. На дно ковша перед выпуском плавки ввод т 1,2 т азотированного марганца , затем при наполнении ковша на 1/4-2/3 высоты в металл последовательно ввод т 2,1 т силикомарганца, 0,8 т ферросилици , 0,11 т алюмини , 0,45 т феррованади  и 0,14 т 30%-го ферротитана. Готова  сталь по вводимым элемен там имеет следующий химический сост вес.%; Углерод0,17 Кремний0,48 Марганец1,50 Титан0,012 Алюминий0,027 ,015 Ванадий0,07 Металл обоих ковшей прокатывают на лист и подвергают механическим не пытани м. Брак металла по поверхност на первом переделе дл  металла, полу ченнозго по предлагаемому способу, составл ет 1,2%, дл  металла, полученного по лзвестному способу - 2,3 Механические свойства стали в нормализованном состо нии составл ю соответственно: предел прочности 57,3 и 56,5 кг/мм. предел текучести 45 и 44,4 кг/мм , относительное удлинение 27 и 24%, ударна  в зкость при температуре 40°С 9,5 и 7,1 кгем/ Усвоение элементов сталью, полученной по предлагаемому и известному способу, составл ет соответственно, вес.%: титан. 76 и 63,3, алюминий 51 и 54, азот 48 и 24,2, ванадий 97,5 и 84, т.е. при получении стали пре лагаемым способом полезное использование титана было выше на 12,7%, азота на 23,8%, ванади  на 13,1%, однако при этом несколько ниже (на 3%) усвоение алюмини  сталью, по-ви димому, за счет расходовани  его на восстановление титана из окислов. Пример 2.В 450-тонной мар теновкой печи дл  получени  высокопрочной стали 12 ГН2МФАЮ выплавл ют легированный никелем и молибденом полупродукт, содержащий 0,09% углерода , 0,15% марганца, 0,006% азота, Предварительное раскисление полупро дукта осуществл ют в печи силикомар ганцем (2,8 т). Кроме того, в печь ввод т 1,5 т феррохрома. Через 10 ми при температуре металл выпус кают по раздвоенному желобу в два ковша, В один ковг перед выпуском плавки загружают 900 кг азотированного марганца в кусках размером 100 350 мм,-. Фракционный состав приведен в табл, 2,° Таблица 2 0,900 100 Всего 100-350 в начале выпуска в ковш загружают 120 кг дробленого алюмини  и после его растворени  и формировани  ванны расплава с содержанием 1,4% алюмини  в ковш заливают 6 т сталерафинировочного шлака, в который предварительно ввод т окислы титана до их содержани  3,5%, После выпуска 40% металла в ковш ввод т 1,4 т силикомарганца, 1,3 т ферросилици , а затем 0,45 т феррованали . Присадку ферросплавов заканчивают при наполнении ковша на 60%, Вес жидкого металла в ковш составл ет 249 т, Готова  сталь содержит, вес,%: Кремний0,37 Марганец1,09 / Титан0,017, Алюминий0,026 Азот0,01 Ванадий0,07 Остальные элементы берут в соответствии с требовани ми технических условий. В другом ковше осуществл ют обработку металла по известному способу. На дно ковша загружают 1,2 т азотированного марганца в кусках до 50 мл При наполнении ковша на 1/4-2/3 высоты в металл последовательно ввод т 1,2 т силикомарганца, 1,3 т ферросилици , 0,24 т алюмини , 0,15 т ферротитана , 0,45 т феррованади . Вес жидкого металла в ковше составл ет 226 т. Готова  сталь содержит, вес,%: Кремний0,3 Марганецif 13 АлхОМИний0,032 Азот0,017 Ванадий0,07 Титан0,006 Остальные элементы берут в соответствии с требовани ми технических условий, Усвоение элементов металлом первого ковша выше, чем второго, и соответственно составл ет, вес,%: титан 34 и 30, алюминий 54 и 30,5, азот 59 и 34,4, вансщий 94,6 и 85,4, Усвоение крем1ти  выше на 5,4%, марганца на 6,2%. Металл обоих ковшей прокатывают на лист и подвергают згисалке и форсированному отпуску, . Врак металла по дефектам поверхности на первом переделе составл ет 1,8% (первый ковш) и 2,7% (второй ковш). Механические свойства металла первого и второго ковшей составл ют соответственно: предел прочности 88 и 86 кг/мм, предел текучести 73 и 72 кг/мм , относительнре удлинение 16,5 и 14%, ударна  в зкость при темературе 70С 5,5 и 4,2 кгсм/см, П рги мер 3, В 450-тонной мартеновской печи дл  получени  высокорочной стали 12ГН2МФДЮ выплавл ют легированный никелем и молибденом полупродукт, содержащий 0,10% углерода , 0,12% марганца, 0,006% азота Предварительное раскисление в печи осуществл ют силикомарганцем (2,2 т Кроме того, в него ввод т 1,5 т ниэкоуглеродистого феррохрома. Чере 15 мин при температуре 1640°С метал выпускают по раздвоенному желобу в два ковша. В один ковш ввод т 1,2 т азотиро ванного марганца в кусках размером 100-350 мм. Фракционный состав приведен в табл. 3. Таблиц Всего 100-350 Затем в ковш добавл ют 150 кг дробленного алюмини  и после его р творени  и формировани  ванны расплава с содержанием 1% ajJiQi-.iHHHH в ковш добавл ют 150 кг окислов тита и заливают 6,5 т рафинировочного ш ка. После выпуска 50% металла в ко добавл ют 1,1 т силикомарганца, 1, ферросилици , 0,45 т феррованади . Присадку ферросплавов заканчивают наполнении ковша на 70%. Вес жидко металла составл ет 241 т. вес.%: Готова  сталь содержит, 0,45 Кремний Марганец 1,27 0,018 Алюминий 0,030 0,021 Ванадий 0,07 Остальные элементы берут в соот ветствии с требовани ми технически условий. В другом ковше осуществл ют обр ботку по известному способу. На дн ковша, загружают 1,2 т дробленного (куски до 50 мм) азотированного ма ганца. При наполнении ковша на 1/4 1/2 Аысоты в металл последовательн ввод т 1,1 т силикомарганца, 1,2 т ферросилици , 0,15 т дробленного алюмини , 0,15 т ферротитана, 0,45 феррованади . Вес жидкого металла составл ет 224 т. Готова  сталь содержит, вес,%: Кремний0,44 Марганец1,21 Титан Алюминий Азот Ванадий Осталь 1ые элементы берут в соответствии с требовани ми технических условий. Усвоение элементов металлом первого ковша выше, чем второго, и составл ет соответственно, вес.%: титан 48,7 и 35, алюминий 48,3 и 41,8, азот 53 и 34,4, ванадий 93,3 и 87,5. Усвоение кремни  выше на 7,2% марганца на 7,6%, Металл обоих ковшей прокатывают на лист и подвергают закалке и форсированному отпуску. Брак металла по дефектам поверхности на первом переделе составл ет на первом ковше 1,6%, на втором 2,1%. Металл первого и второго ковшей имеет механические свойства соответственно: предел прочности 88 и 85 кг/мм , предел текучести 73 и 70 кг/мм, относительное удлинение 18,5 и 16,5%, ударна  в зкость при температуре 70°С 6,2 и 4,5 кгсм/см . В св зи с тем, что оценить абсолютную величину угара марганца и кремни , вводимых в ковш, не представл етс  возможным (поскольку часть марганца и кремни  вводили в печь), выполнено лишь относительное сравнение степени использовани  этих элементов . Дл  предлагаемого способа усвоение марганца оказалось выше на 19%, кремни  - на 5%. Таким образом, способ получени  высокопрочной стали позвол ет повысить степень усвоени  сталью азота и раскислителей и снизить их расход, улучшить качество поверхности и увеличить выход годного металла, увеличить механические свойства стали. Ожидаемый экономический эффект составл ет более 100 тыс. руб. в год. Формула изобретени  1. Способ получени  высокопрочной стали, включак ций выплавку продукта в сталеплавильном агрегате, предварительное раскисление его кремнием,выпуск в ковш, легирование и раскисление азотом в виде кускового азотированного сплава, вводимым в началь- ный период выпуска плавки, алюминием, кремнием, марганцем, нитр1здообразующими и карбонитридообразукхцими элементами при выполнении ковша на 2070% , отличающийс  тем, что, с целью повышени  степени усвоени  раскислителей и легирующих,улучшени  механических свойств и повьшени  выхода годной стали, после ввода азотированного сплава формируют металлическую ванну с содержанием алюМИНИН 0,2-1,5%, в которую дают нитридообразующие элементы в виде окислов , а затем кремний, марганец и кар бонитридообразующие элементы, 2.Способ non.lr отличающийс  тем, что металл в ковше об рабатывают рафинировйчным щпаком, 3.Способ по пг:.1м2, о т л и чающийс  тем, что окислы нитридообразующих элементов ввод т в со ставе рафинировочного шлака. 4.Способ по пп. 1, 2 «3. отли чающийс  тем, что азотированный сплав имеет следуюший Фракционный состав, вес, %: 100-200 мм 15-20 201г250 мм60-75 251-350 мм5-25 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 535358, кл. С 21 С 7/06, 1975.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 367156, кл. С 21 С 7/00, 1971.
3. 3.Технологическа  инструкци  Орско-Халиловского металлургического комбината ТИ-М-01-77, раздел 9,