SU901287A1 - Способ производства стали - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

1

Изобретение относитс  к черной мд геишургни , конкретно к производству стали , модифицированной нитридообразугащими элементами.

Известен способ модифицировани  стали нитридообразующими элементами, заключающийс  в обработке металла во врем  разливки титаном, цирконием, ураном, церием при температуре на 30-8О С выше температуры начала кристаллизации 1-1.

Недостатком известного способа  вл етс  нестабильный коэффициент усвоени  нитридообразующих элементов во врем  разливки (от изложницы к изложнице), при этом во врем  ввода редкоземельных металлов в изложницу или в струю отмечаетс  образование корок, состо щих из .редкоземельных металлов к привод щих к расслоени м в готовом прокате, ухудшению макроструктуры стали в виде овдаиевой пористости.

Известен способ модифицировани  стали , включающий предварительное раскислениё алюминием, ввод перед вьшуском металла из печи кальци  в количестве О,О5-0,3% от веса садки и в ковш или при разливке циркони  в количестве 0,О5О ,4% и (или) редкоземельных- металлов в количестве О,02-О,3%, а также ocTiaльной части кальци  в количестве О,О2О ,2% от веса расплава 2.

Недостатком известного технического решени   вл етс  нестабильный коэффициент усвоени  нитридообразуюших элементов , а при вводе редкоземельных меТЕ1ЛЛОВ в изложницу или в струю отмечаетс  образование корок, состо щих из редкоземельных металлов и привод щих к расслоени м в готовом прокате, ухудшению макроструктуры стали в виде церие- вой пористости, а также низкий коэффициент использовани  модифицирующего действи  редкоземельных металлов, вследствие совместных присадок циркони  редкоземельных металлов в расплав, что приводит к повышенному окислению редкоземельных металлов. Йзвестйо, что эффект модифицировани  редкоземельными металлами увеличиваетс  при вводе их в металл после сильного предварительного раскислени .

При таком микролегировании (совместном вводе циркони  и редкоземельных металлов невозможно ввести необходимые дл  повышени  жаропрочности количества микроэлементов, поскольку менее активные могут выдел тьс  в виде хрупкой эвтектшш на границе зерен, резко снижа  ударную в зкость и пластичность. Кроме того, изветное техническое решение не Позвол ет иметь высокие и воспроизводимые от плавки к плавке коэффициенты ус- воени , что.  вл етс  недопустимым условием обеспечени  современных требований качества стали.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ выплавки стали, сущность которого заключаетс  в проплавлении шихты, окислении примесей, доводке по химическому составу, раскислении металла алюминием, совместной присадке циркони  и редкоземельных металлов выпуске расплава в ковш, разливке 13,

Недсзстаток известного способа - окисление циркони  и редкоземельных металлов во врем  выпуска металла и нестабильное их усвоение. Кроме того, низкий коэффициент использовани  модифишфующего действи  редкоземельных металлов, вследствие совместных присадок циркони  и редкоземельных металлов в расплав, что приводит к повышенному окислению редкоземельных металлов. Известно, что эффект модифишфовани  редкоземельными металлами увеличиваетс  при вводе их в металл после сильного предварительного раскислени .

Цель изобретени -- повышение кйчест- ва стали за счет увеличени  степени и стабильности усвое11и  циркони  и редкоземельных металлов, повышение воспроизводимости технологического процесса от плавки к плавке.

Указанна  цель достигаетс  последовательностью технологических операций, включающих предварительное раскисление алюминием, введение, бора из борсодержащего вещества, например датолита, во врем  выпуска металла и его обработки восстановительным шлаком, последовательный ввод сначала циркони , а затем редкоземельных металлов в струе газаносител  под уровень зеркала металла на 0,1-0,8 его глубины с темпом подачи v модификаторов 0,2-1,00 кг/мин.т и одновременной продувкой nnnvi же газом снизу. Дл  реализации .возможности усилени  коэффициента усвоени  бора из борсодержащего вещества предусматриваетс  совместный ввод его с алюминием в соотношении борсодержащее вещество к алюминию 1:(0,1-0,5) соответственно и предварительное растворение его в восстановительном шлаке.

В результате присадок борсодержашего вещества, например датолита, во врем  выпуска плавки из печи и обработки ее восстановительным шлаком, восстановительный бор раствор етс  в металлическом расплаве и  вл  сь поверхностно-активным элементом упрочн ет границы эерен в готовом металле.

Одновременно с этим происходит дополнительное разжижение печного шлака, что Б свою очередь положительно сказываетс  на процессе рафинировани  металла.

Последующа  последовательна  продувка сначала цирконием, а затем редкоземельными металлами в токе нейтрального газа-носител  позвол ет увеличить степень и воспроизводимость их усвоени , за счет образовани  нейтрального газового затвора над расплавом и принудительного ввода этих элементов вглубь металла . Последовательна  обработка бором, цирконием, а затем редкоземельными металлами позвол ет исключить по вление хрупкой эвтектики на границе зерен, а также повысить эффект модифицировани  редкоземельными металлами включений за счет более глубокого предварительного раскислени  цирконием. В стал х, где особенно вредной примесью  вл етс  азот, например в котельных, это позвол ет убрать образующиес  нитриды с границ зерен и тем самым повысить ее служебные характеристики.

Дополнительное перемешивание металла нейтральным газом позвол ет рассредоточить кинематические вклкнени , как оксиды , так и нитриды равномерно по всему объему, что, в свою очередь, положительно сказываетс  на качестве готового металла .

Ниже приведены варианты осуществлени  предлагаемого изобретени , не исключающие других вариантов, в объеме предмета изобретени .

Claims (3)

1. Пример 1. При выплавке жаропрочной стали 12Х1МФ в 1Об г дуговойэлектропечи во врем  выпуска металла и восстановительного шлака в ковш присаищвают датолит в количестве 2 кг/т. Зат&л KoBiit устанавливают на стенд к на глубине 2,5 м от поверхности зеркала м талла через специальную форму ввод т по следовательно сначала циркоймй в количе стве 0,4 кг/т, а затем редкоземельные металлы вколичестве О,25 кг/т в токе органа с темпом подачи легирующих элементов 0,2 кг/мин-т в течение 3 мин. После этого металл разливают в изложницы . П р и м е р 2. При выплавке жаропрочной стали 12Х1МФ в 100 т дуговой электропечи с высоким, содержанием азота , в ванну печи перед выпуском плавки присаживают датолит в количестве 10 кг/т и алюминиевый порошок в количестве 1 кг/т. Затем плавку выпускают и ковш устанавливают на стенд. Далее в металл на глубине 2,5 м от поверхности зеркала через специальную фурму ввод т последовательно сначала цирконий в количестве 3 кг/т, а затем редкоземельны металлы в количестве 0,5 кг/т в токе аргона с темпом подачи легирующих элементов 0,7 кг/мин .г. в течение 5 мин. После этого металл разливают в изложницы . П р и м е р 3. При вьгалавке стали 17Г2АФ в 1ОО т дуговой электропечи расплавл ют шихту, окисл ют примеси до требуемого содержани  углерода, затем скачивают окислительный шлак, навод т шлак дл  проведени  восстановительного периода,, довод т расплав до заданного химического состава. Далее во врем  выпуска металла из печи в ковш с наход щимс  гам алюминием в количсестве 1кг/т присаживают,датолит в количеств 2кг/т, затем ковш устанавливают на стенд и на глубину I м от поверхности зеркала металла через специальную фурм ввод т последовательно сначала цирконий в количестве 6 кг/т, а затем редкоземельные металлы в количестве 1 кг/т в токе азота с темпом подачи легирующих элементов I ,О кг/т . мин в течение 7 мин с одновременной продувкой газообразовани  азотом через пробкуЦ)урму, установленную в днише ковша. Далее ме .талл разливают. Выбор верхних и нижних количественных пределов ввода датолита, циркони  и редкоземельных металлов обусловлен мех Тшзмом вли ни  поверхностно-активных элементов на свойства металла, заключающиес  в том, что содержание их в стали ограничиваетс  оптимальными йредела ми, т.е. областью, прилегающей к точке экстремума на кривой зависимости повер хностное нат жение - содержание модификаторов; содержанием азота, который не- , обходимо св зать и убрать с поверхности зерен. Поэтому при выплавке каждой конкрет ной марки стали предложенные количества этих элементов и соотношени  между ними будут разными в пределах за вленного и определены опытом. Нижний предел темпа подачи легирующих элементов 0,2 кг/т, мин необходим дл  максимального усвоени  небольших количеств этих элементов в стал х с низким содержанием азота, а верхний предел I кг/т, мин необходим дл  обеспечени  ввода больших количеств циркони  и редкоземельных металлов, особенно при производстве сталей специально легированным азотом. Снижение темпа подачи легирующих элементов не эффективно, требует увели- чени  времени продувки, что приводит к дополнительным температурным потер м, а с повышением верхнего предела выше t кг/т.мин образуетс  пульсирующий поток порошкообразных материалов в транспортном трубопроводе, что приводит к завариванию фурмы. Глубина погружени  фурмы обусловлена необходимостью обеспечени  высокого и стабильного усвоени  легирующих элементов , уменьшени  температурных потерь. Так; в случае микролегировани  жаропрочной стали глубина погружени  необходима и достаточна в пределах 0,4-0,8 глубины металла, ввод фурмы на большую глубину 0,8 резко снижает проникновение газопорошковой струи в металл из-за возрастающего давлени , одновременно с этим происходит разрушение футеровки днища ковша и преждевременный ее износ,. При производстве сталей, специально легированных азотом, с целью увеличени  скорости растворени  азота в металле, необходимо дробление газовой струи на мелкие пузьфи, чего не обеспечит прощгв- к а этим газом только через фурму, по которой подаетс  цирконий и редкоземельные металлы. В этом случае газообразный азот дополнительно подают через пробку.урму, установленную в днище ковша . Подача активных нитридообразующих элементов при производстве данного сортамента с целью их максимального усвоени  будет обеспечена уже при вводе на 0,1-0,4 глубины металла. Продувка на глубине менее чем О,1 не эффективна, так как приводит к повышенному угару вводимых элементов шлаковой фазой. 79 Уволиченио расхода алюмини  выше О,5 при сопмесПюм вводе его с даголигом приводит к резкому увеличению коли чосгва нежелательных нитридов алюмини . Снижение расхода алюмини  менее О, I не обеспечивает достаточную раскис ленное ть ванны, что в конечном итоге приводит к повышенному угару бора. Снижение времени продувки ниже 2 мин не позвол ет ввести необходимые легирующие добавки при производстве жаропрочной стали, а увеличение продолжительности ввода реагентов выше Ю мин приводит к большим температурным потер м, Выплавка стали по предлагаемому способу позвол ет увеличить ударную в зкость, пластичность, а также длительную прочность котельной стали, например 12Х1МФ на 1-2 кгс/мм, за счет как исключени  образовани  менее термически устойчивых нитридов, например нитридов алюмини , располагающихс ,как пра- вило по границам зерен, так и упрочнени твердого раствора в результате послаловательной присадки -модификаторов от менее активного (бор) к более активнсллу (редкоземельные металлы); увеличить степень и воспроизводимость коэффициента усвоени  шфкони  и редкоземельных металлов на 4О%; исключить образование корок, состо щих из редкоземельных металлов в процессе разливки, устранить цериевую пористость; получить экономический эффект в народном хоз йстве в размере 45 руб/т. Формула изобретени  I. Способi производства стали, включающий расплавление шихты, окисление примесей, доводку расплава до заданного 7 химического состава, раскисление алюминием , введение в металл циркони  и редкоземельных металлов, вьшуск металла в ковщ, разливку, отличающийс   тем, что, с целью повышени  качества готовой стали в металл во врем  вьшуск а из печи ввод т борсодержащее вещество в пересчете на бор 2-10 кг/т и затем последовательно, в токе газоносйтел , цирконийсодержащее вещество и: редкоземельные металлы в соотношении циркони  к редкоземельным металлам (0,2-6) :1 соо твегс гвешю. 2. Способ по п. I, о т л и ч а ю ш и и с   тем, что цирконий и редкоземельные металлы ввод т под уровень зеркала металла на О,1-О,8 от номинальной его глубины с темном подачи 0,2-1,0 кг/ /Т.МИН в течение 2-10 мин. 3. Способ по п. 1,0 т л и ч а ющ и и с   тем, что одновременно с вво- ; дом циркони  и редкоземельных металлов расплав дополнительно продувают этим же газом через пробку-фурму. 4.Способ по п. I, отличающий с   тем, что борсодержащее вещество ввод т совместно с алюминием в соотношении l:(O,l-0,S) соответственно. 5.Способ по п. I, отличающий с   тем, что борсодержащее вещество предварительно раствор ют в восстановительном ра|«{нировочном шлаке. 6.Способ по и. I, отличаюий с   тем, что в качестве борсодержащего вещества ввод т датолит. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 435291, кл. С 21 С 7/ОО, 1972.
2. 2.Авторское свидетельство СССР NJ 423852, кл. С 21 С 7/ОО, 1974.
3. 3.Авторское свидетельство СССР 458592, кл. С 21 С 7/ОО, 1975.