SU956573A1

SU956573A1 - Method for producing steel for rolling-contact bear-ings

Info

Publication number: SU956573A1
Application number: SU813253161A
Authority: SU
Inventors: Михаил Иванович Гасик; Евгений Петрович Глушко; Антон Прокофьевич Горобец
Original assignee: Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Институт
Priority date: 1981-02-26
Filing date: 1981-02-26
Publication date: 1982-09-07

Description

Цель изобретени - повышение степени десульфурации металла и снижение -загр зненности металла недеформируемыми включени ми. . Поставленна цель достигаетс тем что согласно способу производства стали дл по.цшипников качени , включающему выплавку металла в плавильном агрегате с основной футеровкой., выпуск металла и обработку вне печи кислыми шлаками, конечное раскисле;ние металла перед разливкой алюминием , предварительное раскисление стали во врем выпуска производ т магни ем в ковше при соотношении магни и алюмини 1-6 :1 и общем расходе оаскислителей 0,8-2,0 кг/т стали. Использование магни при производ стве подшипниковой стали позвол ет повысить степень чистоты металла по неметаллическим включени м (окисным и сульфидным), вследствие не только снижени активности растворенных кис лорода и серы при обработке металла магнием, но и за счет снижени смачиваемости неметаллического включени жидкой сталью при обогащении его состава переклазовой фазой МО, а также изменить форму и состав включений , что обеспечиваетс высокой ре акционной способностью магни по отношению к таким сильно ликвирующим элементам как кислороди сера. При обычных концентраци х магни в подшипниковой стали (0,0020-0,0040% поступающего в металл в результате восстановительных реакций в системе железоуглеродистый расплав - подина плавильного агрегата, он вл етс вредной примесью. Столь низкие концентрации магни не преп тствуют фор мированию жидких микрообъектов окис ных включений с последующей кристал лизацией окисных фаз определ емых типом примен емого раскислител . Существующа технологи производ ства под1иипниковой стали с обработкой металла синтетическими известко во-глиноземистыми шлаками и раскисле нием алюминием, приводит к образова нию оксидных включений в корундовой области системы CaO-MgO-Al O -S i 0, (C-M-A-S) с об зательной выкристаллизацией , нар ду с корундом, шпинел МдО А . Шпинель, по данным р да исследователей, присутствует как фа зова составл юща в 100% исследова ных крупных глобул рных включений. В области системы C-M-A-S, богат кремнеземом, в процессе кристаллиза ции окисных расплавов имеет место протекание твердофазных реакций с растворением шпинели MgO-Al O. Име но этим можно объ снить тот факт, что во включени х металла, выплавле ного в мартеновской печи с кислой футеровкой , шпинель встречаетс в 2 р за реже, чем в металле электродуговой выплавки. Вместе с тем технологические особенностивыплавки подшипниковой стали в плавильнвх агрегатах с кислой футеровкой или обработке металла кислым синтетическим шлаком накладывают физико-химические ограничени , на протекание реакций десульфурации стали. Проведен термодинамический анализ реакций раскислени металла растворенным магнием. Мд + о (МдО) ДС° -483156 + 81,,, (1). Мд + S (MgS) UG° -300720 + 117,47Тд,, (2) Полученные результаты свидетельствуют о том, что магний при вводе в металл реагирует в первую очередь с растворенным кислородом, снижа его активность до величин 2-х , и затем вступает в реакцию взаимодейст ви . с серой. Направленность реакций преимущественно образовани окисных или оксисульфидных включений, таким образом, обуславливаетс количеством присаживаемого магни -. Определены количества магни при обработке металла , привод щие к образованию того или иного типа включени . Основыва сь на физико-химическом анализе данных с кристаллизации фаз . в системе C-M-A-S, проведены опыты в 30 кг дуговой печи с основной футеровкой , с раскислением металла при сливе в ковш магнием и кремнием и конечным раскислением. По ходу экспериментов не предусматриваетс наведение рафинирующих шлаков и присадок раскислителей в печь. По достижению нераскисленный металл состава ,%: С 0,95, Сг 4,5, Si следы, Мп 0,24, S -0,018 сливают в стопорный ковш и разливают в графитовый тигель. В стопорный ковш, перед выпуском плав ки, помещают или дробленный ферросилиций ФС65 и гранулированный магний или дробленную лигатуру марки ЖКИ-1 по ТУ 14-5-37-74 состава,%: кремний 55, магний б, железо остальное. При обработке металла синтетическим шлаком , используют шлак следующего -состава , %: SiOi43; СаО 27с,; МпО 3,1, Na, 5,7; MgO 2,1, , 5,l;FeO 3,1. СаО Опытный металл содержит,%: Гмд 0,0035-0,0047, oj 0,0027,tS 0,006-0,008. Величина баллов по шкалам ГОСТ 801-60 по глубул м, оксидам и сульфидам соответственно (средний максимальный балл): 0,97, 1,19, 1,08. Металл .сравнительных плавок.The purpose of the invention is to increase the degree of desulfurization of the metal and decrease the β-contamination of the metal with non-deformable inclusions. . This goal is achieved by the fact that according to the method of steel production for rolling bearings, including metal smelting in a melting unit with basic lining, metal production and sourizing slag outside the furnace, final metal deoxidation before aluminum casting, preliminary steel deoxidation during production it produces magnesium in a ladle with a ratio of magnesium and aluminum of 1-6: 1 and a total consumption of oxidizing agents 0.8-2.0 kg / t of steel. The use of magnesium in the production of bearing steel makes it possible to increase the degree of purity of the metal by nonmetallic inclusions (oxide and sulfide), due not only to a decrease in the activity of dissolved oxygen and sulfur when processing metal with magnesium, but also due to a decrease in wettability of nonmetallic incorporation by liquid steel during enrichment its composition by the percellular phase of MO, and also to change the shape and composition of the inclusions, which ensures a high reactivity of magnesium against such a strongly liquidating element am like oxygen and sulfur. At usual concentrations of magnesium in bearing steel (0.0020–0.0040% of the iron – carbon melt entering the metal as a result of reduction reactions in the system — the hearth of the melting unit, it is a harmful impurity. Such low concentrations of magnesium do not interfere with the formation of liquid microobjects oxide inclusions followed by crystallization of the oxide phases determined by the type of deoxidizing agent used. Existing technology for the production of sub-nickel steel with metal processing by synthetic lime-alumina Slags and deoxidation with aluminum leads to the formation of oxide inclusions in the corundum region of the CaO – MgO – Al O –Si 0 system (CMAS) with obligatory crystallization, along with corundum, spinel MgO A. Spinel, according to p Yes, researchers, is present as a phase component of 100% of the large globular inclusions studied.In the CMAS system area, rich in silica, solid phase reactions occur during the crystallization of oxide melts with MgO-Al O dissolving. to explain the fact that in inclusions The metal smelted in an open-hearth furnace with an acidic lining, spinel is found 2 times less often than in electric arc smelting metal. However, the technological features of the melting of bearing steel in smelting units with an acidic lining or metal processing with an acidic synthetic slag impose physical and chemical limitations on the course of steel desulfurization reactions. A thermodynamic analysis of metal deoxidation reactions with dissolved magnesium has been carried out. MD + o (MDO) DS ° -483156 + 81 ,,, (1). MD + S (MgS) UG ° -300720 + 117.47Td ,, (2) The results obtained indicate that magnesium, when introduced into the metal, reacts primarily with dissolved oxygen, reducing its activity to values of 2, and then reacts to interaction. with gray. The directionality of the reactions is predominantly the formation of oxide or oxysulfide inclusions, thus caused by the amount of magnesium deposited. The amounts of magnesium in the processing of the metal resulting in the formation of one or another type of inclusion are determined. Based on the physico-chemical analysis of data from the crystallization phases. in the C-M-A-S system, experiments were carried out in 30 kg of an arc furnace with the main lining, with metal deoxidation when drained into the ladle with magnesium and silicon and the final deoxidation. In the course of the experiments, no guidance of refining slags and deoxidizing agents into the furnace is provided. To achieve the non-oxidized metal composition,%: C 0.95, Cr 4.5, Si traces, Mp 0.24, S -0.018 is poured into a stopper and poured into a graphite crucible. Before the release of the melting ladle, either the FS65 crushed ferrosilicon and granulated magnesium or crushed ligatures of the ZhKI-1 grade according to TU 14-5-37-74 composition,%: silicon 55, magnesium b, iron are left in the locking ladle. When processing metal with synthetic slag, use slag of the following composition,%: SiOi43; CaO 27c; MpO 3.1, Na, 5.7; MgO 2.1, 5, l; FeO 3.1. CaO Experienced metal contains,%: Gmd 0.0035-0.0047, oj 0.0027, tS 0.006-0.008. The magnitude of points on the scales of GOST 801-60 in depth, oxides and sulfides, respectively (average maximum score): 0.97, 1.19, 1.08. Metal. Comparative heats.

проведенных без присадок магни , содержит ,%: о О,0031-0,0046; s 0,010 ,015. Средний из максимальных балов по глобул м, оксидам и сульфидам соответственно 1,05,- 1,0; 1,51.carried out without additives, magnesium contains,%: o O, 0031-0.0046; s 0,010, 015. The average of the maximum points in globules, oxides and sulfides, respectively, 1.05, - 1.0; 1.51.

Результаты оценки качества подтипниковой стали опытных плавок приведены в таблице.The results of the quality assessment of subtypal steel of the experimental heats are given in the table.

Проведенный анализ экспериментальных данных свидетельствует о неоднозначном вли нии качества и типа раскислител на степень чистоты металла Так увеличение присадок алюмини до 1,4 кг/т несмотр на общее снижение содержаний кислорода в металле, не приводит к существенному повышению, чистоты металла по неметаллическим включени м.- При этом наблюдаетс не только рост остальных концентраций алюмини (с 0,008 до 0,035%), с последующим взаимодействием растворенного алюмини при разливке с окружающей атмосферой, но и по вление в металле грубых скоплений корунда, оцениваемых баллом 3.The analysis of the experimental data shows the ambiguous effect of quality and type of deoxidizing on the degree of metal purity. Thus, an increase in aluminum additives to 1.4 kg / t despite a general decrease in the oxygen content in the metal does not lead to a significant increase in the metal purity due to nonmetallic inclusions. “In this case, not only the growth of the remaining aluminum concentrations is observed (from 0.008 to 0.035%), followed by the interaction of the dissolved aluminum during casting with the surrounding atmosphere, but also the appearance of coarse metal clusters of corundum, rated by a score of 3.

В то же врем , увеличение количества вводимого магни дает однозначную картину повышени чистоты металла по неметаллическим включени м вследствие предельно низких остаточных концентраций алюмини (0,0050 ,006). Однако увеличение количеств присаживаемого магни свыше 1,5 кг/т приводит к снижению качества металла по неметаллическим включени м вследствие бурного протекани реакций рафинировани , сопровождающихс выплесками металла. Как видно из приведенных данных, оптимальное качество металла обеспечиваетс при соотношении магни и алюмини равное At the same time, an increase in the amount of injected magnesium gives an unambiguous picture of the increase in the purity of the metal over nonmetallic inclusions due to extremely low residual aluminum concentrations (0.0050, 006). However, an increase in the amount of magnesium deposited above 1.5 kg / t leads to a decrease in the quality of the metal by nonmetallic inclusions due to the rapid refining reactions, accompanied by splashing of the metal. As can be seen from the above data, the optimum quality of the metal is ensured when the ratio of magnesium and aluminum is equal to

3,0 и общем расходе раскиелителей 2,0 кг/т.3.0 and the total consumption of the scavengers 2.0 kg / ton

Как показывают исследовани ,сталь опытных плавок в зависимости от типа примен емого раскислител отличаетс по составу и природе неметаллических включений. Дл металла, раскисленного алюминием, характерно присутствие во включени х корунда и алюмосиликатов Гипа А 1.0 2S i Oi ; встречаютс единичные включени кварцевого стекла. При раскислении же метгшла магнием в составе неметаллических включений, выделенных электролизом, увеличиваетс количество периклазовой составл ющей и окислов железа.As studies show, the steel of the experimental heats, depending on the type of deoxidizing agent used, differs in the composition and nature of non-metallic inclusions. For the metal, deoxidized with aluminum, the presence of corundum and aluminosilicates of Gipa A 1.0 2S i Oi is characteristic in the inclusions; single inclusions of quartz glass are encountered. At the same time, magnesium is deoxidized in the composition of non-metallic inclusions separated by electrolysis, the amount of periclase component and iron oxides increase.

Дл металла, раскисленного магнием ,- характерным вл етс обоггицение фазовых составл ющих оксидных включений периклазом, а также отсутствие шпинели. МдО -А ,,. В составе неметаллических включений, выделенных электролизом, с увеличением количеств вводимого магни с 1,0 до 1,5 кг/т дол корунда заметно снижаетс в среднем с 60 о 40-45 отн.%.For a magnesium deoxidized metal, the enrichment of the phase constituents of oxide inclusions by periclase and the absence of spinel are characteristic. MDO -A ,,. In the composition of non-metallic inclusions separated by electrolysis, with an increase in the amount of magnesium injected from 1.0 to 1.5 kg / ton of corundum, it noticeably decreases from an average of 60 to 40-45 rel.%.

Неметаллические включени опытного металле, обработанного магнием и кислыми шлаками, представлены в основном оксисульфидами и сульфидами марганца. Указанные типы включений должны обеспечить более высокую стойкость подшипников в силу когерентности св зи матрицы и включений.The nonmetallic inclusions of the experimental metal treated with magnesium and acid slags are mainly represented by manganese oxysulfides and sulfides. These types of inclusions should provide higher bearing resistance due to the coherence of the matrix connection and inclusions.

Claims

Thus, the use of magnesium for secondary refining with acidic slags of bearing steel allows not only to achieve a desulfurization degree of 46–60% against 17–28% in ordinary metal, but also to ensure the formation of inclusions with better service properties. 99565 Claim of the invention. Method of steel production for rolling bearings, including metal smelting in a smelting unit with basic lining, metal production and treatment outside the furnace with acidic slags, final metal deoxidation with aluminum before casting, in order to increase the degree of metal desulfurization , To reduce the contamination of the metal with non-deformable inclusions, the preliminary deoxidation of the metal during production is effected by magnesium in the ladle at a ratio of magnesium and aluminum. 7310 С1-3): 1 and the total deoxidizing agent rakkos .0,8-2,6 kg / t of waste; Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate 657067, cl. C 21 C 5/52, 1977.

2 .. Samsonov A.N. and others. Smelting of bearing steel with treatment in the ladle with synthetic slag of silica-oxyfone. Compendium of the Moscow Academy of Medical Sciences Style. And non-metallic inclusions, 2, M., Metallurgists, 1977, p. 6778.

3. USSR author's certificate 45683-5, cl. C 21 C 5/52, 1971.