Смесь для легирования,раскисления и рафинирования стали

 

Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для внепечной обработки сталей с карбонитридным упрочнением. Целью изобретения является повышение степени восстановления ванадия и титана в сталь, повышение рафинирующей способности смеси и снижение склонности стали к хрупкому разрушению. Смесь для легирования, раскисления и рафинирования стали содержит , мас.%{ ванадиевый шлак 55-62; цианамид кальция 2-5j электротермический силикоалюминий 8-12; карбид кальция 6-8 и известь - остальное. Применение предложенной смеси позволяет повысить степень восстановления в сталь ванадия и титана на 10%, снизить содержание серы и неметаллических включений соответственно на 0,008 с и 0,0040%, а также снизить склонность стали к хрупкому разрушению в 1,13 раза . 1 табл. сс ел ел О5 СлЭ ОО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1355633

А1 (gg 4 С 21 С 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

БИВАЛ;";;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4118687/23-02 (22) 23.06.86 (46) 30.11.87. Бюл, в 44 (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (72) А.Н.Подуст, Ф.С.Раковский;

Л.В.Коваленко и С.В.Житнов (53) 621 ° 745.58 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 507400, кл. С 21 С 7/00, 5/54, 1974.

Авторское свидеТельство СССР

У 1070179, кл. С 21 С 7/00, 5/54, 1983. (54) СИЕСЬ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ, PACKHCJIEНИЯ И РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для внепечной обработки сталей с карбонитридным упрочнением. Целью изобретения является повышение степени восстановления ванадия и титана в сталь, повышение рафинирующей способности смеси и снижение склонности стали к хрупкому разрушению. Смесь для легирования, раскисления и рафинирования стали содержит, мас.%: ванадиевый шлак 55-62; цианамид кальция 2-5; электротермический силикоалюминий 8-12; карбид кальция 6-8 и известь — остальное.

Применение предложенной смеси позволяет повысить степень восстановления в сталь ванадия и титана на 10%., снизить содержание серы и неметаллических включений соответственно на 0,008 и 0,0040%, а также снизить склонность стали к хрупкому разрушению в 1,13 раза. 1 табл.

1355633

55-62

2-5 новления ванадия и титана и, кроме того, приводит к значительному уменьтпению количества дисперсных карбонитридов ванадия в стали. Последнее при содержании алюяиння в стали на нижнем пределе требуемых его концентраций приводит к снижению модифицирующего эффекта и повышает склонность стали к хрупкому разрушению. Кроме того, при содержании ванадиевого шлака более 62Х и цианамида кальция менее 2Х состав карбонитридов изменяется в сторону уменьшения в них содержания азота. Это обусловливает выделение карбонитридов в стали в верхней области аустекита по границам зерен, что повышает склонность стали к хрупкому разрушению.

Изобретение относится :c черной металлургии и предназначено для внепечной обработки сталей с карбонитридным упрочнением. 5.

Целью изобретения является повьппение степени восстановления ванадия и титана в сталь, повышение рафинирующей способности смеси и снижение склонности стали к хрупкому разруше-. 19 нию.

Предлагаемая смесь для легирования, раскисления и рафинирования стали содержит ванадиевый шлак, цианамид кальция, электротермический силикоалюми- 1Á ний, карбид кальция и известь при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Ванадиевый шлак

Цианамид кальция 20

Электротермический силикоалюминий 8-12

Карбид кальция 6-8

Известь Остальное

В предлагаемой смеси цианамид 25 кальция повышает рафинирующую способность образующегося шлака за счет увеличения в нем соединений кальция.

Известь способствует очистке стали от серы и повышает степень восста= 30 новления ванадия и титана из их окислов.

Восстановление окислов, вносимых с ванадиевым шлаком,с помощью электротермического силикоалкминия обеспечивает образование дисперсных глиноземных и высокоглиноземистых алюмосиликатных включений, легко ассимилируемых шлаковой фазой. Одновременно с этим обеспечивается получение стабильного содержания алюминия в стали.

Это снижает вредное влияние кремния и его соединений на склонность стали к хрупкому разрушению. ЭлектротермиФ ческий силикоалюминий является мате- риалом повьппенной чистоты при низкой стоимости. Поэтому снижению склонности стали к хрупкому разр шению способствует и значительное уменьшение в стали количества цветных металлов. -O

Введение в состав смеси карбида кальция способствует одновременному достижению нескольких поставленных задач. Благодаря высокой температуре плавления и присутствию в смеси более я5 сильных восстановителей растворение карбида кальция заканчивается преимущественно после завершения экзотермических реакций восстановления. За счет этого достигается более глубокое, чем в прототипе, раскислекие, рафинирование и модифицирование стали кальцием. Наличие карбида кальция в смеси повьппает ее восстановительнь1й потенциал, увеличивает основность шлака и повышает степень восстановления ванадия и титана в сталь.

Выбор содержания компонентов смеси в указанньгх вьш е пределах обусловлен следующим.

Практикой показано, что прямое легирование стали ванадием при помощи ванадиевого шлака целесообразно при содержании ванадия в стали не выше 0,15%. Содержание азота в низколегированных ванадийсодержащих сталях с карбонитридкым упрочнением не превышает обычно 0,015Х. Соотношение между количеством ванадиевого шлака и цианамида,определяется необходимостью получения в стали карбокитридов требуемого состава. Превышение пределов содержаний вакадиевого шлака и цианамида кальция в смеси приводит к снижению степени восстановления ванадин и титана в сталь и ухудшает рафинирующую способность шлака. Содержание в смеси этих. компонентов ниже предложенных пределов не рационально, поскольку не повьш ает рафинирующую способность смеси и степень восстаСодержание электротермическсго силикоалюмикия в смеси менее 8Х уменьшает термичность смеси и снижает степень восстановления ванадия и титана в сталь. Содержание его более 12% ке рационально, поскольку не дает заметных дополнительных преимуществ.

1355633

При содержании карбида кальция в смеси менее б не достигается требуемый эффект рафинирования и модифицирования стали, -а при содержании его более 8 . повышается вязкость шлака из-за наличия в нем большого количества тугоплавких частиц.

Содержание ванадиевого шлака в известной и предлагаемой смеси сос- 1п тавляет в среднем 58 ., следовательно расход смесей для легирования практически одинаков. Вместе с тем содержание элементов-восстановителей в известной смеси (алюминия, кремния, кальция, бария) составляет 8-27, а в предлагаемой смеси (алюминия, кремния) — 5,5-8,5 . Однако несмотря на меньшее содержание восстановителей в предлагаемой смеси по сравнению с 2р известной, степень восстановления ванадия и титана увеличивается. Это достигается за счет повышения эффективности действия восстановителей в смеси предлагаемого состава, что свя- 25 зано как с уменьшением угара восстановителей, так и с повышением восстановительной способности образующегося после расплавления смеси шлака.

Повышение рафинирующей способности 0 предлагаемой смеси в сравнении с известной можно объяснить следующим образом. При плавлении предлагаемой смеси поэтапность взаимодействия компонентов следующая ° . В первую очередь восстановление окислов смеси осуществляется за счет их взаимодействия с кремнием и алюминием. Вследствие тугоплавкости карбида кальция ее растУ ворение осуществляется более медлен- 4О но и заканчиваетея после завершения экзотермических реакций восстановления окислов. Этим достигается более глубокое раскисление и модифицирование стали. Введение карбида кальция 4 в виде компонента смеси способствует его равномерному распределению по всему объему обрабатываемого металла.

Окисление продуктов распада карбида кальция до извести и углекислого rasa способствует также более глубокому рафинированию стали, Учитывая характер продуктов распада карбида кальция, можно провести определенную аналогию с продувкой стали порошками.:

Благодаря более эффективному раскисленню и модифицированию стали при использовании предлагаемой смеси, а такжЕ, за счет уменьшения содержания в ней продуктов раскисления кремнием наблюдается снижение склонности стали к хрупкому разрушению.

Пример. Для приготовления смесей предлагаемого и известного составов использовали мелкодробленые исходные компоненты. Смеси. вводили россыпью на струю металла при выпуске плавки в разливочный ковш. Исследования проводили на стали 12ХГАФЛ, выплавляя ее в 60-кг индукционной печи. Расход смеси в каждом конкретном случае определяли, исходя из условия ввода в сталь О, 10 ванадия.

Рафинирующую способность смеси оценивали по содержанию серы и кислорода в стали, а также оксидных неметаллических включений, выделяемых электролитическим растворением образца металла.

Склонность стали к хрупкому разрушению оценивали по критерию К, критическому коэффициенту интенсивности напряжений при динамическом нагружении. Для этого испытывали ударные образцы с V-образным надрезом с осциллографической записью диаграммы нагрузка — прогиб. Определение

К проводили по известной методике.

Полученные результаты приведены в таблице.

1355633!

1

1 !» 1

1 Х Ф ! 1- х 1 — — 1 Лй! !

М с!4

I I» l» v v

O 4«4

1 фФЧ

1 х х

1 Э Э е!

Х 1

Х Э 1

Р х 1 сч сч о л о о

Ф о . о

«Ч сч

C) о о

Ф ь сч Ф сч о о

Ю о о

1

1 !

Ч! и

О.

О а

1 4Ч

«4

4 й

1 а х

1 Э

1

I М

l ° «4

1» ! о и

Г-l

«с! ф «Ч с« О

CO л

I о ,» о

v v

1 Д о

1 !

s0

X и о с»

Э х а

Э

Ф Ф х

Э о

4»

1 а э и ф

1 М Я 1

3—!

I 4«1

1 2 Х

ЪЧ I Д и

1 v I v t

1 C44 4« Iu

X I OX

4 Э I 2 ! 1» 1 а-, 4 «4 1 Э ! o

I о а

Э О

1:!

1 1

Г Т

4 и 1 ар4 х!

I Û Þ 4« И

1 CC I

4o2c454

1- —,— 1

1 V 1

X X

ЭОЭ

c4I !«Х

4» ф

«4ЭО а о с0

4 сС 2I

v э х с й«4Х С(О л сч M «»1

Ф CO Оi ф CO

О Э с1 ф ф л о а ф ф «4 CO С1 «Ч о о о

О О О О О

Ю Ю о о о о о с! aO а «4 т «с -з л с!

О О О О О

О О О О О л Ю Ю

О О О О О о сч ф

Сс! ««i

«Ч C»4! 1 4 1 1 с!

Ю сЧ О Ъ

1 . 1 4

1355633

55-62

2-5

8-12

6-8

Остальное

Составитель К. Сорокин

Редактор 10.Середа Техред Л.Олийнык Корректор И. Эрдейи

Заказ 5753/25

Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о

0 по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 о

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, использование смеси предлагаемого состава по сравнению с известной обеспечивает повышение степени восстановления ванадия и ти5 тана в сталь, повышение степени рафинирования стали и снижение ее склонности к хрупкому разрушению.

Формула изобретения

Смесь для легирования, раскисления и рафинирования стали, содержащая ванадиевый шлак, известь и азотсодержащее вещество, о т л и ч а ю щ а я — 16 с я тем, что, с целью повышения степени восстановления ванадия и титана в сталь, повышения рафинирующей способности смеси и снижения склонности стали к хрупкому разрушению, она дополнительно содержит электротермический силикоалюминий и карбид кальция, а в качестве азотсодержащего вещества — цианамид кальция, при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Банадиевый шлак

Цианамид кальция

Электротермический силикоалюминий Карбид кальция

Известь