Способ выплавки хладостойкой стали

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству низколегированных хладостойких сталей в основных электродуговых печах. Цель изобретения - сокращение времени плавки, трудоемкости и себестоимости, а также повышение ударной вязкости стали особенно при низких температурах. В дуговой печи расплавляют шихту, проводят окислительный процесс, затем скачивают окислительный шлак, а на зеркало металла вводят комплексный сплав, содержащий 35-45% кремния, 5-8% ванадия, 1-3% кальция, 1-3% алюминия, 2-4% титана, причем количество вводимого сплава рассчитывают по кремнию. Для шлакообразования комплексный сплав вводят в печь в смеси с известью в отношении 0,5-1,0. Способ позволяет не только проводить одновременное легирование и раскисление стали, но и модифицировать ее за счет небольших примесей в комплексном сплаве кальция, алюминия и титана. Комплексное влияние указанных элементов особенно заметно при низких температурах, при которых ударная вязкость стали, выплавленной по предлагаемому способу, выше в 1,5-2 раза по сравнению с прототипом. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s С 21 С 5/52

ГОСУДАРСТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4078230/23-02 (22) 16.06.86 (46) 15,06.90. Бюл, N. 22 (71) Производственное обьединение "Уралмаш" (72) Ф.С;Раковский, З,И.Итин, В.Ю.Дешин, В.Н,Захаров, В.Р,Пономарев, В,В.Скрипченко, Г.Н.Плотников, Г,Б,Волынский, Г.Е.Ободяник и Ю.М.Эйдлин (53) 669.18,046.5 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1073292, кл. С 21 С 5/52, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 592862, кл. С 22 С 35/00, 1977, Авторское свидетельство СССР

N. 1090727, кл. С 21 С 5/52, 1984. (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ХЛАДОСТОЙКОЙ

СТАЛИ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к производству низколегированных хладостойких сталей в основных электродуговых печах. Цель изобретения—

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству низколегированных хладостойких сталей в основных электродуговых печах.

Целью изобретения является сокращение времени плавки, трудоемкости и себестоимости, а также повышение ударной вязкости стали, особенно при низких температурах.

Для легирования и раскисления стали целесообразно применять различные комп. лексные сплавы и лигатуры взамен стандартных ферросплавов, что позволяет упростить и удешевить плавку, получить но„„GLED„„1571080 А1 сокращение времени плавки, трудоемкости и себестоимости, а также повышение ударной вязкости стали особенно при низких температурах. В дуговой печи расплавляют шихту, проводят окислительный процесс, затем скачивают окислительный шлак, а на зеркало металла вводят комплексный сплав, содержащий 35-45% кремния, 5-8% ванадия, 1-3% кальция, 1-3% алюминия, 2-4% титана, причем количество вводимого сплава рассчитывают по кремнию. Для шлакообразования комплексный сплав вводят в печь в смеси с известью в отношении 0,5-1,0.

Способ позволяет не только проводить одновременное легирование и раскисление стали, но и модифицировать ее за счет небольших примесей в комплексном сплаве кальция, алюминия и титана. Комплексное влияние укаэанных элементов особенно заметно при низких температурах, при которых ударная вязкость стали, выплавленной по предлагаемому способу, выше в 1,5-2 раза по сравнению с прототипом. 3 табл. вый комплекс свойств у обрабатываемых сталей.

Предлагаемый способ может быть применен, например, для выплавки стали

20ХГСФЛ, при этом достигается повышение механических свойств и сокращение времени плавки как по сравнению с прототипом, так и по сравнению с серийной технологией, принятой на УЗТМС (в печь вводят феррованадий и ферросилиций, в ковш силикокальций, алюминий и ферротитан). Расплавление шихты и окислительный период проводят, как в прототипе.

1571080

15

Затем проводят скачивание окислительного шлака, на зеркало металла вводят комплексный сплав, содержащий 35-45 кремния, 5,0-8-0 ванадия, 1-3 кальция, 1-3 алюминия, 2-4;ь титана, остальное железо, причем количество сплава рассчитывают по кремнию. Так, сталь 20ХГСФЛ, предназначенная для изготовления отливок в северном исполнении, содержит 0,5-0,8 кремния, В печь вводят 10-15 кг сплава на

1 т стали. B сталь одновременно вводят

0,07-0,11 ванадия, что соответствует его марочному содержанию. Угар ванадия при таком способе введения не превышает 34 . Для шлакообразования комплексный сплав вводят в печь в смеси с известью в соотношении 0,5-1,0 для связывания образующегося кремнезема в силикаты кальция

СаО SiOz, 2СаО SiOz, при этом шлак раскисляют только молотым коксом, Меньшее количество извести недостаточно для связывания кремнезема, большее количество приводит к загустеванию шлака. Известь может быть заменена эквивалентным количеством известняка, Предлагаемый способ позволяет не только произвести одновременное легирование и раскисление стали, но и модифицировать ее, т.е. улучшить структуру неметаллических включений, за счет небольших примесей в применяемом комплексном сплаве кальция, алюминия и титана, причем усвоение этих элементов в отличие от применения соответствующих бинарных (тройных) ферросиликосплавов (силикокальций, ферротитан и т,п.) достигает 80 /,, несмотря на их высокое сродство к кислороду. Причина этого в том, что кальций, алюминий и татан в комплексном сплаве содержатся в виде достаточно прочных силицидов и мало окисляются кислородом, растворенным в стали, в то же время благоприятно воздействуют на морфологию неметаллических включений. Комплексное влияние перечисленных элементов особенно заметно при низких температурах, при которых ударная вязкость стали, выплавленной по предлагаемому способу, выше в

1,5-2 раза, чем по прототипу, Время плавки по предлагаемому способу сокращается на

7-10 мин по сравнению с прототипом и на

9-12 мин по сравнению с серийной технологией, принятой на УЗТМ, Трудоемкость легирования сокращается за счет применения одного комплексного сплава взамен нескольких, так как 10-15 кг сплава заменяют

10-15 кг ферросилиция ФС45 плюс 3 кг феррованадия ФВ9 38 плюс 2 кг силикальция плюс 1 кг ферротитана плюс 0,5 кг алюминия, т.е, 1 кг комплексного сплава заменяет 1,5 кг стандартных ферросплавов, На 15-тонную плавку таким образом количество вводимых вручную ферросплавов сокращается на 100-120 кг, при этом один сплав заменяет пять.

Пример. В условиях УЗТМ на 7-тонной основной электродуговой печи выплавляют сталь 20ХГСФЛ по серийной технологии, принятой на заводе по прототипу и по предлагаемому способу по нескольким вариантам в заявляемых пределах и вне их. В табл.1 приведены составы сплавов, которые использованы для обработки стали.

В табл.2 приведены данные о способе ведения плавки, расходе материалов, времени плавки, трудоемкости, а также химическом составе печного шлака перед выпуском.

Данные о химическом составе полученной стали и ее механических свойствах приведены в табл.3.

Предлагаемый способ обеспечивает пблучение качественной хладостойкой стали с минимальными временем плавки и трудоемкостью. Ударная вязкость стали при

20 С возрастает на 10, при — 40 С на 40 и при -60 С на 100 .

Время плавки сокращается на 7-10 мин по сравнению с прототипом и на 9-12 мин по сравнению с серийной технологией. Трудоемкость плавки снижается в среднем на

0,07 нормо-часов на 1 т стали или при годовом объеме производства стали 10000 т, на

700 нормо-часов в год. Предлагаемый способ позволяет сократить угар ванадия в 2,55 раз. Снижение в комплексном сплаве отношения ванадия к кремнию ниже 0,12 приводит к снижению содержания в стали ванадия, и как следствие к снижению ее прочности (вариант 6). Повышение этого отношения выше 0,19 приводит к увеличению содержания ванадия в стали выше марочного состава и к падению пластичности и ударной вязкости (вариант 7). Снижение содержания в комплексном сплаве Ti, Al. Ca ниже нижнего предела приводит к его недостаточному модифицирующему воздействию на сталь, в результате чего снижается ее ударная вязкость (вариант 10), Охрупчивание стали и падение пластичности и ударной вязкости происходит и при избытке модифицирующих элементов (вариант 11).

Увеличение расхода извести выше предлагаемого соотношения приводит к загустеванию шлака, увеличению трудоемкости и угара ванадия, снижению механических свойств стали за счет недостаточного ее диффузионного раскисления. Снижение расхода извести приводит к низкой основности шлака, увеличению в нем активности кислорода и как следствие к повышенной

1571080 емкости и себестоимости, а также повышения ударной вязкости стали особенно при низких температурах, раскисление, легирование и модифицирование стали проводят

5 комплексным сплавом с отношением ванадия к кремнию 0,12-0,19 и содержащим 13% кальция. 1-3 алюминия,,2-4 титана, который вводят в печь сразу после окончания окислительного периода в смеси с изве10 стью в соотношении 0,5-1,0, в количестве, обеспечивающем необходимое содержание кремния в стали. окисленности стали и снижению ее механических свойств (варианты 14, 15).

Формула изобретения

Способ выплавки хладостойкой стали в основной электропечи, включающий расплавление шихты, окислительный и восстановительный периоды, легирование комплексным сплавом. содержащим железо, ванадий, кремний, модифицирование и выпуск, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени плавки, трудоТаблица

Соде жание элементов, Сплавы

ММпп

Феррованадий Ф8д 38

Ферросилиций ФС 45

Ферротитан ФТНЗО

Силикокальций СК 15

Алюминий AB 92

Силикованадий(прототип)

Комплексный сплав

Са, А1, Ti на среднем уровне

2

62

35

Продолжени

2

4

6

7а

7б

7в

7г, 7д

7е

7ж

7з

7и на среднем уровне на нижнем прЬделе на верхнем пределе ниже нижнего предела выше ве хнего п едела

7,5

6,4

8

6,4

6,4

6,4

6,4

42

39,5

1571080

Таблица 2

Способ ведения плавки, ММ и именяемых сплавов

ММ пп

Расход сплавов, кг/т стали

Время плавки, ч — мин

Трудоемкость, чел.ч/т

1,12

Серийная технология УЗТМ.

Сплавы ММ 1 — 5. 1-2 в печь, 3 — 5 в ковш

Способ-прототип. Сплав

650 ь в печь, 507, в ковш, сплав 2 в печь, сплавы 3,4,5 в ковш

Предлагаемый способ. Сплав

7а в печь в смеси с известью

1:1

Сплав 7б в печь

Сплав 7в в печь

Сплав 7г в печь

Спл ав 7д в печь

Сплав 7е в печь

Сплав 7ж в печь

Сплав 7з в печь

Сплав 7и в печь

Сплав 7в в печь в смеси с известью в отношении 0,5

Сплав 7в/известь = 0,75

Сплав 7в/известь = 0,4

Сплав 7в/известь = 1,2

2 — 37

22 в сумме

23,5 в сумме

2 — 35

2 — 27

2 — 28

2 — 27

2 — 26

2 — 28

2 — 27

2 — 27

2 — 27

2 — 27

1,05

1,06

1,05

1,04

1,06

1,05

1,05

1,05

1,05

5

7

9

11

2 — 28

2 — 26

2 — 35

2 — 25

1,06

1,04

1,11

1,036

13

14

Продолжение табл.2

Химический состав шлака***, hid nn

Я! Ог

СаО

Т Ог

А з

VzOg

* Кроме того, во всех случаях в печь вводили 4,3 кг т стали феррохрома и

15 кг/т стали ферромарганца, а также, кроме вариантов 12-15, 15 кг/т стали извести с содержанием СаОакт.= 86 .

** Средний расчетный результат с учетом ковшевого шлака.

*** Остальное до 100 окислы магния, железа, марганца, хрома.

2

4

6

8

11

12

13

14

42,5

43,8

44,3

45,1

43,9

44,8

46,3

44,5

45,6

44,3

46,2

64,3

53,6

73,0

35,8

38,0

36,4

35,6

33,1

35,7

34,3

32.8

35,2

35,0

35,6

32,5

26,4

28,4

16,7

44,7

1,12

1,06

0,53

0,67

0,71

0,48

0,40

0.14

0,66

0,10

0,93

0,60

0,46

0,71

0,68

0,67

0,69

1,02

0,98

0,96

1,01

1,05

0,65

1,33

0,34

1,67

1,00

0,96

0,98

1,04

0,60

0,61**

0,12

0,13

0,12

0,12

0,03

0,11

0,18

0,06

0,12

0,24

0,13

0,42

0,48

1571080 о

cD

I и о сч

Iо S б о о 3Ф

Ф Ж

У

S

Ф

cQ

IU) о

S о о о сч в

o Ф

Ф У

Х 40

Ф Ф

У

О,0

Х о Ф ц с

c0 O

4- О

v Lо,„,„, „,, л СО в О СЧ СЪ Л „

Ф

S с0

Iо о

Ф

X

3(, о а

cQ

Б ь

CO N O W Л ССЪ Л W CO CO CO N О ЛСЧ а а»t N СЧ С Ъ С Ъ»- »- С Ъ Ct СЧ о о о î о о î о î î î î o o o

W CO 0Ъ - а N CO В W 00 co CO Î В а

С Ъ С Ъ LA LA LA а С Ъ а ct СЧ С Ъ M LA С»Э С»Ъ о о о о о о î î î o o o o o o

LA t- <О а LAлсосчо LAсъосч cDсч

ÑÎ СО В В В 00 CD В ОЪ CD 00 В О> СО CO о о о о î o o o o î о о о о о а а Л lA IA CO CO t С"Ъ N В cD cD N СО

С Ъ N С ) С Ъ С Ъ С»Ъ N С Ъ С Ъ С Ъ СЧ С Ъ С Ъ С Ъ СЧ оъ а cD а LA t co cD с-ъ r> o ж LA Оъ о

СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ N» СЧ N СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ N

44Ъ CO СЪ W Î СЧ LA СО О О СЧ ж СЧ СО с ъ N с ъ а с"ъ lA с"ъ с"ъ сч cD а а N o

CD CD (О CO CD (О 4D CO CD CD CO CD CD CD CD

N <0 О Л lA N f f N Î LA Л O - H

CO t CD CO 00 LA В СО.СО СО В CO В cO LA а а а а а а а а ct а а а а а а со со о сч в сч о в сч в а о в о сч сч сч сч о с ъ о а сч сч сч о о o o o o o o o o o o o o o о о о о о о о о о о o o o о о

СЧ СЧ O В С Ъ е Л CO CD C В В с"ъ с ъ сч сч сч сч - с ъ o "f сч счо о о о о о о о о о o o o о о о о о о о о о о о о о о о о о

NAY)HF)NC9Nа -lAHHHH о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о î о о î о о о с ъасОсчас944ъасчавОь

Л- В44Ъ ВВВВВВООСО о оо оооооооо о о о о о о о о о о о о о о о

LA л сч w co о а а ж î N в rr съ

CD (О CO (СЪ CD CO 4О (О (4Ъ CD <СЪ CD IA (О CD о о о о о со о о о о о о о о

СОосоcowлалwcoocD счN аIAа ctlAcl lAа ctаIAаlAIAIA о о о о о о о о о о о о о о о

LANI OcDCOCOOO< t CROON

СЧ»»-» СЧСЧ»-» Счсч в в в о о л в со со о о - со со

N - "»-СЧN - »- - -NNСЧо о о о о о о о о о о о о о о о о о

lA сО с

Iо

Ф

С о