Сталь и способ ее производства

 

Сущность изобретения: сталь дополнительно содержит водород, кислород активный , алюминий кислоторастворимый, титан при следующем соотношении компонентов, мае. %: углерод 0,03-1,5; марганец 0,05-2,5; кремний 0,001-0,11; хром 0,01-0,40; никель 0,01-0,40; медь 0,01-0,40; азот 0,001-0,030; водород 0,0001-0,0008, кислород активный 0,0001-0,004, алюминий кислоторастворимый 0,005-0,050; титан 0,001-0,050, железо - остальное. Способ включает выплавку металла , выпуск в ковш и раскисление марганцевыми и кремнийсодержащими ферросплавами. Сталь дополнительно раскисляют алюминием и титаном до получения содержания активного кислорода ниже равновесного с углеродом при атмосферном давлении и температуре кристаллизации стали. Минимально допустимое содержание алюминия и титана определяют из зависимости Z(AI + 0,4 Ti) 235 (0,0004 + 0,0013 С/С) -1,26 Н - 0.007 N. Применение предлагаемой стали повысит плотность и пластичность литой стали и качество слитков. 2 с.п. ф-лы, 3 табл. Ё

1763512 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4726373/02 (22) 31.07.89 (46) 23.09.92; Бюл. N. 35 (71) Институт черной металлургии (72) В.М,Черногрицкий, В.А, Вихвевщук, Г.Ф.Кулагин, В,Н.Сулима, М.Д.Зарецкий, В, П.Фоме н ко, Е. И, Е встафьев, Г.Н. Штефан, В,И.Драчев и В.Е.Резун (56) Сталь 15 п.с. ГОСТ 1050 — 74.

Шнееров Я.А„Вилевщук В.А. Полуспокойная сталь. М.: Металлургия, 1973, с. 368. (54) СТАЛЬ И СПОСОБ ЕЕ ПРОИЗВОДСТВА (57) Сущность изобретения: сталь дополнительно содержит водород, кислород активный, алюминий кислоторастворимый, титан при следующем соотношении компонентов, мас. %; углерод 0,03-1,5; марганец 0,05 — 2,5; кремний 0,001 — 0,11; хром 0,01 — 0,40; никель

0,01 — 0,40; медь 0,01 — 0,40; азот 0,001 — 0,030;

Изобретение относится к черной метал-. лургии, в частности, к составу стали преимущественно для разливки в изложницы и на

МНЛЗ.

Цель изобретения — повышение плотности и относительного удлинения и пластичности литого металла.

Сталь предложенного и известного составов выплавляют в лабораторном конвертере емкостью 1,5 т. Сталь разливают сифоном на слитки массой 800 кг. При разливке отбирают пробы жидкой стали, в которой определяют содержание углерода-, марганца, кремния, хрома, никеля, меди, азота, алюминия кислоторастворимого и титана. Для определения содержания водорбда в жидкой стали отливают в массивную пробницу (обеспечивающую ускоренную (si)s С 22 С 38/50, 38/58, С 21 С 5/52 водород 0,0001 — 0,0008, кислород активный

0,0001 — 0,004, алюминий кислоторастворимый 0,005 — 0,050; титан 0,001 — 0,050, железо— остальное. Способ включает выплавку металла, выпуск в ковш и раскисление марганцевыми и кремнийсодержащими ферросплавами.

Сталь дополнительно раскисляют алюминием и титаном до получения содержания активного кислорода ниже равновесного с углеродом при атмосферном давлении и температуре кристаллизации стали, Минимально допустимое содержание алю. миния и титана определяют из зависимости

Х (Al + 0,4 Ti) = 235 10 /(0,0004 + 0,0013

С/С) -1,26 Н -0,007 N, Применение предлагаемой стали повысит плотность и пластичность литой стали и качество слитков. 2 c,ï. ф-лы, 3 табл. кристаллизацию жидкого металла) пальчиковую пробу, которую закаливают в воде и, затем хранили в сухой углекислоте до про- . ведения анализа, Анализ выполняют на специализированном приборе фирмы "Леко", Содержание активного кислорода в жидкой стали в изложнице определяют с помощью устройства контроля окислен ности стали типа УКОС-1. Из полученных слитков вырезают поверхностный слой металла толщиной

10 мм и изготавливают образцы кубической формы (для измерения плотности) и плоские образцы (для испытаний на растяжение).

Плотность металла определяют по отношению массы образца к его объему. Пластичность металла оценивают по величине относительного удлинения обазцов при испытаниях на растяжение, 1763512

45

55

Химический состав стали предложенного и известного составов и результаты испытаний металла приведены в табл. 1 и 2.

Сущность способа заключается в следующем. Для повышения плотности и пластичности литого металла необходимо исключить газообразование при кристаллизации жидкой стали, в котором участвуют закись углерода, водород и азот. Так как общее давление выделяющихся газов не должно превышать атмосферного, то парциальное давление закиси углерода должно быть ниже атмосферного и тем ниже, чем выше содержание водорода и азота в жидкой стали. Снижение парциального давления закиси углерода обеспечивается введением в жидкую сталь алюминия и титана до получения содержаний активного кислорода ниже равновесных с углеродом при атмосферном давлении. Экспериментально установлено, что минимально допустимое содержание алюминия и титана может быть определено из зависимостия

2,35 10 (+ 0 4Т") 0.0004 + 0.0013С

С 1 26Н 0 0074 N где С, Н, N, Al, Tl — содержание углерода, водорода, азота, алюминия растворимого и титана соответственно в жидкой стали, .

Пример ы выполнения способа.

Предложенный способ производства низкокремнистой жидкой стали использован при проведении опытных плавок, приведенных в табл, 1. В конвертере емкостью 1,5 т выплавляют полупродукт, который сливают в сталеразливочный ковш, B процессе выпуска из агрегата металл легируют в ковше для получения необходимых содержаний хрома, никеля, меди, азота, а также раскисляют марганцем, кремнием, алюминием и титаном. При этом для расчета расхода вторичного алюминия и ферротитана определяют минимально допустимое содержание алюминия растворимого и титана по предложен ной зависимости с учетом содержаний углерода, водорода и азота в жидкой стали, Содержание углерода в готовой стали рассчитывают по данным о его остаточном содержании в полупродукте с учетом ввода этого элемента в сталь легирующими и раскисляющими добавками. Содержание водорода и азота принимают по результатам экспериментального определения их содержаний в полупродукте перед его выпуском из конвертера. Содержание активного кис-. лорода в готовой жидкой стали в изложнице определяют устройством контроля окисленности стали типа УКОС-1. Расчет содержаний активного кислорода, равновесных с углеродом при атмосферном давлении и температуре кристаллизации стали, производят по известным термодинамическим данным. Сталь разливают в глуходонные изложницы с утепленной головной частью.

Данные о химическом составе низкокремнистой жидкой стали и способе ее производства приведены в табл. 1 и 3, а результаты испытаний — в табл. 2. Полученные результаты показывают, что содержания алюминия и титана в готовой жидкой низкокремнистой стали выше минимально допустимых значений, определенных по предложенной зависимости. При этом содержание активного кислорода в такой стали было ниже равновесных с углеродом при атмосферном давлении и температуре кристаллизации стали. Литой металл из такой стали обладает более высокими плотностью и пластичностью в корковой зоне, чем металл из известной стали.

Применение предложенного способа производства низкокремнистой жидкой стали позволяет повысить плотность и пластичность литого металла.

Формула изобретения

1, Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, медь, азот и железо, отличающаяся тем, что, с цел ью повышения плотности и относител ьного удлинения, она дополнительно содержит водород, кислород активный, алюминий кислоторастворимый и титан при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Углерод 0,03-1,5

Марганец 0,05 — 2,5

Кремний 0,001-0,11

Хром 0,01 — 0,40

Никель 0,01 — 0,40

Медь 0 01 — 0 40

Азот 0,001 — 0,030

Водород 0,0001-0,0008

Кислород активный 0,0001 — 0,004

Алюминий кислоторастворимый 0,005 — 0,050

Титан 0,001 — 0,050

Железо Остальное

2, Способ производства стали, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск его в ковш, раскисление марганцевыми и кремнийсодержащими ферросплавами в ковше и разливку в изложницы или на МНЛЗ, отл ич а ю щи и с я тем, что, с целью повышения плотности и пластичности металла коркового слоя слитка, сталь дополнительно раскисляют алюминием и титаном до получения содержания активного кислорода ниже равновесных с углеродом при атмосферном давлении и температуре кристаллизации стали значений, при этом минимально допустимое со1763512 где С, Н, N Al u Ti — содержание углерода, водорода, азота, алюминия и кислоторастворимого и титана соответственно.

Таблица 1

Химический состав сталей

Таблица 2

Результаты испытаний коркового слоя слитков

Таблица 3

Данные по способу производства низкокремнистой жидкой стали

Содержание активного кислорода, Содержание газообразующих элементов в жиДкой стали, Способ производства стали

Суммарное содержание алюминия и титана

AI + 0,4Т! о

Номер плавки фактическое фактическое углерод азот водород

Предложенный

0,03

0,20

1,5

0,001

0,006

0,030

0,0008

0,0004

0,0001

0,0029

0,0236

0,0194

0,0250

0,0236

0,0504

0,037

0,009

0,001

0,0040

0,0015

0,0001

Известный

0,18

0,005 0,0003

0,010 0,011 нет нет держание алюминия и титана определяют по следующей зависимости:

2,35. 10

0,0004 + 0,001ЭС

1,26H — 0,0074N расчитанн по предложенной зависимости расчетное равновесное с углеродом при темпера ре кристализации и давлении 0,1

МПа