Способ выплавки стали

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iu889717

Союз Советскик

Социалистических

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свйд-ву (22)Заявлено 24.03.80 (21) 2896616/22-02 (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (Ъеударственый кеиитет

СССР ао аелви ивебретений и открытий (53) УДК 669. . 18.27 (088. 8) Опубликовано 15.12.81. Бюллетень №46

Дата опубликования описания 18. 12. 81

Л.И. Кукса, В.T. Сулименко, И.M. Мураховский и l0.А. Кулалаев (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве стали.

Известен способ производства хорошо обрабатываемой стали, при котором в расплавленную сталь добавляют кальций из расчета 0,1-3,0 кг/т, а при разливке стали в изложницу добавляют алюминий из расчета 0,1-3,0 кг/т (lj .

Недостатком данного способа является незначительное улучшение обрабатываемости, так как кальций малорастворим в твердой стали и не может оказывать эффективного влияния на повышение обрабатываемости.

Известен также способ выплавки легкообрабатываемой стали с повышенным содержанием серы и фосфора и присадкой свинца, теллура или висмута, при котором перед раскислением стали алюминием или его сплавом с магнием и кальцием в металл вводят 0,45,0 кг/т сульфитов щелочноземельных металлов (2) .

Недостатками данного способа являются трудоемкость осуществления, вредность, нестабильность результатов из-за неравномерного распределения добавок по объему металла.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ, заключающийся в том, что в сталь добавляется сера (0,15-0,704) и 0,03—

0,153 селена и/или теллура совместно с марганцем. Для раскисления к расплаву добавляют раскислители типа кремния и редкоземельных металлов(3) .

Недостатком такого способа явля15 ется значительное снижение механических свойств стали из-за высокого содержания серы. Кроме этого, селен— летучий, ядовитый элемент, производство селеновых сталей является вредным. Относительно высокое количество сильно ликвирующих в жидкой стали добавок не обеспечивает стабильности свойств металла по объему. Сталь, по889717 лученная таким способом, оказывается непригодной для изготовления сложнои высоконагруженных изделий.

Цель изобретения — повышение обрабатываемости стали резанием и ее качества .

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему нагрев, расплавление шихты, раскисление, введение в сталь серы и редкоземельных металлов, в сталь, раскисленную до содержания кислорода 0,004—

0,01, при выплавке вводят 0,04-0,063 серы с редкоземельными металлами при соотношении серы к сумме редкоземель ных металлов 0,3-0,5.

Введение в сталь серы при определенном содержании кислорода обеспечивает получение определенных составов неметаллических включений: окислов, сульфидов и оксисульфидов, кото-, рые определяют обрабатываемость стали. Редкоземельные металлы видоизменяют форму неметаллических включений, особенйо неблагоприятных оксидов, сульфидов, и тем самым позво L ляют повысить механические свойства стали.

Присадка серы в сталь при содержании менее 0,0043 кислорода не обеспечивает нужного количества в стали оксидных включений, а при содержании в стали более 0,0103 кислорода включения представлены окислами редкоземельных металлов, сульфидами, что неблагоприятно сказывается на обрабатываемости и механических свойствах стали.

Содержание серы менее 0,044, не определяет обрабатываемость стали, а содержание ее более 0,063 сопровождается неравномерным распределением сульфидов и серы по обьему металла и исключает стабильность его качественных характеристик.

При отношении серы к сумме редкоземельных металлов более" 0,5 сера связывает редкоземельные металлы в оксисульфиды и удаляется из металла.

Вместо модифицирующего действия неметаллических включений проявляется рафинирующее -десульфурирующеедействие редкоземельных металлов. Эффекта повышения обрабатываемости от серы не проявляется. При значении S:

Е Р38 0,3 модифицирующее действие редкоземельных металлов незначительно, с повышением обрабатываемости резко падают механические свойства стали.

Пример. Способ выплавки опробован в лабораторных условиях при получении борсодержащей стали 30ХРА.

Сталь выплавляют в индукционной печи с магнезитовым тиглем. Расплавление шихты проводят под слоем шлака систеМы СаО:СаГ :Mg0 = 3:2:1. Расплавленный шлак раскисляют порошком силикокальция в количестве 3,0 кг/т., затем в металл вводят расчетные добавки марганца и кремния ° Содержание кислорода в металле в пределах 0,004—

0,0103 обеспечивают раскислением стали перед выпуском кусковым алюминием, количество которого для данной марки стали не превышает 0,25 кг/т. После раскисления металла алюминием плавка выпускается в ковш, в который предварительно вводят расчетное количество сернистого железа и ферроцерия.

В середине выпуска металла под струю присаживают ферробор. Металл разливают в слитки массой 50 кг, которые куют на заготовку 70 мм и катают на

25 пруток сечением круг 32 мм. Готовый сорт контролируют в соответствии с требованиями ОСТ 3-98-70. Обрабатываемость стали 30ХРА резанием оценивают методом сравнения параметров обрабащ тываемости плавок различных способов выплавки между собой. Исследования ее проводятся при точении стали на токарно-винторезном станке 1А625 резцами с геометрическими параметрами:

4.= 10 ; = 6 ; <р = 90, q = 30

Результаты контроля приведены в таблице.

Как следует из таблицы, соотношение серы и редкоземельных металлов .

4О при определенном содержании в исходном металле кислорода является оптимальным, повышается обрабатывемость на 23-324 при высоком уровне механических свойств и ударной вязкости.

4 Сталь известного способа имеет хорошую обрабатываемость, но низкие механические свойства, которые ниже уров ня требований ОСТ 3-98-70 (6 160; ап 5,0).

При повышении обрабатываемости стали себестоимость продукции из нее снижается и за счет повышения стойкости инструмента (в 1,5-3,0 раза), и пОвышения производительности труда (на 15-50 ). Суммарный эффект составляет 12 р/т. Годовой экономический эффект только по стали 30ХРА может составлять 36000 р.

889717

Механические свойства

Содержание элементов, 3

Способ выплавки

:S

Е РЗМ

Q.п кгс-м см ов, кгс мм

Те

РЗМ мости

Известный

4,5 1,55 152 133 9 49 3,0

0,45 0,1 0,10

Предлагаемый 0,01 0,87

0,04 1,23

0,10 0,003 0,1

0,13 0,004 0,3

0,12 0,007 0,4

0,05 1,27

006 - 012 0010 05 132

015 - 021 0012 07 141

Общепринятый

1,0 173 148 11 52 5,8 с редкоземельными металлами при со" отношении серы к сумме редкоземельных металлов 0,3-0,5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Патент Японии Н 49-26413, кл. С 21 с 5/00, 1971.

2. Авторское свидетельство ЧССР

W 153104, кл. С 21 с 7/08, 1977.

3. Патент ClllA N 3933488, кл. С 22 с 33/00, 1975. формула изобретения

Составитель A. Щербаков

Редактор И. Митровка Техред Э.Фечо Корректор Г. Назарова

Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 10900/45

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ выплавки стали, включающий нагрев, расплавление шихты, раскисление, введение в сталь серы и редкоземельных металлов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения обрабатываемости стали резанием и ее качества, в сталь, раскисленную до содержания кислорода 0,004-0,0103, 4О при выплавке вводят 0,04-0,06 серы

Сравнительный коэффи циент обраба тывае175

172

169

171

161

150 13

151 13

145 12

147 12

135 10

52 6,2

51 6,0

50,5 5,8

50 5,7

47 5,0