Способ изготовления стальных слитков

 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЬНЫХ СЛИТКОВ

Изобретение относится к черной . металлургии, в частности к производству стали в конверторах, мартеновских печах и двухванных агрегатах.

-В настоящее время для модифици- . рования и микролегирования железоуглеродистых расплавов редкоземельными металлами (РЗИ) используют феррацерий, мишметалл и комплексные лигатуры (1, 2 ).

В связи с высоким средством РЗИ к кислороду и сере при вводе этих сплавов в печь: или ковш наблюдается низкое усвоение РЗИ. Для повышения степени усвоения РЗИ используют метод принудительного погружения сплавов РЗИ в ковш (3).

Однако такой способ модифицирования и микролегирования стали в. действующих мартеновских и конверторных цехах связан с необходимостью отсеч" ки шлака, применения основной футеровки ковшей и др. организационными трудностями.

Поэтому с целью повышения ycaoe= ния РЗИ микролегирование и модифици рование стали сплавами РЗЙ производят. на разливке 3, 4).

Наиболее близким к изобретению пь технической сущности является способ модифицирования и микролегирования жидкой стали мишметаллом в процессе разливки сифоном. П зи этом до присадки мишметалла жидкий металл раскисляют и легируют в печи силикомар ганцем и феррохромом, окончательное раскисление в ковше — 753"ным ферросилицием, затем алюминием (1,0. кг/т стали) и ферротитаном (1 5 кг/т стали). Иишметалл РЗИ в виде кусков массой 400-500 r вводят равномерно в центровую в процессе наполнения изложниц до прибыльной части (5).

2о Недостатком известного способа является неравномерное распределение редкоземельных металлов в объеме . слитка, вызванное его .присадкой в центровую без учета изменяющейся в

3 99607 процессе разливки массовой скорости истечения металла иэ ковша и крупной фракцией лигатуры (400-500 г, т.е. 30-40 мм в поперечнике). Это приводит к неравномерности механических и технологических свойств металлопродукции, снижению ее выхода годного, Цель изобретения - повышение равномерности распределения редкозе- 1е мельных металлов по объему слитка, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления стальных слитков, включающему легирование и раскисление выплавленной в агрегате стали твердыми ферросплавами и алюминием при выпуске ее в ковш и микролегирование кусками лигатуры редкоземельных металлов введением в центровую изложниц в процессе разливки сифоном, куски лигатуры редкоземельных металлов вводят размером фракций 2-9 мм при наполнении излож- ниц сталью от 0,02 высоты рабочей полости непрерывно до уровня прибыль- ной полости со скоростью, пропорциональной массовой скорости наполнения изложниц сталью, причем суммарное содержание алюминия и титана в стали перед микролегированием поддерживают в пределах 0,02-0,103.

Нижний (0,02) и верхний (до уровня прибыльной полости) пределы высоты наполнения изложниц, при которых осуществляют ввод лигатуры, обоснованы соображениями предотвращения по35 терь РЗМ в донной и прибыльной частях слитков (удаляемых в обрезь) и обеспечения надлежащего усреднения .лигатуры в объеме слитка при разливке металла полной струей.

Минимальные размеры кусков лигатуры (2 мм) взяты исходя иэ необходимости предотвращения значительных и

45 нестабильных потерь РЗМ в результате поверхностного окисления кислородом воздуха.

Максимальные размеры кусков лигатуры (9 мм) приняты иэ соображений обеспечения полного растворения лигатуры в процессе наполнения изложниц металлом и равномерного распределения РЗМ в объеме металла слитков.

Непрерывный ввод лигатуры со скоростью, пропорциональной массовой, скорости наполнения изложниц сталью обусловлен необходимостью обеспечения равномерного содержания РЗМ в

0 4 объеме слитка при изменяющихся условиях разливки металла.

Нижний предел суммарного содержания алюминия и титана в стали перед микролегированием принят равным

0,024, так как при меньших содержаниях этих элементов эффект предварительного раскисления расплава недостаточен, что приводит к резкому снижению уровня и стабильности усвоения Р3М.

Верхний предел суммарного содержа— ния алюминия и титана (0,10 ) в стали перед микролегированием ограничен величиной, выше которой значительно ухудшается качество поверхности слитков.

Изобретение основано на том, что непрерывный ввод лигатуры РЗМ в кусках размером 2-9 мм в процессе разливки сифоном в центровую при наполнении изложниц от 0,02 высоты тела слитка до уровня прибыльной части со скоростью, пропорциональной массовой скорости наполнения изложниц сталью, обеспечивает наиболее равномерное распределение редкоземельных металлов в объеме слитка, а регламентируемое в пределах 0,02-0,10 суммарное содержание алюминия и титана в расплаве до микролегирования способствует снижению до минимума потерь РЗМ в результате окисления кислородом, растворенным в металле.

Проведены сравнительные испытания предложенного и известного способов выплавки стали для сварочной проволоки. Металл, выплавленный в кислородных конверторах емкостью 50 т с температурой на выпуске 16201630 С легировали и раскисляпи в ковше последовательно сипикокальцием.

65С-ным ферросилицием, алюминием и ферротитаном. Химический состав стали (ковшевые пробы) следующий:

0,10-0,134 С; 1,61-1,933 Мп; 0,711,24 Si 0,024"0,0253 S; 0,0150,0284 Р; 0,015-0,0751 Ti; 0,0050,0253 Af. Разливку стали производят сифоном в уширенные книзу изложницы с теплоиэоляционными вкладышами на слитки массой 12,5 т, расположенные на одном поддоне.

Микролегирование стали через центровую осуществляют по двум вариантам.

a) Лигатуру РЗМ марки СЦЕМИШ-2 (средний расход 4,5 кг/т стали) в кусках фракцией 2-9 мм вводят непре996070 4

Из трех точек каждого темплета, соответствующих их краю, середине и центру отбирают стружку для химического анализа.

Результаты исследования однородности химического состава стали, произведенной по предложенному и известному способам приведены в табл. 2.

Т а б л и ц а 1 т

Уровень металла в изложнице, от низа

Иассовая скоИассовая скорость ввода лигатуры РЗИ, кг/мин

Вид лигатуры

РЗИ

Вариант микролегирования рость наполнения изложниц сталью, т/мин

0,60 (торможе- ЩЕИИШ-2 ние струи) Предлагаемый

l,84

34,85

33,75

1,77

1031,87

1,68

1,58

29,97 !

27,66

1,46

25,38

22, 19

60

1,17

1,02

19,35

0,60 (торжение струи) 80

5 рывно при наполнении изложниц от

0,02 высоты тела слитка до уровня прибыльной части со скоростью, пропорциональной массовой скорости наполнения изложниц сталью, обеспечивая при этом суммарное содержание алюминия и титана перед микролегированием в пределах 0,02-0,103. При этом массовую скорость наполнения изложниц определяют по формуле

1Е

В.А. Ефимова. б1, Иишметалл s кусках массой 0,4

0,5 кг в количестве 1,4 кг/т стали равномерно вводят в центровую по мере наполнения изложниц до уровня при- быльной части.

Данные о массовой скорости наполнения изложниц и скорости ввода лигатуры в центровую по ходу разливки приведены в табл. l. 20

Исследуют распределение редкоземельных металлов в объеме слитков, изготовленных по .предлагаемому и известному способам. От раскатов слитков (квадрат размером 80 80 мм) на горизонтах, соответственно 16, 17, 22, 27, 32, 37, 42, 47, 52, 57, 62, 67, 72, 77, 82, 87,92 и 973 от верхнего торца, отбирают макротемплеты.

Приведенные в табл. 2 данные свидетельствуют о том, что производст.во стали по предлагаемому способу обеспечивает более равномерное распределение РЗИ в объеме слитка, чем по известному способу.

Это обуславливает повышение технологических свойств металлопродукции. Например, при использовании сварочной проволоки с Р3М, полученной по предложенной технологии, повышается стабильность процесса газоэлектрической сварки и снижаются потери металла в результате разбрызгивания на 1.-23.

Обеспечивается экономический эффект в народном хозяйстве в размере

2,8-5,6 руб/т проволоки.

996070

Уровень металла в изложнице, Ф от низа

«««ЙЮВВ««« вариант мик" ролегирования

Вид лигатуры

РЗИ. Иассовая скорость наполнения изложниц сталью, . т/Мин

Иассовая скорость ввода лигатуры РЗИ, кг/мин

« «

0,60 (торможение струи) 90

0,60 (торможение струи) 7,78

Иишметалл

Известный

1,84

То же

1 77

1,68

1,58

ЗО

1,46

1 34

1 17

1,02

0,60 (торможение струи)

0,60 (торможение струи) 80

Таблица2

Количество плавок, шт

Иаксимальные колебания содержания РЗИ в объеме слитка, 3

Способ

Предлагаемый

Известный

0,005-0,02

0,05-0,10 ницу при разливке стали, о т л ич а ю .шийся тем,что, с целью повышения равномерности распределения. редкоземельных металлов по объему слитка, куски лигатуры вводят размером фракций 2-9 мм при наполнении изложниц сталью от 0,02 высоты рабочей полости непрерывно до уровня прибыльной полости со скоростью, пропорСпособ изготовления стальных слитков, включающий легирование и раскисление выплавленной в агрегате стали твердыми ферросплавами и алюминием при выпуске ее в ковш и микролегирование кусками лигатуры редкоземельных металлов введением в изложформула изобретения

Продолжение табл. 1. 9 9960 . циональной массовой скорости наполнения изложниц сталью, причем суммарное содержание аЛюминия и титана в стали перед микролегированием поддерживают в пределах 0,02-0,103. s

Источники информации,. принятые во, внимание при экспертизе

1.Рысс М.А. Производство стали и ферросплавов.H.,"Èåòànëóðrèÿ",1975.

2. Авторское свидетельство СССР 1в

И 637446, кл. С 22 С 35/00, 1976.

3. Moudby Р.Е; Rare earth addi

tions to stee1, " International Ие1

70 10

ta l s Rev l ews", 1978, vol 23, Ii 2, р. 74 98.

4. Казачков И.Q. и др. Применение редкоземельных элементов при аыплавке углеродистой стали. Сб. "Иеталлургия и коксохимия". Киев, "Техника", 1965, с. 160-165.

g. Зигало И.H. и др. Иакроструктура стали 15ХСНД с присадками редкоземельных металлов. Бюллетень ин-та Черметинформация", 196&, 120, с- Я-39.

Составитель 8. Пиптюк

Редактор А. Химчук Техред А.Бабинец Корректор А. Ференц

Заказ 791/1В Тираж Й l Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. g. 4/5

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