Способ раскисления, модифицирования и микролегирования рельсовой стали

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИДЛИСТИЧ ВСКИХЕСПУБЛИК 1)5 С 21 С ЕТЕНИЯ БКв 1 ф 1 Д 1В Могил роков ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 250185, кл, С 21 С 7/06, 1969.,Авторское свидетельство СССРМ 443919, кл. С 21 С 7/06, 1974.Авторское свидетельство СССРВ 1623211, кл. С 21 С 7/06, 1990. Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для использования при выплавке рельсовой стали,Цель изобретения - повышение качества рельсов за счет более полного модифицирования включений.Сущность способа заключается в том, что в печь вводят смесь сплавов РеМп, 51 МпА и РеЯИ, а в ковш - сплав ГеЗСаЧА 1, содержащий 1-3% А 1 в количестве 3,3-3,8 кг/т при соотношении А 1:Са = 1:(4,6- 19) и соотношении количества алюминия, вводимого в печь и в ковш 1:(0,12-0,58),Раскисление металла в печи смесью ЕеМп, Я 1 МпА и ЕеЯИ обеспечивает хорошее предварительное раскисление металла, образование комплексных легкоплавких включений типа А%02 пМл О к А 120 з, имеющих сравнительно низкую температуру плавления 1200-1300 С, которые хорошо удаляются при выпуске плавки, при этом уменьшается содержание кислорода в металле. Ввод алюминия в смеси позволяет уменьшить окисление ванадия и повысить степень его усвоения. Ы,17861(54) СПОСОБ РЛСКИСЛЕНИЯ, МОДИФИЦИРОВАНИЯ И МИКРОЛЕГИРОВАНИЯ РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ(57) Изобретение может быть использовано в области металлургии при выплавке рельсовой стали, Сущность; в печь вводят смесь сплавов ГеМп, Я 1 МпА 1, Ге 31, а в ковш - сплав Ге 31 СаЧА, содержащий 14-19% Са в количестве 3,3-3,8 кг/т при соотношении А 1;Са = 1:(4,6-19) и соотношении количества алюминия. вводимого в печь и ковш, 1:(0,12- 0 58) Во время выпуска металла в ковш происходит вторичное окисление металла, Для предотвращения вторичного окисления, повышения степени усвоения кальция и повышения его модифицирующих свойств в ,сплав вводится алюминий. При этом количество алюминия в сплаве при ввЬде в ковш определяется окисленностью металла, поступающего из печи, определяемой количеством алюминия, введенного в печь во время раскисления.Выбор граничных параметров обусловлен тем, что при содержании в сплаве кальция 14% и расходе его меньше 3,3 кг/т не происходит создания глобулярных включений, а образуются хрупкие силикатные включения, вытягивающиеся в строчки при прокатке; при содержании в сплаве кальция более 19% и расходе больше 3,8 кг/т эффект модификации остается постоянным, но при этом ухудшается экологическая обстановка,При соотношении А 1:Са меньше 4;6 и соотношении количества алюминия, вводимого в печь и в ковш, больше 0,58 создаются условия для образования глиноземсодержа 17861105 10 15 щий 20 30 35 щих оксидных включений, а при соотношении А:Са больше 19 и соотношении алюминия, вводимого в печь и ковш, 1:0,12, не обеспечивается достаточная степень раскисления металла, происходит повышенный угар ванадия, снижается ударная вязкость.Оптимальное соотношение Л и Са при раскислеййй"в ковше и алюминия, введенного в печь и ковш, обеспечивает получение высоких механических свойств, ударной вязкости и чистоты металла по неметаллическим включениям,Состав применяемых сплавов следуюГеМп - более 70% Мп, остальное - железо и примеси; ЯМпА - более 65% Мп, 17-19,9% Я, А2-4%, остальное - железо и примеси; РеЯЧ 10 20% Я, 10 20%Ч, остальное -железо и примеси; ГеЯОСаЧА - 40-55% Я,14-19% Са, 1-3% Ч, 1-3% А, остальное -железо и примеси.По заявляемому способу по достижении содержания углерода в стали 0,70-0,76% в 25 печь вводили смесь силикомарганец - алюминия, ферромарганца и силикованадйя из расчета получения среднезаданного содержания марганца, при этом выдерживалось соотношение ГеМп и ЯМпА такое, чтобы обеспечить соотношение количеств алюминия, вводимых в печь и ковш, 1;(0,12-0,502). Через 10-15 мин плавку выпускали, После наполнения 20-25% ковша в металл вводили ГеЯСаЧА в количестве 3,3-3,8 кг/тпри соотношении А;Са = 1;(4,6-19),Примеры конкретного осуществления.П р и м е р 1. Рельсовую сталь М 76 В выплавляли в 400-тонной мартеновской пе чи. После достижения 0,73% углерода металл раскисляли смесью ЯМпА (2% А) - 3,5 т, ферромарганца - 2,3 т и силикованадия - 0,850 т. Через 20 мин плавку выпускали, После наполнения 1/3 высоты ковша в ме талл вводили 3,2 кг/т ГеЯСаЧА (3,2% А) при соотношений А 1:Са = 1;4,4, а отношение количеств алюминия, вводимых в печь и ковш, 1:1,666, Рельсь 1, изготовленные из этойстали,"по сравнению с рельсами, изго товлейными с использованием способа- прототипа, имели более высокое временное сопротивление в нетермоупрочненном состоянии 1030 Н/мм или (на 20 Н/мм )и термоупрочненном 1330 Н/мм (на 25 Н/мм ), 55 более высокий уровень ударной вязкости - 4,6 кгс,м/см (или на 1,0 кгс,м/см ). Оксидные включенияв мегалле представляют глинозем, сцементированный с силикатами, длина строчек не.превышает 2 мм,П р и м е р 2. Рельсовую сталь маркиМ 76 В выплавляли в 400-тонной мартеновской печи, После достижения содержания углерода 0,72% металл раскисляли смесью ЯМпА (А - 2%) - 3,5 т, ферромарганца - 2,3 т и силикованадия 0,850 т. Через 18 мин плавку выпускали, После наполнения 1/3 высоты ковша в металл вводили 3,3 кг/т ГеЯСаЧА (А 3,0%), при соотношении А:Са = 1:4,66. а отношение количеств алюминия; вводимых в печь и ковш, 1:0,58.Рельсй, изготовленные из этой стали,по сравнению с рельсами, изготовленнымис использованием способа-прототипа, имели более высокое временное сопротивлениев нетермоупрочненном, 1035 Н/мм (или на25 Н/мм ) и термоупрочненном 1335 Н/мм(на 30 Н/мм ) состоянии, более высокий уровень ударной вязкости - 4,8 кгс м/см (илина 1,2 кгс м/см ),Оксидные включения в металле представлены в основном недеформируемыми силикатами, не образующими строчек,П р и м е р 3. Рельсовую сталь маркиМ 76 В выплавляли в 400-тонной мартеновской печи. После достижения 0,73% углерода металл раскисляли смесью ЯМпА (А -3%)- 3,5 т, ферромарганца 2,3 т и силикованадия - 0,85 т. Через 17 мин плавку выпускали. После наполнения 1/3 высоты ковша вметалл вводили 3,6 кг/т ГеЯСаЧА (А - 3%)при соотношении А:Са = 1:8,2, а отношениеколичеств алюминия, вводимых в печь иковш, 1:0,288.Рельсы, изготовленные из этой стали,по сравнению с рельсами, изготовленнымис использованием способа-прототипа, имели более высокое временное сопротивлениев нетермообработанном состоянии 1040 Н/мм(или на 30 Н/мм ) и термоупрочненном -г1345 Нlмм (на 40 Н/мм ), более высокийуровень ударной вязкости - 4,9 кгс м/см2(или 1,3 кгс м/смг выше). Оксидные включения в металле представлены в основном недеформируемыми силикатами, необразующими строчек,П р и м е р 4, Рельсовую сталь маркиМ 76 В выплавляли в 400-тонной мартеновской печи. После достижения 0,75% углерода металл раскисляли смесью ЯМпА (А -4%) - 3,5 т, ферромарганца - 2,4 т и силикованадия - 0,850 т.Через 18 мин плавку выпускали, Посленаполнения 1/3 высоты ковшав металл вводили 3,8 кг/т ГеЯСаЧА (А - 4%) при соотношении А:Са = 1: 19, а отношениеколичеств алюминия, вводимых в печь иковш, 1:0,12,Рельсы, изготовленные из этой стали,по сравнению с рельсами, изготовленными1786110 Формула изобретения Способ раскисления, модифицирования и микролегирования рельсовой стали, включающий ввод сплавов в печь и ковш, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества рельсов за счет более полного модифицирования включений, в печь вводят смесь сплавов ГеМп, РМпА, ГеЯЧ, а в ковш - сплав ГеВСаЧА, содержащий 14-19;4 Са в количестве 3,3-3,8 кг/т при соотношении А:Са, равном 1:(4,6-19), и соотношении количества алюминия; вводймого в печь и ковш, как 1:(0,12-0,58),Составитель Л. Магаюмова.Техред М.Моргентал Корректор О. Густи Редактор Т. Рожкова Заказ 229 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно. издательский комбинат "Патент",г: Ужгород,ул.Гагарина, 1 О 1 с использованием способа-прототипа, имели более высокое временное сопротивление в нетермоупрочненном состоянии 1035 Н/мм (или на 25 Н/мм и термоупрочненном - 1335 Н/мм (на 30 Н/мм ), более 5 высокий уровеньударной вязкости,7 кгс/см (или на 1,1 кгс/см выше),Оксидные включения в металле представлены в основном недеформируемыми силикатами, не образующими строчек. 10П р и м е р 5. Рельсовую сталь марки М 763 выплавляли в 400-тонной мартеновской печи. После достижения 0,72 углерода металл раскисляли смесью МпА (А - 4;6) - 3,5 т, ферромарганца - 2,4 т и силико ванадия 0,85 т. Через 20 мин плавку выпускали. После наполнения 1/3 высоты ковша в металл вводили 3,9 кг/т Ге 9 СаЧЯ (А - 4 6) при отношении А:Са = 1:21, а отношение количеств алюминия, вводимых в печь и 20 ковш, 1;0,103, Рельсы, изготовленные из этой стали по сравнению с рельсами, изготовленными с использованием способа- прототипа, имели более высокое временное сопротивление в нетермоупрочненном со стоянии 1030 Н/мм (или на 20 Н/мм ) и термоуп 2 оочненном - 1330 Н/мм (или на 25 Н/мм ), более высокий уровень ударной вязкости - 4,0 кгс/см (или на 0.4 кгс/см выше). Оксидные включения в металле 30 представлены в основном присутствием строчек пластичных силйкатов длиной до 6 мм, что связано с повышенной окисленно- стью металла вследствие недостаточного количества алюминия, 35П р и м е р 6 (прототип). Рельсовую сталь выплавляли в 400-тонной мартеновской печи. После достижения содержания углерода 0.740, в металл вводили 8,1 кг/т силикомарганца. Через 15 мин плавку выпу скали, Посленаполнения ковша на 20% в сталь вводили смесь ГеЧ (2 кг/т), ГеЯСаЧА (3 кг/т), ГеЯ (2,0 кг/т), 9 Мп (5,2 кг/т) при соотношении Ч;А = 1:0,5 и А:Са:Я:Мп ав= 1:2.7:17:18. Рельсы, изготовленные из этой стали, имели временное сопротивле-. ние в нетермоупрочненном состоянии 1010 Н/мм и термоупрочненном -1305 Н/мм, ударная вязкость 3,6 кгс/см . Оксидные включения в металле представлены строчечными включениями глинозема до 3 мм и строчками силикатов до 10 мм.Как показывает приведенные выше данные, лучшие результаты получены при использовании вариантов 2-4 заявляемого. способа: временное сопротивление рельсов в нетермоупрочненном состоянии повышается нв 25.30 Н умм, в термоупрочненном - на 30-40 Н/мм, уровень ударной вязкости выше на 1,1-1,3 кгс/см.Оксидные включения представлены отдельными недеформируемыми силикатами, строчки глинозема отсутствуют.Согласно данным приведенных расчетов, изобретение в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами; повышается временное сопротивление рельсов в нетемоупрочненном состоянии на 25-30 Н/мм и термоупрочненном - 30- 40 Н/мм; повышается уровень ударной вязкости на 1,1-1,3 кгс/см 2; отсутствуют строчечные включения глинозема, включения представлены отдельными недеформированными силикатами.