Способ производства азотсодержащей стали

ОП ИСАКИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИВЛЬСТВУ Сефз СоветскихСоцреалистических(И)М. К 1 соединением заявки С 21 С 5/5 Гф аждар 23) Приоритет Опубликовано 23,01,83. Бюллетень,В СССР ае делам изабратеаий и атармтяй.25 (088,8) Дата опубликования описания 23.01.8 ег ).,;янц, В. Н. Куныро, ,т(71) Заявител 4) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АЗОТСОДЕСТАЛИ Изобретение относится к области черной щего элемента и 1 - 25 кгт азотсодержзщегометаллургии н лйтейного производства, а имен- материала 21.ю к производству азотсодержащих сталей. Однако известный способ достаточно трудоемкий и дорогостоящий; поскольку требуетИзвестны способы проюводства азотсодер дополнительюго оборудования для переливаВаших сталей, прн которых осуществляют час-жидкого металла. Кроме того, при,переливетичное легнрованне металла азотом в печи, а металла из ковша вковш наблюдаются знаостзльное в ковше 11. чительные изменения температурно - временныхОднако эти способы не обеспечивают Вол условий разливки, что прводит К существенжного и стабильного усвоения азота и не пред- ным колебаниям содержания азота н алюми.1 Оусматривают глубокого раскиспения металла. ни в стали вследствие различных температурно - временных условий инжекции азота и кнсНаиболее бпизким по технической сущюстн ло 1 ю струейвоздуха. Окончательюе раскиси достигаемому результату к предлагаемому яв. ление. стали алюминием при-введении в стальляется способ производства азотсодеразщей азота и иитридообразующих элементов п 1 яИводит к нестабильюму и неконтролируемомуокисление примесей, раскиспение и легированне, влиянию нитртщов на свойства стали, юскольввод иитридообрзэующего элемента и азота и ку азот соединяется в нитриды алюминия,обработку кальцием в ковпте.содержание которых ие контролируется.В известном способе 0,3-4 кгт алюминиявводят в метзпл во время выпуска в ковш,20Целью юобретения является стабильноеа затем переливают металл и шлак в другой повышение уровня свойств стали.ковш и в процессе перелива вводят 0,1- . Постзвлщная цель достигается тем, что со 1,5 кг/т кальция, 0,5 - 3,0 кгт нитридообрзэую. гласно сюсобу проюводства аэотсодержзщей. 990828 0 50 55 стали, включающему расплавление шихты, окисление примесей, раскисление и легирование,ввод нитридообразующего зпемента и азота иобработку кальцием в ковше, 2 - 3 кг/т редкоземельных металлов вводят в расплав впечи выдерживают в течение 5 - 10 мин, а нитридообразующий элемент и азот вводят в видеферросплава в количестве 1,0 - 30 кт/т, и впроцессе слива стали в ковш расплав обрабатывают силикокальцием в количестве 1,0 -1,5 кг/т.Введение в расплав РЗМ позволяет осуществить эффективное окончательное раскисление и десульфурацию, Добавка РЗМ менее2 кг/т не оказывает существенного влиянияна раскисление и десульфурацию стали. Введение РЗМ более 3 кг/т приводит к загрязнению металла оксидами и сульфидами РЗМ.Выдержка расплава после введения РЗМв течение 5 - 10 мин необходима для болееполного осуществления реакций раскисленияи десульфурации, коагуляции оксидов и сульфидов и удаления их из металла в шлак,Выдержка менее 5 мин не позволяет максимально реализовать эффект раскисления и. десульфурации при вводе РЗМ вследствиетого, что часть оксидов и сульфидов неуспевает удалиться из металла. Выдержка более 10 мин приводит к дополнительному насыщению расплава азотом и кислородом.Введение в такой предварительно обрабо.танный РЗМ металл азота и нитридообразующе.го элемента ферросплавом, в котором содержание азота не превышает предел его раство.римости в расппаве ферроснлава, в количестве1,0 - 30 кг/т обеспечивает в зависимости от целиоптимизацию в металле содержания кислорода,серы, азота и нитридообразующего элемента,что приводит к стабильному и высокоэффек.тивному повышению физико - механическихсвойств сталей.При введении ферросплава менее 1,0 кг/тнаблюдается незначительное влияние на свойства стали поскольку вводится недостаточноеколичество нитридов. При введении ферросплава более 30 кг/т вводится азота больше предела растворимости, что приводит к образованию газовой пористости.Обработка расплава при сливе в ковшсиликокальцием в количестве 1,0-1,5 кг/тпозволяет окончательно, раскислить металл иустановить возможное насыщение расплавакислородом при выдержке и введении ферросплава,Применение силикокальция вместо кальцияпредпочтительно, поскольку упрощается про.цеес раскисления и оказывается комплекс.иое влияние кремния и кальция на процессудаления кислорода. 15 20 25 30 35 40 45 4 Обработка расплава силнкокальцием в количестве менее 1,0 кг/т оказывает не значительное влияние на раскисление стали.Применение силикокальция более 1,5 кг/т приводит к загрязнению стали оксидами и ухудшает свойства стали. В условиях опытного производства ИПЛ АН УССР в индукционной печи с.основной футеровкой была выплавлена ст. 23 ХГС 2 МАФЛ известным способом (вариант 1) и предлагаемым способом (вариант 2 - 4), а также способом, выходящим из заявляемыхпределов (варианты 5, 7),Вариант 1 (известный). После расплавленияшихты, окисления примесей, легирования и раскисления алюминием в печи 0,35 кг/т алюми,ния вводят в металл во время выпуска вковш, затем переливают металл и шлак в другойковш, и в процессе перелива вводят 0,45 кг/ткальция, 2 кг/т феррованадия и 1,7 кг/т азотированного марганца. Заливают образцы намеханические свойства и технологические пробына трещиноустойчивость.Вариант 2. После расплавления шихты,окисления примесей предварительного раскис.ления и легирования в расплав вводят РЗМв количестве 2 кг/т, расплав выдерживают втечение 5 мин, затем вводят азотированныйферрованадий (Н = 44%, К =9,1%) в количестве 1 кг/т. В процессе слива стали в ковш,расплав обрабатывают силикокальцием в количестве 1,0 кг/т, Заливают образцы на механические свойства н технологические пробы натрещиноустойчив ость.Вариант 3. После расплавления шихты, окис.ления примесей, предварительного раскисленияи легирования в расплав вводят РЗМ в количестве 2,5 кг/т, расплав выдерживают в течение 8 мин, затем вводят лигатуру, содержащую 10% Н и 2% И в количестве 15 кг/т,В процессе слива стали в ковш расплав обрабатывали силикокальцием в количестве 1,3 кг/т.Заливают образцы на механияеские свойстваи технологические пробы на трещиноустойчивость.Вариант 4, После расплавления шихты,окисления примесей, предварительного раскисленйя и легирования в расплав вводят РЗМ в количестве 3 кг/т расплав выдерживают в течение,10 мин, затем вводят. лигатуру, содержащую 5% Н и 1% й, в количестве 30 кг/т. В процессе слива стали в ковш расплав обрабатывают силйкокальцием в количетсве 1,5 кг/т, Заливают образцы на механические свойства и технологические пробы на трещиноустойчивость. Вариант 5, Посла раснпавления шихты, окисления примесей, предварительного раскисления и легирования в расплав вводят РЗМ в количестве 1,9 кг/т, расплав выдерживают в тече5 990828 6ние 4 мин, затем вводят азотированный в течение 11 мин, затем вводят лигатуру,феррованздий (Ч = 44%, й = 9,1%), в коли- содержащую 5% Ч и 1% И . в количествечестве 0,9 кг/т. В процессе слива стзли в 31 кг/т, В процессе слива стали в ковш рааковш расплав обрабатывают силикокальцием план обрабатывают силикокзльцием в колин количестве 0,9 кг/т. Заливают. образцы на 5 честве 1,6 кг/т. Заливзют образцы на механимехзнические свойства и технические пробы на ческие и технологические пробы нз трещино-трещино устойчив ость. устойчивость,Вариант 6. После расппзвления шихты,акисления примесей, предварительного раскис- В таблице приведены данные по тре 1 циноуспения и легирования в расплав вводят РЗМ 10 тойчивости стали при затвердевзнии и механи-.в количестве 3,1 кг/т, расплав выдерживаюгг ческие свойства ст. 23 ХГС 2 МФЛ,) Механические свойства Трещиноустойчивость Способ выплавки 8 Ъкгс/мм Деформацияв интервале горячеломко сти, мм Разрушающееусилие, кгс кгс см Вариант 1,32 Вариант 4 Вариант 5 , Вариант 6 142 0,2 14 ВНИИПИ Заказ 59/37 Тираж 5 бб Подписи Филиал ППП "Патент", г.ужгород, улгПроектная,4 Механические свойства определяют после следующей термической обработки: нормзлизация от 950 С (2 ч), отпуск при 720 С (4 ч), закалка при 1040 С (1 ч) в.воду,отпуск при 2%С (4 ч).Как видно из таблицы, уровень свойств столи, выплавленной по предлагаемому способу (12-4) выше, чем у стали, выплавленной по известному способу (1) в 2,5 - 3,0 раза по трещиноустойчивости н в 1,5 - 2 раза по механическим свойствам При этом наблюдается 45 высокая стабильность воспроизведения уровня свойств стали.Применение предлагаемого способа выплавки азотсодержащей стали позволит уменьшить брак литья на 35-45%, повысить уровень 5 О механических свойств на 30-40% и стабильность их воспроизведения, а также повысить эксплуатационные свойства и рабочий ресурс изделий на 15-20%.г.Формула изобретенияСпособ производства азотсодержащей стали,включающий расплавление шихты, окислениепримесей,.раскисление и легировзние, вводнитридообрззующего элемента и азота и обреботку кальцием в ковше, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью стабильногоповышения уровня свойств стали, 2 - 3 кг/тредкоземельных металлов вводят в расплавв печи, выдерживают в течение 5-10 мин, анитридообразующий элемент и азот вводятв виде ферросплава в количестве 1,0-30 кг/ти в процессе слива стали в ковш расплав обрабатывают силикокальцпем в количестве,:1,0 - 1,5 кг/т,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ж. ьСтзль, 1969, Ио 5, с. 414.2, Авторское свидетельство СССР У 631539,кл. С. 21 С.5/52 ф 1980.