Способ выплавки легированных конструкционных бескремнистых сталей

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам выплавкилегированных конструкционных сталей,используемых для изготовления от"ветственных деталей.Известен способ получения сталис содержанием кремния не более 0,07,состоящий из расплавления шихты,,нагрева жидкой металлической ванныи раскисления металла Ферромарганцем или ферромарганцем с алюминием15-200 г/т стали), который применяется только для производства кипя"щей стали общего. назначения Я,Недостатком этого способа является то, что он не применим для производства хромистых сталей.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемомурезультатук изобретению является способ выплавки легированных конструкционных бескремнистых сталей, включающий получение жидкой углеродистой заготовки,присадку Феррохрома в кипящую нераскисленную ванну и разливку стали ввакууме с раскислением углеродом 211;Однако для осуществления известного способа требуется установка внепечного рафинирования и вакуумирова-,ния (УВРВ), которая представляет собой дорогостоящий агрегат. Недостат-ками способа также являются большаятрудоемкость и высокая себестоимость стали.Кроме того, вакуумирование металла в УВРВ приводит к восстановлениюиз Футеровки (нейтрального кирпича)ковша алюминия и кремния, поэтомусталь содержит определенное количество алюминия, что снижает ее качество.Цель изобретения - упрощение иудешевление производства стали при получении слитков повышенного качест ва за счет отсутствия в стали алюминия.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу .выплавки легированных конструкционных бескремнистых сталей, включающему получение жидкой углеродистой заготовки, присадку феррохрома в кипящую нераскисленную ванну и разливку стали в вакууме с раскислением углеродом, в период кипения металл перегревают до температуры, превышающей температуру ликвидус на 140-160 оС, а через 1-10 мин после присадки Феррохрома в металлическую ванну вводят кремне- содержащий сплав из расчета 0,8-1,4 кг кремния на 1 т,жидкого металла, металл выдерживают в печи 5-40 мин, а с момента введения феррохрома и до выпуска металла из печи шлак обрабатывают мелким коксом порциями весом 0,2-0,5 кг на 1 т жидкого металла через каждые 10-20 мин выдержки, при этом кокс вводят в количест-. ве, равном количеству введенногокремния,Феррованадий, обычно содержащийалюминий,(до 1-2), вводится принеобходимости в печь перед выпуском5 плавки или непосредственно в ковш,при этих условиях алюминий быстроокисляется и переходит в шлак,Количество кремния вводят в зави.симости от выдержки металла в печи10 до выпуска: 0,8 кг/т стали при выдержки до 20 мин, с увеличением вы держки сверх 20 мин количество вводимого кремния повышается на 0,20,3 кг/т стали на каждые 10 мин,что связано с непрерывным окислением кремния в печи. При введениикремния в металлическую ванну менее 0,8 кг/т трудно обеспечить заданное содержание в готовой сталиуглерода, марганца, хрома, а при20 введении кремния более 1,4 кг/т потребуется специально выдерживатьметалл в печи для окисления кремния,Выдержка металла в печи в течение 5-40 мин обусловлена необходи 25 мостью полного растворения Феррохрома, что зависит от количества введенного,феррохрома и типа сталеплавильной печи.ФВыдерживать металл в печи после30 введения феррохрома в нераскисленнуюванну до присадки кремнесодержащегосплава более 10 мин нецелесообразно,так как это приводит к увеличению угара хрома и затрудняет получение за 35 данного состава стали.Обработка шлака коксом позволяетстабилизировать окислительное действие шлака на металл.Перегрев металла выше температуры40 .ликвидус на 140-160 С обеспечиваетсравнительно быстрое растворение феррохрома и высокую жидкотекучесть стали,Жидкая заготовка выплавляется вмартеновских или открытых электродуговых печах с основной футеровкой поджелезистыми шлаками.П р и м е р 1. Основная мартенов.ская сталь.Выплавляли сталь следующего соста 50 ва, Ъ: С 0,24, Мп 0,37, 51 0,03,"Сг 1,00 у И 1 3,30; Мо 0,55; Ч 0,12;Сц 0,11, Р 0,011 и Я, 0,013.Указанные количества никеля имолибдена получили за счет введения55 никеля и ферромолибдена в шихту и вначале окислительного периода.В конце плавления и после раСплав.ления шихты три раза скачивали и обновляли шлак. Шлак наводили известьюи шамотом.После третьего обновления шлакаметаллическая ванна кипела в течение50 мин без каких-либо рисадок впечь. В конце кипения температура65 металла составила 1635 С. При дости1006502 20 25 55 60 65 женки содержания углерода в металле 0,25 в печь загрузили феррохром (20 кг/т металла), а спустя 10 мин силикомарганец (7 кг/т металла). Силикомарганцем ввели 0,11 81 и ,0,50 Мп без учета угара. Одновременно с силикомарганцем присадили корректирующую добавку феррохрома (3,3 кг/т стали).Во время легирования металлахро мом на шлак загружали три раза мелкий кокс: после присадки феррохрома (0,4 кг/т) через ., 15. мин (0,3 кг/т) и через 30 мнн(0,3 кг/т) Общий расход кокса составил 1 кг/т .жидкого металла. Металл выпустили из печи спустя 40 мин от присадки . первой порции феррохрома. Темпераф тура металла перед выпуском 1630 С. Сталь легировали ванадием в ковше, Перед выпуском плавки в ковш загрузили феррованадий (3,5 кг/т стали), которым ввели в сталь 0,15 ванадия без учета угара. Иэ опытной стали отлили в вакууме через промежуточный ковш 28,5-тонный слиток для исследования качества металла.Исследование слитка показало высокое качество опытногометалла. В теле слитка внецентренная ликвация полностью отсутствовала, т.е. не зафиксировано никаких ликвационных скоплений. Содержание общего кислорода в опытном слитке находилось в пределах 0,0020-0,0024, а водорода - на уровне 0,0002. Неметаллические включения в объеме металла располагались разрозненно, что принято считать наиболее благоприятным. Полученные результаты по кислороду и водороду приводятся в табл. 1 в сравнении с данными в металле, полученном по известному способу.П р и м е р 2. Основная электро- дуговая сталь.Выплавили сталь следующего химического состава, : С 0,31; Ях 0,03, Мп 0,36, Сг 1,42 ф Мо 0,56, Ы 3,30," Ч 0,11, Р 0,010 и Я 0,010.Плавку провели одношлаковым процес сом с 4-кратным скачиваннем и обнов- левием шлака. Шлак наводили известью и шпатом. Укаэанные количества никеля и молибдена получили за счет введения никеля и ферромолибдена в шихту и в жидкую металлическую ванну в окислительный период.В заключительный период плавки, (до легирования стали хромом) метал. лическая ванна кипела 40 мин без присадок в печь окислителей и шлакообраэующихматериалов. Температура металла в конце периода кипения составила 16409 С. При достижении содержания углерода в металле 0,27в печь загрузили феррохром (20 кг/т металла), а спустя 1 мин - силикомарганец из расчета введения 0,08без учета угара.После присадки силикомарганца.металл выдержали в печи 20 мин. 1За это время шлак обрабатывали мел ким коксом два раза: после введенияферрохрома (0,4 кг/т стали) и за15 мин довыпуска (0,4 кг/т стали).Корректирующую добавку феррохрома(2 кг/т) ввели в печь эа 15 мин до 10 выпуска плавки. Температура металла перед выпуском плавки иэ печи, 1630 С.Сталь легировали ванадием эа счетферрованадия, который присадили в 151 печь за 10 мин до выпуска плавка. Из опытной стали отлили в вакуу- ме через промежуточный ковш 23,5-тонный слиток, иэ которого отковали два диска с высотой ступицы 440 мм и диаметром обода 1490 мм. В производстве такие диски изготовляются по одной штуке иэ 12-тонного слитка,что вызвано необходимостью получения диска с. возможно меньшей ликвационной неоднородностью. Диски подвергали механической обработке и закалке, а затем проверили уль тразвуком, оценили макроликвацию и.механические свойства металла,В дисках иэ опытной стали никаЗ 0,ких внутренних дефектов не было. На серных отпечатках, снятых с торцовступиц и поверхности втулочного отверстия, никаких сгустков не обнару. жилы. СОДержанке общего кислорода в 35 металле опытных дисков составляло0,0015-0,0022. Неметаллическиевключения преимущественно мелкие ирасполагались в объеме металла рассредоточено,В табл. 2 приводятся механические свойства опытного металла в срав. кении с металлом, полученным по из-вестному способу.Как видно из табл. 2, сталь, выплавленная но предлагаемому способу,в литом и кованном соетоянии имеет.высокое качество, содержит кремнийи кислород на уровне стали, выплавленной по известному способу. В тоже время сталь с 81 й 0,05, выплав 50 ленная по предлагаемому способу вотличие отстали, выплавленной поизвестному способу, не содержит.алюминий. Использование изобретения позволяетполучить высококачественную сталь без алюминия с низким содержанием кремния, кислорода и благоприятным распределением серы н не- металлических включений в объеме металла, что обеспечивает высокий уровень механических свойств крупных кованных заготовок. При этом в отличие от известного способа вып 1 лавки стали высокого качества отпа1006502 дает необходимость иметь сложноеи дорогостоящее оборудование, атрудоемкость работ сократится. Способ 0,0020-0,0024 0,0002 0,03 Нет 0,0016"0,0020 0,0002 0,05 Есть Таблица 2 Показатели механических свойств 11 Способ 60,1 кгс/ммЪ4 Окгс м/см.2 Предлагаемый 81,7 20,0 58,8 15,0 Известный 83,5-, 84,0 13,1-14,6 16,7-20,0 55,7"57,2 Составитель А, ЩербаковРедактор Г. Везвершенко Техред Т.фанта Корректор О. Билак Заказ 2054/42 Тираж 566 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений.и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ПредлагаемыйИзвестный Экономическая эффективность отиспользования изобретения составитоколо 300 тыс. руб, в год.Ф,таблица 1 Содержание, Ви