Сплав для раскисления и модифицирования рельсовой стали

10 35 Изобретение относится к металлургии, в частности к составам сплавов,используемых для легирования и моди-,Фицирования стали.Известен сплав К , содержащий,мас.Х;Марганец 10-60Кремний25-60Алюминий 2,0-15Магний 0,3-0,6Железо ОстальноеОднако получение мелкого зерна,высокой ударной вязкости и здоровоймакроструктуры можно достичь лишьпри досгаточно большом содержанииалюминия в металле (более 0,01 Ж),однако в этом случае в металле возникают строчечные оксидные включения;при меньшем содержании алюминия можном предотвратить образование строчечных оксидных включений, но приэтом не будут выполнены требованияпо другим показателям качества металла.Наиболее близким к предложенномупо технической сущности и достигаемо.,му результату является сплав 1 23 дляраскисления и модифицирования рельсовой стали содержащий, мас.3:Кремний 30-49 30Кальций6-20Ванадий 4-20Марганец 1-10Титан 1,5-4;0Магний 1,5-5,0Алюминий0,3-0,8Фосфор О, 5-1,5. Железо ОстальноеОднако использование предложенного сплава не позволяет получить 40металл, не загрязненный неметаллическими оксидными включениями,Целью изобретения является уменьшение загрязненности стали неметаллическими оксидными включениями. 45Поставленная цель достигаетсятем, что сплав для раскисления и модифицирования рельсовой стали, содержащий кремний, ванадий, марганец,титан, магний, алюминий и железо, 50-дополнительно содержит редкоземельныеметаллы при следующем соотношениикомпонентов, мас.Х:Кремний 30-50Ванадий 4,0-8,0 55Марганец 8,0-18Титан, 05-1, 5Магний 0,2-0,9 АлюминииО, 5-1, 5 Редкоземельныеметаллы 3, 0-15 Железо Остальное Алюминий и титан в сплаве содержатся в количествах, исключающих образование строчечных включений глинозема и карбонитридов титана.Более того, мелкие взвеси частиц глинозема и карбонитридов титана являются центрами выделения глобулярных включений окислов и сульфидов магния и РЗМ. Магний содержится в количествах, близких к растворимости его в металле при расходе сплава около 6 кг/т стали, что исключает заметный вынос в атмосферу цеха окислов маг" ния, РЗМ обладают способностью об-, разовывать глобулярные включения оксидов и сульфидов, однако надкритические содержания РЗМ могут вызвать образование строчечных оксидов. Образование неметаллических включений глобулярнрй Формы очень. важно для достижения высоких значений ударной вязкости металла в продольном и поперечном направлениях по отношению к прокатке,. Большой процент плавок, с пониженной ударной вязкостью рельсов при использовании сплавов на основе кальция обусловлен низкой растворимостью последнего в металле и нестабильностью усвоения его металлом, в результате чего в ряде плавок образуются включения пластичных силикатов, что и приводит к понижению ударной вязкости.Глобуляризация оксидов, кроме РЗМ, в рекомендуемом сплаве способствует также Тх и Мя.При расходе сплава 6 кг/т стали и содержании серы в стали практически до О,ОЗЕ содержание РЗМ должно быть 0,063 в металле или около 10 Х в сплаве.Модифицирующее действие ванадия заключается не в изменении типа оксидов или сульфидов, на природу которых ванадий не может влиять в присутствии сильных раскислителей и десульфураторов в сплаве, а в измельчении структуры металла за счет образования карбидов и нитридов ванадия.Модифицирующий эффект ванадия достигается при его содержании в металле 0,03-0,067 (при более низких значениях модифицирующее воздействие оказывается недостаточным при более,О 0,5 3,4 0,025 серы и фосфора. В плавке 8 с использованием сплава 7 содержание алюминия в металле составляет 0,014%,1 :.содержание магния - на уровне-остапьных плавок, РЗМ, 7 и Т не обнаружены.Металл всех ковшей разлит на слитки массой 50 кг, Слитки прокатали на квадрат 56 мм. Результаты исследования качества металла по загрязненности его. строчечными оксидными включениями и ударной вязкости приведены в табл. 2. Качество макро- структуры всех исследованных головных заготовок удовлетворительно. Результаты механических испытаний на растяжение заготовок от всех восьми плавок существенно превышают требования стандарта на рельсовую сталь.Таблица 2 Сплавы изготовлены сплавлениемчистых металлов и Ферросплавов,силикомарганца, 90% ферросилиция,феррованадия, мишметалла, силикомаг",ния металлического магния, титана,алюминия и марганца. Полученные 35сплавы однородны и плотны.Сйлавы опробуют при раскислениирельсовой стали. Сталь выплавляютв дуговой электропечи ДСН,5. Подостижении содержания углерода 40,в.металле 0,70-0,75 Ж сталь раскисляют в печи ферромарганцем и силикомарганцем из расчета полученияв стали 0,1-0,2% Яьи 0,7-0,9% Ип.При 1575-1585 С плавку выпускают 45последовательно.в два ковша объемом по 300 кг металла. Во времявыпуска в каждый из ковшей даютсплав различного состава. Все: сплавы дают из расчета ввода 400-,0600 г РЗИ на 1 т стали (сплав 3из расчета ввода 350 г алюминияна 1 т стали). Всего провели 4плавки и подучили 8 плавок-ковшей,Готовая сталь содержит, 7: С 0,74- М0,79; Ип 0,85-1,0; 81 0,27-0,39;РЗМ 0,03-0,05, ч 0,03-0,06, тысячные.,доли процента Мя, А 1 и Т, по 0,0200,42 2,41 3 1159959 , 4высоком наблюдается охрупчивание сидными включениями и механические металла) . Поэтому для проведения . свойства ее, изготовлены шесть сосопытов нада исследовать состав спла- тавов сплава с граничными и оптимальва в области содержания ванадия ными соотношениями всех ингредиен- .3-10%. Вввиду дефицитности и высокойтов. Для обеспечения сопоставительстоимости ванадия верхний предел ного анализа с прототипом изготовограничен - 8% лен известный сплав с оптимальнымП р и м е р:. Для определения , соотношением ингредиентов, Химичесвлияния приведенных сплавов на за- кий состав приготовленных сплавов грязненность стали строчечными ок-. 10 приведен в табл. 1,76 1159959 металла (от оптимальной) за счетРЗМ, так и других раскислителей, хо-.тя строчечные оксиды главным образомпредставлены окислами РЗМ. При пре-.вышении верхнего предела по раскислителям длина строчек становится крнтической с точки зрения требований Продолжение табл.2 О О,З к рельсам 1 группы (должна быть е более 2 мм, обнаружены строчки длиной до 1,0 мм). При снижении содержания РЗМ в сплаве ниже оптимального значения наблюдается также увеличение длины строчек ввиду появления более. крупных включений, причем здесь наблюдается иная картина: при увеличении содержания Мя, А 1, Т 1 увеличение оказывается меньшим, так как в этом случае указанные элементы связывая часть кислорода, препятствуют получению более крупных включений.Уменьшение содержания РЗМ, Мя, А 1 и Т 1 ниже нижнего предела приводит к повышению длины строчек. В целом же все плавки, металл которых был раскислен и модифицирован сплавом в заданном диапазоне колебаний компо. нентов, практически не загрязнены строчечнымн оксидными включениями (длина строчек до 0,6 мм) и полностью выдержали требования стандарта для рельсов 1 группы (длина строчек не более 2 мм) .В отношении ударной вязкости на" блюдается общая тенденция повышения ее по мере увеличения содМя, А 1 и Т 1 в сплаве. Нодиапазоне колебаний этихударная вязкость остточно высоком уровне н О 0,48 0,9 Извесный 1 а ержания РЗМво всемэлементовна достаается вой экономический Ожидаемый гоэффект от испол го сплава соста енноруб. ования пре яет 2,15 м Составите,Коссей Техред Т.Ф да Тираж 58 Государств по делам из 3035, Москва, Ж, 3696/24ВНИИПИ искоеСССРытийд. 4/5 По ного комитет ретений и от аушская наб. Ужгород, ул.Проектная,иал ППП "Патент", г Еак видно из табл. 2, во всех случаях загрязненность стали строчеч.ными оксидными включениями опытного металла значительно ниже, чем сравнительного, при этом ударная вязкость оказывается более высокой. При использовании предлагаемого сплава наллюдается тенденция увеличения длины строчек оксидов как в сторону увеличения, так и снижения процента РЗИ в сплаве от оптимального. При использовании сплава 4 (оптимальный состав) строчечные включения не обнаруживаются вовсе, При увеличении содержания РЭИ наблюдается появление небольщйх строчек оксидов РЗМ, Это уввюмченйе более значительно для 9сплава .1, где., кроме РЗМ, на верхнем пределе находится также содержание ИЯ, Т, А 1, и Ч, а для сплава 2, где содержание указанных элементов находится на нижнем пределе (при макснмапьном для сплава содержании РЭИ)., это увеличение заметно меньше.Полученные данные свидетельствуют о том, что тенденции увеличения длины строчек наблюдаются как в случае увеличения степени раскисленности Н.Шепитькота Корректор А.Тяско