Способ легирования стали

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 4 А 9) (111ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ:Трудового Красного Знамени индустальный институт им.М.И.Арсеничева(54) (57) СПОСОБ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ,включающий введение в расплав легирующих элементов в виде окислов иалюминия в качестве восстановителя,взятого в количестве сверх стехиометрически необходимого, восстановление бора или марганца и легированиестали, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения степени восстановления легирующнх элементов,снижения угара алюминия и уменьшениязатрат на легирование стали, алкииний вводят в виде прутков, а легирующие элементы - в виде датолитового концентрата или шлака металлического марганца, предварительнонанесенных путем намораживаниятолщиной слоя 1-5 мм на эти прутки.Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке способов легирования стали бором и алюминием или марганцем и алюминием,Цель изобретения - повышение ствпени восстановления легирующих компонентов, снижение угара алюминия и уменьшение затрат на легирование стали.П р и м е р. Выплавляют трубные марки стали (20 тр, 35 тр, 45 тр) в 500-тонных основных мартеновских печах, работающих скрап-рудным процессом с продувкой ванны кислородом. Разливают металл фисифонным способом в слитки массой 82 т. В отдельные изложницы на различных плавках подвешивают по 4-8 алюминиевых прутков сечением 25 х 12 мм (на всю высоту изложницы) . На них предварительно наносят слой датолитового концентрата. ТЬлщина слоя 1-5 мм, Общий расход датолитового концентрата 0,2- 1,25 кг/т стали. Расход алюминия - постоянный (0,8 кг/т стали).Результаты опробированияпредлагаемого способа(вариант 1)в сравнении с известным приведеныв табл. 1.ЗОАнализ представленных данных показывает, что предлагаемый способ позволяет повысить степень восстановления легирующих из их окислов, уменьшить угар алюминия и снизить затраты на легирование стали, Так, 35 в частности, содержание бора в стали увеличивается до 0,0021-0,00397 что является оптимальным для стали. При более высоком содержании бора в стали в прокатной продукции появляется дефект-красноломкость. Умень. шение толщины слоя датолитового концентрата нецелесообразно ввиду снижения содержания бора в стали йуменьшения концентрации остаточного алюминия в стали.Степень восстановления легирующих элементов при толщине 0,5 мм оказывается наибольшей. Это обусловлено тесиым контактом окисла легирующего элемента с восстановителем. Однако бстаточная концентрация (или увеличение содержания) легирующего элемента меньше требуемой, что является причиной вывода толщины покрытия 55 (0,5 мм) за оптимальные пределы.Уменьшение угара алюминия, а следовательно, и увеличение остаточной его концентрации в металле, име- ющее место при утолщении слоя покрытия, обусловлено влиянием последнего на продолжительность плавления и растворения алюминия в металле. При отсутствии покрытия или минимальной его толщине (0,5 мм и менее) сразу же образуется стальная корка и алюминий плавится внутри нее. Алюминий не усваивается металлом до момента разрушения стальной корки, Характерно, что при увеличении про,должительности плавления алюминия последний всплывает на поверхность и окисляется кислородом воздуха,Если алюминий находится под шлаковым покрытием оптимальной толщины, то корка не образуется (шлак является низкотеплопроводным материалом), и алюминий быстро усваивается жидкой сталью. При чрезмерном увеличении толщины покрытия ухудшается его механическая прочность при высоких температурах и покрытие разрушается, легирующие не успевают восстановиться, а алюминий покрывается стальной коркой.Таким образом, повышение степени восстановления (или усвоения) легирующего элемента (например, бора, марганца), получение требуемой концентрации легирующего элемента и снижение угара алюминия достигаются лишь при оптимальной толщине покрытия, равной 1-5 мм.Достигается также увеличениеостаточного содержания алюминия встали до 0,027-0,0393. При этомзатраты на легирование стали боромне превышают 0,05-0,13 руб/т, вто вреМя как по известному способуони составляют 0,15 руб/т. По описанной выше технологиинаносят также шлак металлическогомарганца на алюминиЕвые прутки и затем используют их при разливке аналогичных сталей (табл. 2) . Технология намораживания шлака на алюминиевые прутки может быть иной: твердые прутки алюминия можно быстро пропускать через слой жидкого шлака,образующегося при расплавлениишлака от производства металлическогомарганца или датолита, Толщина слояшлака будет зависеть от скорости пропускания прутка, температуры шлакаи алюминия,,Т аб лица 1 Толшина ОптиЗатраты налегированиестали бором,руб/т Способ Степень восстаОстаточное соОстаточное соВведено бора, % легирования слоя новле- держаниения бора, алюминия,% % датолитового держание бора в стали,-1- 0,00206 0,001 48,4 0,15 0,018 П р и м е ч а н и е. Алюминий вводят в количестве 0,8 кг/т стали.Затраты на легирование стали бором по известномуспособу увеличиваются ввиду высокой стоимостикриолита. Анализ данных табл. 2 показывает, что содержание марганца в металле при использовании предлагаемого способа повьппается на 0,03-0,07%, при этом остаточное содержание алюминия мальная(требуемая)концентрациябора встали, % достигает 0,020-0,033%, по известному способу 0,014-0,015%, Затраты на легирование стали марганцем составляют 0,02 - 0,05 против 0,05 руб/т стали,0,02 0,039 0,038 0,039 0,037 0,0351219654 Т а б ли ц а ОстаточВведеномарганца,Х Увеличе- Степень Затратына легирование стаТолщина слояметалСпособ ние совосстановленое солегирования держаниеалюминия,Х лического ли марганцем,руб./т ния марганца, Х марганца, мм Предлагаемый 1 0,5 0,01 95 фО 01018 Не менее 0,0105 0,01 0,03 0,03 0,020 0,02 0,024 0,02 94,1 92,3 0,04 90,7 0,026 0,03 89,3 0,034 0,04 0,05 0,06 0,036 0,04 88,9 0,07 0,078 84,6 0,036 0,05 0,06 0,071 Извест+Ч% ный 80,0 0,015 0,05 79,3 0,014 0,05 0,012 0,01 0,012 Оэ 01.%Концентрация введенного марганца менее О,ОЗЖ находится в пределахошибки химического анализа.Определяется как разница между содержанием марганца в ковшовойпробе и в прокатной продукции.Шлак Йеталлического марганца с алюминием вводят в изложницу. Составитель Н. КосторнойРедактор В. Петраш Техред Л,Олейник Корректор Л. Патай Заказ 1235/36 Тираж 552 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 2 1,0 3 2,0 4 3,0 5 4,0 6 5,0 Требуемоеувеличениеконцентрации марганца встали, Х 0,031 0,043 0,055 0,067 держания марганца встали,Х