Способ раскисления и модифицирования нержавеющей стали

. Ф, Исаков, Ю, Г.Аи В,В.Роженцев8) ьтельство СССС 5/52, 1984. ФИтал- щей т. св. ение йких нно- Во ГОСУДАРСТБЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОУУ СВИДЕТЕ(54) СПОС ЦИРОВАН (57) Изобр лургии, то стали, и яв Мг 1089143 пластиче свойств ст сти немет ОБ РАСКИСЛЕНИЯ И МОДИ ИЯ НЕРЖАВЕЮЩЕИ СТАИИ етение относится к черной ме чнее к выплавке нержавею ляется дополнительным к ав , Цель изобретения - повыш ских и коррозионно-сто али путем снижения эагряэне аллическими включениями Изобретение относится к чернои металлургии, в частности к выплавке нержавеющей стали, модифицированной бором, церием и является усовершенствованием способа по авт, св, М 1089143,Известный способ раскисления и модифицирования нержавеющей стали включает окончательное раскисление алюминием в печи с последующим вводом на дно ковша кремния, кальция и редкоземельных металлов(РЗМ), а на струю во время выпуска дают бор Повышения модифицирующее влияние бора и улучшение горячей пластичности металла, способ не обеспечивает максимального эффекта от модифицирующего влияния РЗМ и не снижает уровень неметаллических включений, улучшая эксплуатационных н 5.О 167534 время рафинировки в печи за 5-15 мин до раскисления алюминием расплав последовательно обрабатывают глиноэемсодержащим материалом в количестве 3,5 - 6 кг/т и комплексными сплавами глобуляторов не- металлических включений, например кальция, бария. магния, в количестве 0,05 - 0,5 от массы расплава, Модифицирование в ковше осуществляют при температуре расплава, на 80 - 100 С превышающей температуру плавления, и дополни 1 ельно вводят цирконий при его отношении к алюминйю (0,5 - 1):1. Выпуск расплава производят в ковш, предварительно наполненный аргоном, при выпуске расплав обрабатывают аргоном с интенсивностью 0,03 - 0,08 м/т мин, а после наполнения ковша 0,02 - 0,07 м/т мин в течение 3 - 5 мин,Увеличивается выход годного. 2 табл,свойств стали, Пласти ность стали улучшается за счет изменения форлфы и характера распределения неметаллических включений, а общее содержание их в стали не уменьшается, границы зерен не очищаются от неметаллических включений, а следовательно, эксплуатационные характеристики стали(в частности, коррозионная стойкость) не улучшаются.Целью изобретения является повышение пластических и коррозионно-стойких свойств стали путем снижения загрязненности ее неметаллическими включениями.Последовательная обработка расплава в печи за 5 - 15 мин до раскисления алюминием глиноземсодержащим материалом вколичестве 3,5 - 6,0 кг/т расплава и комплексными сплавами химически активных элементов - глобуляторов неметаллических включений (например, кальция, бария, магния) в количестве 0,05 - 0.5 от массы расплава обеспечивает максимальный эффект очищения металла от неметаллических включений, К концу обработки металла таким способом образуется шлак с температурой плавления, не превышающей 1300 С, и обладающей высокой жидкоподвижностью, хорошо ассимилирующий всплывающие из металла глобули сложного состава, Таким образом происходит интенсивное очищение металла нержавеющей стали от особенно вредных для пластических свойств хрупких хромитов и хромосиликатных стекол пленочного типа.Введение глинозема в количестве менее 3,5 кг/т не обеспечивает формирование достаточно жидкоподвижного, реакционно- способного шлака, а увеличение количества глинозема более 6,0 кг/т приводит к переходу шлака в гетерогенное состояние из-за резкого увеличения температуры плавления.Элементы-глобуляторы в количестве менее 0,05 не обеспечивают формирования глобулярных включений, а ввод их в количестве, превышающем 0,5, нецелесообразен, так как не приводит к дальнейшему уменьшению содержания в металле неметаллических включений, а угар элементов возрастает и их использование становится экономически нецелесообразным.Выдержка расплава после обработки глиноземсодержащим материалом и сола- вами элементов-глобуляторов перед раскислением алюминием должна быть 5 - 15 мин, При выдержке менее 5 мин в системе металл - шлак не успевают завершиться процессы рафинирования металла от неметаллических включений, а выдержка более 15 мин нецелесообразна, так как жидкоподвижный, реакционно-способный шлак начинает активно разрушать футеровку печи, не создавая положительного эффекта.Обработка расплава предлагаемым способом способствует высокому усвоению металлом алюминия и, как следствие, повышению эффективности воздействия на металл последующих модификаторов (кремния, кальция, РЗМ).Кроме того, дополнительное модифицирование цирконием совместно с кремнием, кальцием и РЗМ при температуре металла 80 - 100 С, превышающей температуру плавления, при массовом соотношении его с алюминием (0,5 - 1,0):1 обеспечивает максимальный эффект модифицирующего вли 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 яния РЗМ (церия) за счет обеспечения значительного и наследуемого влияния его на процессы, протекающие в твердой фазе.Эффективность воздействия модификаторов резко уменьшается при перегреве металла выше температуры плавления более, чем на 80 - 100 С, При этом активность модификаторов резко возрастает и развиваются процессы восстановления кислородных соединений огнеупорной кладки, что сопровождается возрастанием загрязненности металла неметаллическими включениями,Положительное влияние микродобавок по известному способу сазывается благодаря образованию более тугоплавких с вредными примесями соединений(в частности, сульфидов РМЗ) и ослаблению, таким образом, отрицательного действия последних на пластические свойства стали.Важным является рафиринующее действие РЗМ за счет самостоятельного повышения прочности границ зерен через твердый раствор,Дополнительный ввод циркония в соотношении с алюминием (0,5 - 1,0):1 способствует максимальной растворимости церия в твердом растворе (близко к 0,17 ь) за счет высвобождения церия от связи с азотом. Вместо значительного количества пленочных сульфидов, нитридов и хромитовых стекол, образующихся в Металле, обработанном по известному способу, в металле, модифицированном по предлагаемому способу, наблюдаются отдельные глобули, представляющие собой алюминаты кальция, покрытые оболочкой из сульфидов кальция и оксинитридов циркония.Таким образом, свободные от связи с кислородом, серой и азотом атомы церия в обьеме твердого раствора обогащают дефектные участки (структурные неоднородности) и приводят к снижению избыточной энергии дефекта, улучшению технологической пластичности.Кроме того, атомы РЗМ при кристаллизации образуют тугоплавкие соединения с выделяющимися цветными примесями, вытесняют их в тело зерен, очищая границы зерен, Чистые границы зерен способствуют повышению коррозионной стойкости стали,Поскольку за счет упомянутых отличительных признаков уменьшается общее содержание в металле неметаллических включений, то модифицирующее влияние и положительное воздействие бора по известному способу на улучшение пластических свойств металла повышается; так как облегчается его работа по вытеснению неметаллических включений из пограничных зонзерен. Таким образом, положительный эффект известного способа улучшается за счет снижения общего количества неметаллических включений и повышения модифицирующего влияния бора.Уменьшение доли вводимого циркония менее 0,5 оне дает эффектов очищения металла от неметаллических включений и повышения модифицирующего влияния церия, а следовательно, повышения пластических и эксплуатационных соойст е стали. Увеличение доли циркония больше 1,0% не вызывает дальнейшего улучшения технологической пластичности и коррозионной стойкости, а появляется опасность их ухудшения, т ак как наряду с глобулями сложного состава в металле появляются в большом количестве строчечные нитриды циркония, которые, укрупняясь до больших размеров, располагаются по границам зерен с последующим отрицательным влияниел 1 на свойства стали.Выпуск металла в ковш, предварительно заполненный аргоном, и последующая обработка металла в процессе выпуска с интенсивностью подачи аргона 0,03 - 0,08 м/т мин способствуют высокому усвоению модификаторов эа счет образования газового затвора и, вследствие этого, уменьшению контакта их со шлаком, При энергичном перемешивании металла посредством продувки оргоном развивается очень большая реакционная поверхность контакта со шлаком, в результате чего неметаллические включения ассимилируются шлаком, Уменьшение интенсивности менее 0,03 м/т мин снижает проникновение газовой струи в металл из-эа возрастающего по мере выпуска металла давления, Увеличение интенсивности более 0,08 м/т мин приводит к разрушению футеровки ковша и повышению загрязненности металла неметаллическими включениями,Продувка металла после наполнения ковша е течение 3 -5 мин с интенсивностью подачи аргона 0,02 - 0,07 м/т мин приводит к усреднению химическогосостава, температуры металла, всплыванию неметаллических включений.При уменьшении интенсивности менее 0,02 м/т мин не наблюдается снижения содержания неметаллических включении, кроме того, появляется опасность заваривания продувочной трубки хурмы). Превышение интенсивности подачи аргона более 0,07 м/т мин приводит к оголению поверхности металла и окислению активных компонентов расплава Уменьшение времени продувки менее 3 мин не обеспечивает ЭФ- фективного р 1 п 1 ннровлния металла, а уое 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 личение продолжительности продувки более 5 мин приводит к большил 1 темпера 1 ур ным потерям.Г 1 р и м е р. Предлагаемый способ рлскисления и модифицироеания нержавеющей стали испьтыоают при выплавке стали 07 Х 25 Н 13 о 25-тонной дуговой электропечи. В период рафинирооки расплав последовательно, о несколько приемов обрабатывают гл и нозел 1 содержащим материалом, вводимым е составе флюсов, содержащих 40 - 60 /, глинозема. Глинозем вводят о количе сгве 4,7 кг/т. В качестве комплексных сплавое химически активных элементов, содеркащих элементы-глобуляторы неметаллических включений, используют сплав, содержащий 50% кремния, 25 ь кальция, 10% алюминия и 15 бария. После определенной выдержки расплава с момента присадки последней порции сплава металл раскисляют алюминием в количестве 0.15; от массы расплава. Кремний и кальций присаживэют в массовом соотношении с алюминием 1:1,2:0,8, Совместно с ними вводят церий в количестве 0,157 ь от массы расплава и цирконий, На струю металла ео время выпуска присаживают бор.Количество воодимых глинозема, элементов-глобуляторов, циркония, время выдержки расплава перед раскислением алюминием и температуру расплава в момент модифицироеания о ковше меняют о широких пределах, приведенных в табл. 1.После присадки модификаторов ковш заполняют аргонол 1. затем производят выпуск металла и обработку его е процессе выпуска и после наполнении ковша аргоном. Продувку аргоном осуществляют через металлическую трубку (фурму) в днище ковша. Лнтенсивность и время подачи аргона изменяют в пределах, приведенных в табл.2, при постоянных количествах вводимых модификаторов; глинозема 4,7 кг/т, элементов-глобулятороо 0,27 от массы расплава, соотношение А 1: Ъ = 1: 0,7, при этом время выдержки после окончания ввода элементов-глобуляторов 10 мин, нагрев металла(1 п) е момент модифицирования 1580 С, т.е, перегрев над температурой плавления на 90" С (Л 1 = 90), поскольку температура плавления тпрр = 1490 С (Л 1 = 1 1 пл)Для сравнения еыплаоля от указанную сталь на той же печи и на тех же шихтовых материалах по известному способу. При этом алюминии вводят в количестве 0,15 от массы расплава нри постоянном массовом соотношении с ним кремния, кальция (1:1.2:0,8). Гор присажиеают на струю в количестве 1.5"/ от содержания углерода в1675347 стали, церий вводят в количестве 0,15 о/ь отмассы расплава,Технологические варианты, результатыиспытаний приведены в табл. 2,Выплавка стали по предлагаемой 5технологии позволяет в значительнойстепени повысить чистоту металла по неметаллическим включениям, обеспечивает повышение технологической пластичности икоррозионной стойкости стали. Повышение технологической пластичности стали07 Х 25 Н 13 обеспечивает повышение выхода годного при прокатке. Формула изобретения 15 1. Способ раскисления и модифицирования нержавеющей стали по авт. св, пв 1089143, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения пластических и коррози онно-стойких свойств стали путем снижеТаблица 1 Пластич.ность при1250 С (чис.ло оборотовдо разруше.ння) Скоростькоррозииг/м ч Загрязнен. ность неме- таллическими включе. пнями, мас.Время вы. дергкки рас. плака после окончания введения злементовглобулято. рое мин Нагрев ме. галла при мадифика.ции. превы. Количество вводимык злементав- глобуляторов,отмассы рас.опала Количествовводимогоглиноземакг/т Способ вы. плавкиО.О 1 ЗО 0.0059 о 0052 0.0051 О ОО 57 0.0054 О 0047 ИзвестныяПредлагаем О,18 0,15 0.16 0.25 о.го 0.25 3,5 4.8 14,4 15,1 15,0 14,8 15,1 15.8 1 Э.5 15.5 15 15,2 14,0 1.0,7 1 О.8 1:0.75 1:0.85 1.0.7 1 0,6 1,0,7 10,7 1:0.7 , 1.0,75 10 5 1. 1.0 6,0 42 50 51 55 4.7 4,0 40 48 5.0 О.1 0.15 0,14 о.го 0,14 0,15 О, 15 016 85 8 О 9 О 005 0.27 0.50 0.25 027 0,007 1 О 15 0.20 020 О.го 0.30 91011 О.ОО 5 О 0.0056 0.0052 вблица особ выпп орость корпо зии, м/тч Пластичность пр 1 гбОпсагрязненностьеметалличесги.и включения.ми, мас тг ремя продув. кн. минИнтенсивность палачи арганав процессе выпускав металла,м /т мин 1,8 0.0130 0,0030 0,0028 0,0029 О,ООЭ 2 0,0029 0,0030 0,0029 0,0028 0,0027 звестныр длагвемы 0,11 0,11 0,12 0.12 0,12 0,11 0.12 0 11 0.10 1 6,2 1 6,7 16,6 005 ооз ОО 6 0.08 О.О 6 0,04 0,06 0 05 0.06 4 О,О 4 005 О,О 2 005 0,07 16,2 16.5 16 4 164 4 5 6 8 6.8 68 0.05 О.О 5 Составитель Н.Попо ехред М.Моргента актор ИчДербак Т л Корректор М,Шарош Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР35, Раушская наб., 4/5 изводсгвенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Га 1 арина, 10 аказ 2977 Тираж 375 ВНИИПИ Государственного комите 113035, Москвания загрязненности неметаллическими включениями. за 5 - 15 мин до раскисления алюминием расплав последовательно обрабатывают глиноземсодержащим материалом в количестве 3,5 - 6,0 кг/т и комплексными сплавами глобуляторов не- металлических включений, например кальция, бария, магния, в количестве 0,05 - 0,50% от массы расплава, а модифицирование в ковше проводят при температуре расплава, на 80 - 100 С превышающей температуру плавления, при этом дополнительно вводят цирконий при его соотношении к алюминию (0-5 - 1-0):1.2. Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи й с я тем, что выпуск расплава проводят в ковш, предварительно наполненный аргоном, при выпуске продувают аргоном с интенсивностью 0,03 - 0,08 м/т мин, а после наполнения ковша - 0.02 - 0,07 м/т мин в течение 3 - 5 мин,