Способ выплавки сталей и сплавов

аф делая нзебретенкй я ьткрытяй(71) Заявитель Гомельский филиал Белорусского политехническ о института(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ и повышение его пластичности. Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам выплавки сталей и сплавов с повышенными требованиями по пластичности металла.Известен способ выплавки стали с улучшенной пластичностью, включающий введение в жидкий металл комплексных лигатур на основе химически активных металлов, например после ввода раскислителей в металл присаживают силикобарнй со скоростью 0,1 - 0,3 т/мин в количестве 0,2 - 0,35% от веса10 жидкой стали, причем присадку пачкают пос. ле заполнения ковша на 0,3 его высоты 1.Известный способ выплавки стали с использованием повышенного расхода силнкоба 15 рия после ввода раскнслнтепей характеризуется высоким угаром химически активных метал. лов,Отмечаются неоднородность металла иза. грязненность неметаллическими включениями20 при использовании способа для выплавки сталей, легированных химически активными элементами. Отсутствие термовременной обработки не обеспечивает равномерного распределения атомов основных элементов по всему объему жидкого, а затем и твердого металла.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали и сплавов, включающий загрузку шихты, расплав.о ление, перегрев металла на 250 - 500 выше температуры плавления и выдержку расплава при этой температуре 10 - 60 мин 121.Использование такой термовременной обработки расплавов обеспечивает более равномерное распределение атомов основных элементов в отливках и поковках и способствует улучшению технологической пластичности сталей н сплавов, однако при использовании этого способа для выплавки сталей н сплавов, содержащих химически активные элементы, наблюдается высокая загрязненность металла неметиллическими включениями, что приводит к снижению пластичности металла.Цель изобретения - снижение загрязнен. ности металла неметаллическими включениями9088403Поставленная цель достигается тем, что вспособе выплавки сталей и сплавов, включающем загрузку шихты с последуюгцим еерасплавлением, нагрев металла на 250 - 500 Свыше температуры плавления и выдержкупри этой температуре 10 - 60 мин, раскисление расплава осуществляют в процессе вы.держки введением в 2 - 4 приема по 1,5 -2,5 кг/т боркалька, после окончания выдержки производят легирование компйекснымилигатурами на основе химически активныхэлементов в количестве 0,05-2,1% от весаметалла и последующее модифицирование расплава силикобарием за 1 - 3 мин до окончания плавки в количестве 0,02-0,07% отвеса металла.Раскисление расплава в процессе выдержки производится введением в 2 - 4 приемапо 1,5 - 2,5 кг/т боркалька, что создает благоприятные условия для кипения, дегазации иудаления неметаллических включений, Снижение расхода боркалька менее 1,5 кг/т заприем не обеспечивает достаточной дегазациии раскисленности расплава, ухудшает условияего кипения, а увеличение присадки сверх2,5 кг/т за прием вызывает барботаж расплава, снижает интенсивность очистки расплаваот неметаллических включений, удлиняет процесс плавки, Раскисление металла введением1,5 - 2,5 кг/т боркалька за один прием необеспечивает полного удаления газов и неме.таллических включений из расплавов, а увеличение приемов сверх четырех приводит кперераскисленности расплавов, удлинению процесса плавки и ухудшению условий окисли.тельного рафинирования.Микролегирование и окончательное раскисление расплавов производится комплекснымилегатурами на основе химически активныхэлементов в количестве 0,05 - 2,1%, обеспечивающем высокие значения пластичности метал 4 фла в питом состоянии. Нижний 0,05% от ве.са расплава) и верхний (2,1% от веса расплава) пределы расхода комплексных лигатурна основе химически активных металлов приняты от значения, когда начинает сказываться их влияние на структуру и свойства металла, до значения 2,1% от веса расплава),когда более высокие количества не обеспечивают заметного повышения пластичности литого металла, изменения структуры, а угар 5 фхимически активных элементов возрастает иих использование становится экономическинецелесообразным. Кроме того, микролегиро.ванне в количестве 0,05% от веса расплаваиспользуется при относительно низких перегревах, а верхний предел - при высокихперегревах расплавов,4Модифицирование сталей и сплавов рекомендовано производить за 1 -3 мин до окончания плавки силикобарием в количестве 0,02 в .0,07% от веса металла, что обеспечивает стабильное качество структуры и свойств. Присадка силикобария в количестве менее 0,02%не обеспечивает изменения структурных состав.ляюших сталей и сплавов и повышения плас.тических свойств, а присадка более 0,07% становится экономически нецелесообразной, таккак качество металла по сравнению с рекомендуемой добавкой силикобария изменяетсянезначительно, а угар модифицирующей добыки и затраты на модифицирование заметноповышаются, Введение силикобария за времяменее 1 мин до конца плавки не обеспечивает равномерного и полного растворения егов объеме расплава и,стабильных результатовпо качеству металла, а увеличение времениболее 3 мин приводит к увеличению угарасиликобария и затрат на модифицирование,П р и м е р 1. Проведена выплавка легированной конструкционной стали 25 ХГТ виндукционной печи модели ИСТ - 016, Плав.ку производят на чистой шихте с перегревом расплавленного металла на 250 - 260 Свыше температуры плавления, Выдержка лерегретого расплава составляет 10-20 мин. После достижения заданного перегрева при план.ке предлагаемым способом производят раскисление стали (в два приема по 2,5 кг/т)введением боркалька, а после выдержки -микролегирование комплексной лигатуройна основе титана и марганца в количестве0,05 - 0,1 вес,% и за 1 - 3 мин до окончанияплавки - модифицирование силикобарием вколичестве 0,02 вес.%.Для получения сопоставительных данныхв этой же печи выплавляют сталь 25 ХГТ поизвестной технологии, причем разливку металла производят при одинаковой и общепринятой для данной марки стали температуре,Разливка стали производится в изложницы.Слитки куются на сутунки, которые затем прокатаны на лист толщиной 16 мм. Температура начала прокатки 1170 С, а конца прокатки 690 С. После нормализации с 890 С, закалки с 850 С в масло и отпуска с 200 С,т.е. по нормам термообработки ГОСТ 4543 в ,из заготовок изготовлены образцы для механических испытаний, вырезанные вдоль направления проката. Предел усталости опреде.ляют на круглых образцах тип ЧП поГОСТ 2860 - 65,В табл. 1 приведены результаты механических и технологических испытаний сталей,полученных предлагаемым и известным способами выплавки,908840 Таблица 1 Металл, получен. Предел текучесный способом ги, кгс/мм Относитель- Относительная Предел усталостина базе 5 х 10циклов, кгс/мма Относительное удлинение,%ное сужение штампуемость, % % 48 142 74,0 27,3 157 ПредлагаемымИзвестным 34 51,4 1 1,2 132 Определение относительной штампуемости о проведено при испытании на загиб до 180 по гост 14019 - 66 образцов толщиной 16 мм,За 100% условно принята штампуемость ста ли, выплавленнои . известнымспосо.бом,Исследования качественных характеристикметалла в слитках приведены в табл. 2./Таблица 2 Средний баллпо оксидам Максимальный балл по оксидамМеталл, иолу. ченный спосо- бом Общее содержание еметаллических е включений, %,5 вести ым Та Загрязненностьнемет аллически.ми включениями,% Металл, полученный способо Пластичность притемпературе 1200 С,6 П р и м е р 3. Проведена выплавка сплава на железо. никелевой основе марки ЭИ 703 в индукционной печи ИСТ. Песорегрев расплавленного металла 350 С, выдер,жка 30-40 мин,В процессе выдержки перегретый металл раскисляют в три приема введением по 1,7 кг боркалъка на тонну ме.талла, а после выдержки производят микро. легирование комплексными лигатурами на основе титана и алюминия в количестве 1,8% к весу металла и за 2 мин до окон.чания плавки - модифицирование силикобарием в количестве 0,05 вес.%. ых дапых вталл по извест ните Для получения срэтой же печи выпланому способу.В табл. 4 приведристики металлов, поизвестным способам ляют ены качественные характелученных предлагаемым и. П р и м е р 2. Проведена выплавка ста. ли ЭИ 654 Л в дуговой электропечи модели ДС - 1,5. Шихта включает безуглеродистый фер. рохром марки ФХ 004, никель НП 2, литники, Зо возврат и т.д. После расплавления шихтыОметалл перегревают на 500 С выше температуры плавления и выдерживают 60 мин. ВФпроцессе выдержки проводят раскисление вве. дением в четыре приема но 1,5 кг боркаль ка, а после выдержки - микролегирование ферросиликотитаном марки ФТиСи в количестве 2,1% к весу расплава н за 1 -3 мин до окончания плавки - модифицирование силикобарием в количестве 0,07%.В этой же печи выплавляют сталь ЭИ 654 Л по известной технологии. Для получения сопоставительных данных для проведения испытаний использованы стали, содержащие в от. ливках, вес,%: углерод 0,18; кремний 3,9; марганец 0,7; хром 18; никель 12; титан 0,06-0,6; фосфор 0,02; сера 0,01; железо - остальное,Результаты исследования загрязненности ли того металла неметаллическими включениями и механических испытаний приведены в таблЗ.908840 Габлнца 4 Пластичность прн1250 С (числооборотов доразрушения) Загрязненностьне металлическимивключениями, вес.Относительноеудлинение при20 С, % Металл,полученныйспособом ПредлагаемымИзвестным 0,0028 76 116 0,0079 69 Испытания показывают, что выплавка спла. ва цо предлагаемому способу по сравнению с известным уменьшает размеры неметаллических включений при этом сернистые включе.ния выделяются в виде глобулей и снижает остаточное содержание газов в металле.Выплавка стали по предлагаемой техноло.гии позволяет в значительной степени повысить. чистоту металла по неметаллическим включениям, что обеспечивает повышение .служебных характеристик выплавляемого металла.25 Способ выплавки сталей и сплавов, включаю.щий загрузку шихты с последующим ее рас.30плавлением, раскисление, нагрев металла на250 - 500 С выше температуры плавления,выдержку при этой температуре 10 - 60 мин,Составитель А. ПруссТехред С.Мигунова . Корректор С, Щомак Редактор Ю. Ковач Тираж 587 Подписное ВНИИПИ 1 осуда 11 ственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5Заказ 754/29 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения легирование, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения загрязненностиметалла неметаллическими включениями иповышения его пластических:свойств, раскисление расплава осуществляют в процессе выдержки введением в 2 - 4 приема по 1,5 -2,5 кг/т боркалька,легирование производятпосле окончания выдержки комплекснымилигатурами на основе химических активныхэлементов в количестве 0,05 - 2,1% от весаметалла, затем осуществляют модифицнрованиерасплава силикобарием за 1 - 3 мин до окон.чания плавки в количестве 0,02-0,07% отвеса металла.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР й". 624932,кл. С 21 С 7/00, 1978.2. Авторское свидетельство СССР Мф 62173,кл, С 21 С 5/52,. 1978.