Способ диффузионного раскисления высокомарганцовистой стали

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликр(22) Заявлено 171280 (21) 3235196/22-02 151 М. КЛ.З с присоединением заявки Мо С 21 С 5/52 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.25(088,8) Дата опубликования описания 300882 П.Ф. Парасюк, А.И. Мигаль, В.В. Желтяков, Г.С, Некрасов,Н,И. Вялков и Н.А. Кобзев74 д,:гу(71) Заявитель научно-исследовательский ский институт ме.ханизац гии и ремонтно-механическ ски 54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОГО РАСКИСЛЕНИЯ ВЫСОКОМАРГАНЦОВИСТ СТАЛИк чернойк способамя высокома а- ижемому 2астали,предлагаезионного рцовистой са шлак углерослительной см Наиболее близкимявляется способ диффкисления высокомаргавключающий присадкудистокремниевой раскси 2 . вке высокомарганцевойом окисления после окислииода, а при выплавке споава после расплавления меуЛ Изобретение относитсяметаллургии, конкретнеедиффузионного раскислени р ганцевых сталей.5Известен способ диффузионного раскисления высокомарганцевой стали 110 Г 13 Л, по которому сталь раскисляют смесью углеродсодержащих материалов (кокса или электродных отходов) и ферросилиция 1 .Такой способ раскисления высоко- марганцевой стали не .учитывает содержания кремния (0,4-1) в этой стали в зависимости от количества котоФ15 рого в металле содержится определенная концентрация кислорода. Причем с увеличением кремния в высокомарганцевой стали абразивная износостойкость литых деталей уменьшается,так как кремний в процессе плавки вводит ся как элемент, раскисляющий шлак и металл, а не с целью улучшения показатепей износостойкости отливок. Недостатком известного способаявляется значительная стоимость раскислительной смеси и увеличения времени плавки, так как раскисление углеродистокремнистой смесью и боркальком производится раздельно, причемпорошок алюминия в основном окисляется кислородом печной атмосферы.Цель изобретения - улучшение кчества выплавляемого металла и снние его себестоимости,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу диффузионногораскисления марганцовистой стали,включающему присадку на шлак углеродистокремниевой раскислительной смеси, раскислительную смесь присаживают в печь в.количестве 0,41-0,47 кгна 1 кг шлака, а количество кремнияв смеси, при содержании кремния вметалле 0,4, составляет 11,9-12,1 кгна 1 т стали, при этом с увеличениемконцентрации кремния в металле на каждую 0,1 содержание его в смесиуменьшают на 0,60-0,65 кг на 1 т стали.При выпластали способтельного персобом перепл954432 таллической шихты отбирают пробу ме"талла для определения содержания основных химических элементов. Получают шлак основностью более 2 и, в зависи- мости от содержания в металле кремния и количества образовавшегося в печи 5шлака,.присаживают в плавильную печьсоответствующее количество молотого .ферросилиция и кокса.Кремний, соединяясь с кислородомсоставляющих шлака, уменьшает в нем 10содержание закиси марганца и железа,Раскисление стали в печи происходитв результате диффузии и окислов изметалла в шлак вследствие стремленияк равновесному распределению междуэтими фазами (металлом и шлаком). Сувеличением количества шлака в печи удельный расход раскислительной смеси на 1 т металла увеличивается.Присодержании в металле кремния передраскислением на верхнем (по ГОСТ2176-77 содержание в стали 110 Г 13 Лкремния составляет 0,4-1) послеобработки жидких составляющих ванныраскислительной смесью, особенно примагнитном перемешивании металла,содержание кремния в высокомарганцевойстали увеличивается. Такая высокомарганцеваясталь не может быть применена для ответственных литых деталей с толщиной стенки 80-150 мм, например броней конусных дробилок, передних стенок ковшей карьерных экскаваторов ЭКГи других деталей.Кроме того, при повышении содержания кремния в металле до обработки 35 ванны раскислительной смесью содержание кислорода в металле уменьшается. Учитывая это, содержание ферросилиция в раскислительной смеси должно быть уменьшено с увеличением его 10 содержания в металле перед диффузионным раскислением, т.е. удельный расход его на .1 т жидкого металла уменьшается.Согласно требованиям ГОСТ 2176-77, 45 содержание кремния в высокомарганцевой стали 110 Г 13 Л составляет 0,4- 1,0. Поэтому расход кремния в раскислительной смеси, равный 12 кг на 1 т металла, при содержании кремния в стали, равном 0,4, т.е. на нижнем пределе требований стандарта. При других значениях содержания кремния (более 0,4) необходимо уменьшить количество кремния в раскислительной смеси, исходя из условия, приведенного в формуле изобретения.Оптимальный расход раскислительной смеси по отношению к количеству шлака в плавильной печи составляет 0,41-0,47 кг/кг. При этих значе ниях достигается полное раскисление металла и незначительное насыщение металла кремнием. В случае расхода раскислительной смеси менее 0,41 кг на 1 кг шлака металл не полностью раскислен, а при значениях удельного расхода раскислительной смеси более 0,47 кг значительно увеличивается количество кремния в стали, что затрудняет получение заданного количест" ва кремния в готовом металле.Анализ данных опытных плавок (удельный расход кремния в раскисли- тельной смеси, изменение содержания в металле, состояние технологических проб Бартона и количество кислорода в стали после диффузионного раскисления) показал, что с изменением количества кремния и удельного расхода кремния в раскислительной смеси изменяется раскисленность металла, При ; содержании кремния в стали 110 Г 13 Л, равном 0,4 (т.е. на нижнем пределе требования стандарта), оптимальное количество кремния в раскислительной смеси по отношению к 1 т металла составляет 11,9-12,1 кг/т. При увеличении содержания кремния в стали на 0,1 количество кремния в раскисли-. тельной смеси необходимо уменьшить на 0,60-0;65 кг на 1 т металла.Экспериментальные данные, полученные на опытных плавках, подтверждающие оптимальность указанных параметров ведения процесса раскисления, приведены в табл. 1 и 2. П р и м е р. Выплавку стали 110 Г 13 Л осуществляют способом окисления и переплава в электродуговой печи ДСМТ с основной футеровкой. Шихтовые материалы подбирают с учетом обеспечения приблизительно одинаковой массы плавок. Основность шлака во всех плавках составляет 2,3-2,4.Определение необходимого расхоДа раскислительной смеси, обеспечивающее достаточную полноту раскисления металла, производится за счет изменения .количества шлака в плавильных печах. Раскислительная смесь во всех плавках состоит из молотого ферросилиция и кокса, В начале произведения процесса диффузионного раскисления и после окончания его отбирают пробы металла на изменение .содержания кремния. По окончании диффузионного раскисления отбирают пробы металла для определения полноты раскисленности стали. Раскисленность стали определяют по количеству проб с трещинами в партии из 3-х штук, а также по содержанию кислорода, азота и водорода.Раскисление металлического расплава предлагаемым способом обеспечит повышение качества выплавляемых сталей и снижение их себестоимости,954432 Таблица 1Изменение раскисленности стали 110 Г 13 Л и количествакремния в металле в зависимости от соотношения шлакаи раскислительной смеси Условныеномераплавок Массаметаллав печи,т Массашлакапри ди- ффузионном раскислении,кг Расход раскис- лительнойсмеси,кг Увеличение количества кремния в стали,Ъ Коли- чествопробс трещинами в партии,шт. Степеньраскисленности стали 6,52 280 140 0,34 0,05 0,50 300 140 0,55 0,02 0,47 Хорошая 6,46 Хорошая 6,50 0,01 0,41 340 140 0,49 Хорошая 0,37 8 380140 6,51 0,35 2 Плохая 400 140 6,49 0,51 0,35 3, Металл неТаблица 2Влияние расхода кремния в раскислительной смеси на изменениесодержания кремния в металле и раскисленность стали 110 Г 13 Л Условныеномераплавок Количество проб Бартона с трещинами в партии, шт. Содержание кислорода в стали после диффузионного раскисления,Ъ Содержание кремния в металле додиффузионногораскисления,% Увеличениесодержаниякремния вметаллепосле раскисления,Ъ Массаплавки,т 0,09 6,47 0,38 10 0,05.6,55 0,40 О, 41 0,02 6,46 12 13 0,01 6,52 6,45 0,39 0,01 0,42 14 0,08 6,50 0,68 0,06 6,47 0,72 26 10,11 0,71 0,02 6,46 6,46 27 0,01 9,41 0,72 0,68 28 6,50 8,53 Содержание кремния в стали до диф- фузионного раскисления,Ъ Удельныйрасходкремнияв раскислительнойсмеси поотношениюк металлув печи,кг/т 13,90 13,04 11,97 11,16 10,46 11,65 11,00 Отношение количества раскис- лительнойсмеси к массешпака, кг/кг 0,012 0,013 0,015 0,019 0,024 0,012 0,014 0,016 0,019 0,022954432 Продолжение табл. 2 Массаплавки,т Условныеномераплавок Увеличениесодержаниякремния вметаллепосле раскисления,Ъ Количествопроб Бартона с трещинами в партии, шт. Удельныйрасходкремнияв раскислительнойсмеси поотношениюк металлув печи,кг/т Содержаниекислорода встали последиффузионного раскисления, % 9,79 0,97 6,54 0,06 41 6,52 8,87 0,96 0,05 6,47 0,98 8,23 0,02 7,51 6,50 О, 96 0,98 0,02 0,01 6,90 6,52 44 25 формула изобретения концентрации кремния в металле накаждую 0,1 содержание его в смесиуменьшают на 0,60-0,65 кг на 1 т стали. Способ диффузионного раокисления высокомарганцовистой;сгаи. включающий присадку Йа"алак углерсдистокремниевой раскислияельнойсмеби, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества выплавляемого металла и снижения его себестоимости, раскислительную смесь присаживают в печь в количестве 0,41-,0,47 кг 35 на 1 кг шлака, а количество кремния в смеси, при содержании кремния в металле 0,4, составляет 11,9-12,1 кт на 1 т стали, при этом с увеличением Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шитиков В.С. Пути экономии ферромарганца при плавке высокомарганцовистой стали на тракторных заводах.Сб. "Выплавка стали для фасонноголитья". М., Машгиз, 1963, с. 129-133.2. Власов В.И. и Комопова Е.Ф.Литая высокомарганцовистая сталь.М.,Машгиз, 1963, с, 129-135. Составитель А. ПруссРедактор А. Фролова ТехредМ.Гергель Корректор Г.Огар Заказ 6369/22 Тираж 587 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 Содержание кремния в металле додиффузионногораскис-ления, Ъ 0,011 0,014 0,015 0,018 0,021