Лигатура для раскисления и легирования стали

(9) О А 22 С 35 00 фНИ зЫВ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Н АВТО фулли аидетельство СССР35/00, 1968.тельство СССР35/ОО, 1976.(56) 1. Авторское св В 246861, кл. С 22 С2. Авторское свид В 559992, кл. С 22 С3. Авторское свиде У 908902; кл. С 22 С тельство 35/00, .1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(53) 669. 15"198(088.8) 4)(57) ЛИГАТУРА ДЛЯ РАСКИСПЕНИЯЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ, содержащаянадий, кремний, марганец, хром,углерод, титан, азот, никель и желе-. зо, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения стен, пени усвоения ванадия и азота сталью, повышения ее хладостойкости присохранении прочности и пластичности, а также снижения себестоимости лига-, туры 1 она дополнительно содержит алюминий и барий при следующем соот-. ношении компонентов, мас.йфВанадий 35-60 Кремний 0,5-3,0 Марганец 1,0-6,0 Хром 0,5-3,0 Углерод 0,15-3,0 Титан0,05-3,0 В Азот 0,1-0,6 Никель Оэ 5 2 фО АлюминийО, 1-2,0 . С: БарийО, 005-1, О Железо Остальное1089161 способствует снижению качества исвойств металла.Другим недостатком перечисленныхлигатур является то, что при высоких концентрациях кремния, марганцав легируемом металле при раскислении преимущественно образуются нелегкоплавкие соединения окислов этихэлементов с окислами железа (РеО хх МеО), а тугоплавкие неметаллические включения на основе соединений.Цель изобретения - увеличениестепени усвоения ванадия и азотасталью, повышение ее хладостойкостипри сохранении прочности и пластичности, а также снижения себестоимости лигатуры.Поставленная цель достигается 20 тем, что лигатура для раскисленияи легирования стали, содержащая ванадий, кремний, марганец, хром, углерод, титан, азот, никель и железосогласно изобретению она дополнительно содержит алюминий и барий при следующем соотношении компонентов,мас.7.: Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изысканию составов в ванадийсодержащих лигатур для раскисления и легирования стали. 5Известна ванадийсодержащая лигатура для раскисления и легирования стали и чугуна, которая содержит, мас,Е: ванадий 15-35, кремний 1,5-2,5, марганец 7-20, хром - 10 до 5, углерод 0,5"1, 5, азот 3-8, алюминий - до 3, железо - остальное 1 .Такая лигатура, несмотря на повышенное содержание ванадия, не поз воляет стабильно получать повышенные механические свойства изделий; получаемых из легируемых этой лигатурой сталей. Известна также лигатура следующего состава, мас.7: кремний 5-50,марганец 0,5-4,9, хром 0,5-0,3, углерод 0,5-3,0, титан 0,05-5,0,азот 001-0,20, кальций 0,005-5,0, 25железо - остальное 21 .Основным недостатком этой лигатуры является то, что вследствиевысокого средства кальция к кислороду и весьма ограниченной растворимости его в стали, степень усвоениякальция и ванадия металлом существенно меняется, что приводит к широкому изменению механических и эксплуатационных свойств отливок, Последнее недопустимо при выплавке сталейдля ответственных изделий, работающих в условиях низких температур.Наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности является лигатура следующего состава, мас.7;ванадий 35-45, кремний 5-15, марганец 0,5-10, хром 0,5-3,0, углерод0,5-3,0, титан 0,05-5,0, азот 0,01"0,2, кальций 0,05-1,5, никель 0,5459,0, железо - остальное 31,Ванадий 35-60Кремний 0,5-3,030 Марганец 1,0-6,0Хром 0,5-3,0Углерод 0,.15-3,0Титан 0,05-3,0Азот 0,1-0,6Никель 0,5-2,0Алюминий , 0,1-2,0Барий0,005-1,0Железо Остальное 50 Присутствующие в том же соотношении хром, титан, углерод совместно с азотом и ванадием, в процессе растворения лигатуры образуют нитриды и карбонитриды ванадия, титана, хрома, 55 которые при заданном соотношениикомпонентов обеспечивают стабильное получение необходимых характеристикстали. Общим недостатком перечисленных лигатур является широкое колебание пределов концентраций кремния и марганца, существенно влияющих на степень усвоения ванадия из лигатуры, и следовательно стабильность свойств легируемого металла. Кроме того, кремний в предлагаемом интервале концентраций значительно снижает растворимость азота в лигатуре, уменьшает степейь его усвоения металлом, что в совокупности также Снижение уровня и интервала концентраций кремния и марганца стабилизирует степень усвоения ванадия металлом из лигатуры, повышает в ней и легируемой стали содержание азота и способствует получению в легируемом металле преимущественно легкоплавких неметаллических включений на основе силикатов марганца и железа.4 108916 1 Таблица 1 Химический состав, мас,Х ЯдМп , Сг Лигатура ч С 0,64 2,0 2,6 0,5 7,4 3,4 2,8 38,8 Базовая Известная /3/Предлагаемая 1,8 43,8 2,41 0,61 35,0 0,72 3,0 2,98 1,0 0,5 38,8 0,15 42,1 2,62 0,148 0,82 0,98 6 эО . 2 э 4 2,42 3,0 1,42 2,47 45,4 0,50 3,0 50,8 2, 90 , 48 60,0 1,21 . 1,98 Введение в предлагаемую лигатуру в,указанном количестве алюминия и бария позволяет получить существенные преимущества по сравнению с известной. Во-первых, это связано с 5 тем, что эти компоненты, в частности барий, обладающий более высоким сродством к кислороду, чем кальций ,в йзвестной лигатуре, существенно снижают окисленность как самой ли ф гатуры, так и легируемого металла. Это в свою очередь способствует получению в лигатуре и металле более высоких концентраций азота и, низкого содержания серы. Кроме того, вве- И денные в указанных количествах алюминий и барий при раскислении металла образуют сравнительно легкоплавкие алюминаты и алюмосиликаты,бария, которые укрупняясь, легко удаляются 20 из металла. Все эти преимущества в совокупности существенно повьппают качество металла и усвоение ванадия металлом. Технологическая целесообразность дополнительного ввода бария и алюминия усиливается также тем, что при этом уменьшается и сужается оптимальный интервал концентраций срав нительно дорогостоящего никеля, необходимый для получения стабильных механических и эксплуатационных характеристик металла.П р и м е р. В 250-тонной мартеновской печи была проведена выплавка высокопрочной стали 18 ГАФ для металлических конструкций ответственного назначения, Для раскисления и легирования стали применили-.наряду с РеИп и Вдмл известную и предлагаемую лигатуры.Химический состав использованных лигатур приведен в табл. 1 результаты механических испытаний и себестоимости приведены в табл. 2 и 3.Полученные данные показывают, что использование предложенной лигатуры позволяет получить более высо" кую степень усвоения ванадия и (что особенно важно) - азота.При этом заметно повышаются также и показатели ударной вязкости стали при низких температурах (-40 СоОЭ -60 С) при сохранении высокого уровня остальных физико-механических характеристик.Сравнение себестоимости выплавки известной и предлагаемой лигатур.показывает, что преимущественно за счет сокращения стоимости основных материалов ее внедрение в промьппленное производство позволяет экономить около 180 руб/т.,2 Известная 9,8 Предлагаемая 156 10,8 Базовая 92,6 Известная /3/ 94,8 0,012 Предлагаемые 98,4 98,4 0,037 98,0, 0,044 98,0 0,044 97,0 0,041 98,0 0,037 Продолжение табл. 1 Химический состав, мас,Х Т 1 А 1 Физико-механические свойства стали Продолжение табл. 2 ико-механические свойства стали1089161 Продолжение табл. 2 физико-механические -свойства стали Лигатура Ударная вязкостьэ кгсм/смХимсостав, Х Лигатура флюсы Электричес и вос- кая энергия стано-. и вспомогат вители материалы А 1 Ва 0,01 ЩЯЩ Заказ 2876/25 Тираж 603 Подписио Филиал ППП ээПатентиэ Г. УжгоРодэ Ул.ПРоектнаЯ Сырье иосновныематериалы С Я Т 1 01 1 э 8 Оэ 12 2,0 4,2 0,15 0,1 0,05 0,5 . 1,02 0,4 0,5 1,2 3,0, 0,6 3,0 2,0