Способ обработки среднелегированной литейной стали

СОЮЗ СОВЕТСНИХОЩЕЛЩЕИПахРЕСПУБЛИК 6% 1111 4(51) С 21 С 7/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР Г 36 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОГНРЬПИ ОПИСАНИЕ ВТОРСНОМУ СЕИДВ 3 ВВСТВ(71.) Ленинградский ордена Ленинаполитехнический институтни.и.И,Калинина(56) 1. Авторское свидетельство СС.Р. 572506, кл, С 21 С 7/06, 1973.2. Авторское свидетельство СССРВ 994568 кл. С 21 С 7/06, 1981,(54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СРЕДНЕЛКГИРОВАНЯОЙ ЛИТЕЙНОЙ СТАЛИ, включающий обработку стали во время выпускее в ковш ферросплавами, содержащимикремний и титан, о т л и ч а ю щ и йс н тем что, с целью повышенияэксплуатационных свойств стали,вначале ее обрабатывают ферротитаномсовместно с силикокальцием в количестве соответственно 3,0-5,5 и1,0-2,5 кг/т стали, а затем ферробором совместно с ферроцерием в количестве соответственно 0,27-0,55и 1,8-5,0 кг/т сталиПоставленная цель достигаетсятем, что согласно способу обработкисреднелегированной литейной стали,включающему обработку стали во времявыпуска ее в ковш ферросплавами,содержащими кремний и титан, вначалесталь обрабатывают ферротитаном совместно с силикокальцием в количествесоответственно 3,0-5,5 н 1,0-2,5 кг/тстали, и затем ферробором совместнос Ферроцерием в количестве соответственно 0,27-0,55 и 1,8-5,0 кг/тстали,Введение ферротитана с 3,0 кг/тне обеспечивает достаточной степенираскислеиия стали, а добавка ) 5,5 кг/тнеэффективна, так как увеличиваетсяугартитана без увеличения степенираскислеиия. Образующиеся оксидытитана большей частью удаляются израсплава, а оставшиеся в твердой 50 1 11357Изобретение относится к чернойметаллургии, а именно к литейномупроизводству, и может быть использовано для раскисления и модифицирования стали в ковше.Известен способ обработки среднелегнрованной литейной стали, согласнокоторому для повышения сопротивлениястали хрупкому разрушению сталь раскисляют в ковше марганцем, кремнием,алюминием и титаном Ц .Недостатком способа является то,что при раскислении стали алюминием образуются высокоглиноэемистые включения.остроугольной формы, которые трудноудаляются из расплава, а послеэатвердевания металла служат концентраторами напряжений.и оказывают.вредное влияние на механическиесвойства стали, особенно при низкихтемпературах.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому эффекту является способ обработки среднелегированной литейнойстали, включающий обработку сталиво время выпуска ее в ковш Ферросплавами, содержащими алюминий,марганец, кремний и титан 2.Известный способ обработки30среднелегированной литейной сталипозволяет повысить пластичностьстали, однако не решает задачиповышения прочности и ударной вязкости.Целью изобретения является повышение эксплуатационных свойств стали,стали имеют глобулярную форму н равномерно распределяются по объему.Силикокальций является активным раскислнтелем и.глобулятором включений. Добавка его1,0 кг/т незначительно влияет на дендритную структуру сплава, состав и распределение неметаллических включений, Введение силикокальция )2,5 кг/т приводит к образованию крупных оксидов сложного состава, трудноудалимых из расплава и отрицательно влияющих на свойства стали.Повьпценная добавка бора служит для большего уменьшения величины зерна и повышения прокаливаемости стали, а присутствие церия препятствует выделению боридной эвтектнки по границам зерен, так как церий является более поверхностно активным к железу и вытесняет бор вглубь зерна. Это и позволяет вводить ферробор в пределах 0,27-0,55 кг/т стали, однако добавка ) 0,55 кг/т становится неэффективной, так как дальнейшего измельчения зерна не происходит и возникает опасность появления боридной эвтектнкн.Ферроцерий являетсяактивным модификатором неметаллических включений, сильным десульфуратором,улучшает пластичность и вязкость стали. Кроме того, он снижает вероятность образования эвтектических сульфидов из-за своей высокой активности к сере. Добавка Ферроцерия ( 1,8 кг/т неэффективна, так как мало влияет на изменение природы неметаллических включений, а введение его з 5,0 кг/т приводит к образованию крупных хлопьевидных сульфидов церия, которые плохо удаляются из расплава, кроме того 7 возникает опасность появления цериевой неоднородности, что ухудшает свойства стали.Одновременный ввод в жидкую сталь ферротитана и силикокальция приводит к глубокому и эффективному раскислению металла, модифицированию и удалению неметаллических включений вследствие образования при высоких температурах оксисульфидной фазы и удаления ее из расплава прн барботаже металла парами кальция. Кроме того, титан, соединяясь с азотом, образует в жидком расплаве мелкодисперсные ннтриды, которые, служат центрами кристаллизации и способствуют иэмельчению структуры стали,3 1Модифицирующая обработка стали как бором,так и церием наиболее эффективна при введении их в хорошо раскисленный металл. Поэтому последующий ввод совместных добавок ферробора и ферроцерия служит для дальнейшего измельчения структуры литой стали, десульфурации, глобуляризации оставшихся неметаллических включений. Влияние бора, в основном, определяется его свойствами как поверхностно активного элемента.Установлено, что присутствие бора в стали улучшает ее прокаливаемость, измельчает зерно, псвьвиает свойства. Однако бор обладает малой растворимостью в 0 - и- твердых растворах и даже в незначительных количествах образует легкоплавкую эвтектику по границам зерен, поэтому введение в сталь больших его добавок снижает свойства стали, особенно пластичность и ударную вязкость, Совместная же присадка Ферробора и ферроцерия позволяет повысить эффективность действия бора, так как церий,препятствует выделению боридной эвтектики по границам зерен, являясь более поверхностно активным к железу, и вытесняет бор вглубь зерна.Для обработки стали в ковше готовят составы смеси ферросплавов первой и второй добавки в сталь на выпуске ее в ковш. Полученные данные примдены в табл.В индукционной тигельной печи выпзювляют ареднелегированную сталь е содержанием углерода 0,22- О,ЗОХ от обычной технологии. Перед выпуском в ковш металл предварительно обрабатывают ферросилицием марки ФСв количестве 2,5 кг/т стали.Конечное раскисление и модифицирование проводят в ковше одним из составов, приведенных в табл.причем в первую очередь металл обрабатывают ферротитаном совместно 135771 4с силикокальцием, а затем ферробороми ферроцерием (также совместно).Для сравнения эту же сталь обрабаты-вают по известному способу.5Сталь разливают на специальныеслитки массой 15 кг в подсушенныепесчано-глинистые формы для исследования механических свойств и металлографии,Результаты исследования механических свойств стали опытных плавокв зависимости от содержания компонентов первой и второй добавки приведеныв табл, 2.Из табл. 2 видно, что механическиесвойства металла, обработанного попредлагаемому способу, значительновыше, чем обработанного по известномуспособу.В процессе проведения исследованийбыли опробованы различные вариантывведения добавок в жидкую сталь, результаты которых приведены в табл. 3,где показанй изменение механическихсвойств стали (предела прочности бвпредела текучести б , относительногоудлинения 3, относительного суженияи ударной вязкости КСИ ) в зависимости от порядка ввода добавок всталь на выпуске ее в ковш.Четвертый вариант введения добавок соответствует результатам плавок21-23, приведенным в табл. 2.Как видно иэ табл. 3, лучшийкомплекс свойств достигается приобработке стали в предлагаемой последовательности введения раскисляющих и модифицирующих добавок в стальв процессе ее выпуска в ковш.Испытания показывают, что сталь,40обработанная по предлагаемому спосо-бу, имеет мелкозернистую структуру,содержит незначительное количествонеметаллическнх включений глобуляр"ной Формы, равномерно расположенных по сечению образца, и обла 45дает высокими эксплуатагионными свойствами.1135771 Таблица 1 Плавка Содержание компонентов, кг/т стали Ферротитан Силикокальций Ферробор Ферроцерийеф Первая добавка в сталь Вторая добавка в сталь 5,5 3,6 1,7 0,40 0,27 22 2,5 3,0 5,0 1,0 Таблица 2 Плавка Механические свойства тМПа 8 ф МПа По известному спо"собу 17,0 45,4 0,35 910 980 66 0,75 21 1250 62 0,71 1300 23 22 950 60 0,70 910 20 23 1200 Таблица 3 Механические свойства КСИМДж/мф т ф МПа Ферробор+-7 1020-1100 900-930 17,2-19,5 51,0-55,0 0,6-0,65 рробор Ферроцер Ва 1 щант введения добавки Баллзерна Порядоквводадобавок Ферротитан+Заказ 10247/17 Тираж 552 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 т