Сплав для раскисления и модифицирования рельсовой стали

СОЮЗ СОВЕТСКИХнмвеааниюРЕСПУБЛИК 1 бР С 22 С 35 00 ГОСУДМ"СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦЩ 4 ЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 2,5-б,5Остальное Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ь(71) Украинский ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследова-.тельский институт металлов(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 300530, кл. С 22 С 35/00, 1970.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 3503188/22-02, 03.09,82.(54) (57) СПЛАВ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯИ МОДИФИЦИРОВАНИЯ РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ содержащий марганец, кремний, титан, кальций и железо, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения пораженности стали волосовинами, он дополнительно содержит ванадий и редкоземельные металлы при следующем соотнонении компонентов, мас.7;Марганец 40-65Кремний 15-25Титан 0,5-2,0Кальций 1,5-6,.0Ванадий 5"11РедкоземельныеметаллыЖелезо10 Недостатком использования данного сплава является пораженность поверх ности проката волосными трещинами (волосовинами).Цель изобретения - уменьшение пораженности стали волосовинами.45Поставленная цель достигается тем, что сплав для раскисления и модифицирования рельсовой стали, содержащий марганец, кремний, титан; кальций и железо, дополнительно содержит ва надий и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов,масЛгМарганец 40-65Кремний 15-2555Титан . 0,5-2,0Кальций 1,5-6,0Ванадий 5-11 Изобретение относится к металлургии, в частности к составам сплавов, используемых для легирования и моди- " фицирования стали.Известен сплав 1, содержащий,. 5 мас.%:Иарганец 70"85Кремний 2-5Ванадий 1,5-2,5Углерод 57Железо ОстальноеНедостатком этого сплава является низкое содержание кремния и ванадия. При раскислении рельсовой стали этим сплавом требуется дополнитель ная добавка Ферросилиция и феррованадия для корректировки содержания кремния и ванадия, что снижает эффект раскисления и иодифицирования рельсовой стал. Из-за низой раскисли тельной способности этот сплав не обеспечивает максимального удаления кислорода из стали без добавки более сильных раскислителей.Наиболее блиэкии к изобретению 25 до технической сущности и достигаемому результату является сплав 21 для раскисления и легирования рель- совой стали, содержащий, мас.%:Иарганец 8-18 30Кремний 30-50Алюминий 0,5-1,5Тиан 055 195Кальций 0,4-1,9Магний 0,2-0,9Цирконий 3,0-15;.Железо Остальное Редкоземельныеметаллы 2,5-6,5Железо ОстальноеВ предлагаемом сплаве увеличение содержания марганца, выше 65 мас.7. затруднительно по условиям производства, снижение же содержания его ниже 40 мас.% нерационально из-за необходимости дополнительного расхода марганцевых сплавов.Содержание кремния в пределах 15-25 мас.% являетея оптимальным для предлагаемого сплава. Содержание ванадия в сплаве должно быть не менее 5 мас.7 для обеспечения получения его в готовой стали не менее 0,03 мас.7 При содержании ванадия в сплаве более 11 мас.7. количество его в металле превышает О, 10 мас.7, что отрицательно влияет на показатели ударной вязкости, вследствие выделения соединений ванадия по границам зерен.Содержание кальция в сплаве должно быть не ниже 1,5 мас.Е для достижения высокой степени раскисления металла н обеспечения стабильного модифицирования неметаллических включений. При содержании кальция более 6 иас,% степень усвоения его металлом снижается, а экологические условия процесса раскисления и иодифицирования стали ухудшаются вследствие повьпиенного пыпевыделения за счет испарения избыточного кальцияТитан введен в сплав в таких количествах, при которых исключается образование заметных количеств карбонитридов максимум 27) и вместе с тем является сильным раскислителем, стабилизирует усвоение РЗИ от содержания в металле 0,5 мас.7 и выше.Для достижения высокой степени раскислеиия сфероидизации включений окислов и сульфидов в сплав введен РЗИ. Использование РЗИ позволяет снизить содержание серы в рельсовой стали, препятствует ликвации ее и предотвращает выделение серы по границам зерен, Наряду с высокими раскисляющими и десульфирующими свойствами РЗИ способствуют повьппению чистоты и измельченню зерна стали, что приводит к повьппению ударной вязкости термоупрочненных рельсов. Для достижения высокой степени раскислен. -Сплав Ип 81 А 1 Ч Т 1 Са РЗИ Ре Предлагамый 39 26 2 2,5 6,2 6,стально5 26 - 11 2 6 О 25 3,8. 4,51,5 2,5,5 1 4 0,3 5 29,5 0,45-. ности,. десульфурации и модифицирования рельсовой стали содержание РЗИ в сплаве должно быть в пределах 2,5- 6,5 мас.Х.Предлагаемый сплав обеспечивает требуемый химический состав металла при расходе его 6-9 кг на 1 т стали. При зтои капьций достаточно полно усваивается металлом. Предложенное содержание ванадия и РЗИ в сплаве обеспечивает оптимальнув величину зерна, глубокое раскисление стапи,48887 4оптимальное модифицирующее воздействие и стабильные высокие механические свойства стали,5 П р и м е р, Для определения влияния предлагаемого сплава на характеристики качества металла готовят 11 сплавов с граничным и оптааальны" ми соотношениями компонентов и 7 сос- Ц тавов известного сплава.Химический состав исследованиьхсплавов приведен в табл.Таблица. 1148887 Т а б л и ц а 2 Предлагаемый способ Пораженность, 7. Известный сплав Пораженность, 7 33,4 100 50 50 16,7 50 66,6 16,7 10 Каждый сплав готовят путем сплавления силикомарганца, металлического марганца, титана, ферросилиция и феррованадия, Кальций и РЗИ вводят в расплав под специальным колпаком. Полученные сплавы однородны по составу и не рассыпаются при длительном хранении. Плотность их составляет 5 5-7 0 г/см .Ф У10Сплавы опробовали при раскислении и модифицировании рельсовой стайи марки И 76. Сталь выплавляли в дуговой электропечи ДСН,5. При достижении содержания углерода 0,68-0,71 и температуры металла 1580-1590 С ме талл раскисляли в печи силикомарганцем и в ковше сплавами, указанными в табл, 1. Сталь, модифицированную Исследование заготовок,(квадрат 56 мм), полученных при прокатке слитков опытных плавок, показало, что по уровняю ударной вязкости металл, обработанный сплавами обоих типов, равноценен. Разницы в качестве макро структурЫ также не наблюдалось. Металл, раскисленный предлагаемыми сплавами, значительно чище по оксидизвестным сплавом дополнительно в ковше раскисляли силикокальцием СКЗО в количестве 2 кг/т. Расход сплавов 1-12 составлял 7-9 кг/т стали.Было проведено специальное исследование для определения пораженности волосовинами поверхности заготовки ,(квадрат 56 мм). Темплеты от заготовок головной, средней и донной, от двух слитков каждой опытной плавки- ковша подвергли горячему травлению в 502-ной соляной кислоте при 60 С в течение 40 мин, При осмотре поверхности учитывали волосовины длиной более 20 мм и глубиной не менее 1 мм. Результаты испытаний представлены в табл. 2. ным строчечным включениям (0,8-1,4против 1,5-2,5 балла) и нитриднымвключениям (0,8-1,2 против 2-5 балла)Как видно из табл. 2, поверхность.заготовок из металла, раскисленногоизвестным сплавом, значительно силь.нее поражена воловинами, чем прииспользовании предлагаемого сплава.В первом случае в пределах заданного7 1148887 8состава сплава от 33,4 до 503 темпле- рельсовой стали и иовввиение зкснлуатов было с волосовинами, во втором тационной стоимости железнодорожных от 0 до 16,7 Х. рельсов на 30-353. Ожидаемый годовойПредлагаемый сплав для раскисле- зкономический з 44 акт от максимальноння и модифицирования рельсовой ста го объема использования предлагаемоли обеспечивает улучшение качества го сплава составит 2,4 млн. руб.Составитель Н.ШепитькоРедактор А.Шишкина Техред С.Ингунова Корректор С,ЧерниЗаказ 1826/16 Тираж 583 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35,. Раущская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4