Способ получения стальных слитков

(51)4 В 22 П 27/20 7/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯй АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ"Днепроспецсталь" им. А.Н.Кузьмина иЗапорожский индустриальный институт(56) Авторское свидетельство СССРВ 679313, кл. В 22 Р 27/20 .1977.Авторское свидетельство СССРВ 499973, кл. В 22 В 7/06, 1974.(54) СПОСОБ ПОлуЧЕНИЯ СТАЛ 1 НЫК СЛИТКОВ(57), Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изготов,лению слитков иэ быстрорежущих ста-. лей, имеющих повыпенную массу, для последующей обработки давлением. Цель изобретения - расширение технологических возмознортей получения стальных- слитков массой до,4,5 т, снизе- ние расхода по переделу за счет уменьшения карбидной неоднородности. В струю металла вводят микрохолоднльники с момента заливки 20-403 массы слитка до момента заполнения прибыльной надставки на 1/4-1/3 вмсоты.1 132Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению слитков из быстрорежущих сталей, подвергающихся дальнейшей обработке давлением.Цель изобретения - расширение технологических возможностей получения стальных слитков с массой до 4,5 т, снижения расходов по переделу эа счет уменьшения карбидной неоднородности.Способ производства быстрорежущих сталей заключается в следующем.После корректировки плавки в печи по химическому составу и температуре производится выпуск металла в ковш при 1540-1580 С и после выдержки в ковше в течение 8-12 мин металл разливают в изложницы емкостью 2,8-4,5 т с одновременным вводом через центро" вую после наполнения металлом 20-403 тела слитка до наполнения 1/4-1/3 высоты прибыльной надставки металлического порошка стали аналогичного или похожегохимического состава фракции 40-800 мкм с содержанием кислорода в порошке 0,01-0,02% в количестве 0,6-3,5 Е от массы металла в изложнице с последующей передачей слитков горячим всадом в передельные цехи. Присадку порошка производят в таком количестве, чтобы не допустить чрезмерного охлаждения стали в изложнице и образования заворотов корочки. Порошок получают путем распыления быстрорежущих сталей аргоном в специальном агрегате, который по - зволяет получать порошок металла заданного химического состава с содержанием кислорода в пределах 0,01" 0,023 любого фракционного состава, но не более 1 мм. Быстрорежущие стали относятся к эвтектическому (карбидному) классу " основной избыточной структурной составляющей в них является эвтектика. Кристаллизация быстрорежущих сталей сопровождается ликвацией легирующих элементов и повьппенной карбидной неоднородностью, Хрупкая сетка, образуемая эвтектикой, намного снижает пластические свойства литой стали, и только по мере раздробления этой сетки.происходит повьппение пластических свойств. Минимальная пластичность наблюдается в литом состоянии, пока влияние хрупкой эвтектической сетки проявляется наиболее полно. При тем"пературах горячей пластической де 99092 40 4550. делах 6-8, т,е. карбидных включений 55 с 10 15 20 25 30 35 формации максимальная пластичность достигается, когда частицы эвтектической составляющей оказываются достаточно дисперсными и равномерно распределены в основной массе твердого раствора. По этой причине разливка этих сталей производится только в слитки массой до 1250 кг (преимущественно 0,5-0,7 г), Разливка в более крупные слитки не эффективно из-за образования крупных карбидных включений и потери пластичности в горячем состоянии.Горячая пластическая деформация является наиболее радикальным способом уменьшения карбидной неоднород-. ности. Такое уменьшение происходит в результате дробления хрупких эвтектических скоплений и последующего более равномерного распределения этих частиц в массе твердого раствора. Чем больше степень вытяжки заготовки, тем полнее завершается процесс дробления эвтектики и тем меньше карбидная сетка, Вместе с тем, чтобы заготовка одного и того же сечения получила большую вытяжку, необходимо увеличить сечение исходного слитка и его массу. По этой причине разливку быстрорежущей стали по предложенному способу производили в изложницы для слитков массой 2,8-4,5 т. Пределы колебаний массы слитка установлены практическим путем и определялись в зависимости от применяемой схемы передела и мерности кусков заготовки для последующих переделов. Однако такое увеличение размеров слитка приводит к существенному увеличению степени ликвации, Присадка в кристаллизующийся металл металлического порошка фракции 40-800 мкм устраняет указанные недостатки испособствует измельчению карбиднойфазы литого металла. Размер зеренпорошка подобран таким образом, чтобы создать центры кристаллизации сполучением в литом металле карбиднойФазы, балл которой колеблется в претаких размеров, которые присутствуют в литом металле, полученном известнь 1 ми способами только на слиткахмассой не более 1250 кг. Дальнейшаявытяжка (степень обжатия) позволяетпроизводить быстрорежущую сталь скарбидной неоднородностью на 1-2 балла ниже, чем достигнуто в известномз13299 способе. Это достигается тем,что вытяжка металла из слитка 2,8-4,5 т в 2-3 раза. больше, чем на слитках массой 0,5-1,25 т, а уровень ликвации из-за создания дополнительных центров кристаллизации и увеличения скорости охпаждения останется на уровне известного способа.Присадка металлического порошкаО фракции менее 40 мкм нецелесообразна, так как способствует спеканию частиц в центровой и значительному их выносу. Кроме того, с уменьшением фракции металлического порошка возрастает со 15 держание кислорода в порошке и соответственно концентрация кислорода в готовом металле до 0,007-0,009 Х вместо 0,006-0,008 Х. Использование порошка фракции более 800 мкм для данной массы слитка не эффективно, так как в литом металле обнаруживаются нерастворившиеся частицы, наблюдаемые невооруженным глазом.Ввод металлического порошка в из 25 ложницу до наполнения металлом менее 20 Х высоты тела слитка способствует образованию заворотов корочки из-за переохлаждения небольшого объема жидкого металла в изложнице (см. табл. ).ЭОПрисадка же порошка после наполнения 40 Х высоты тела слитка ограничивает количество вводимого порошка менее 0,6 Х от массы металла и не обеспечивает уменьшение балла карбидной 35 фазы. Введение металлического порошка после наполнения 1/3 части прибыльной надставки нецелесообразна, так как гранулы порошка не успевают раствориться. 40Таким образом, увеличение массы исходного слитка, в первую очередь его сечения, и создание дополнительных центров кристаллизации позволяют значительно увеличить степень обжатия 45 литого металла и снизить карбидную ликвацию.в заготовках.Изменение балла карбидной неоднородности при переделе слитков различной массы приведено в табл. 2. С 50 увеличением массы исходного слитка с 200 до 1200 кг при одном и том же сечении заготовки балл карбидной неоднородности уменьшается. Так, карбидная неоднородность заготовки 60 х 60 мм, полученная из слитка 200 кг, составляет в основном 5,0-6,5 балла (62 Х) и уменьшается до 2,5-3,5 балла при переделе слитка массой 1200 кг. 094При получении заготовок крупного сечения (250-350 мм) из слитков этой же массы карбидная неоднородность составляет 7-8,5 баллов. Дальнейшее увеличение степени обжатия за счет увеличения массы слитка до 2100- 2500 кг приводкт к снижению балла карбидной неоднородности до 5,0-6,5 баллов и стабилизируется на этом же уровне при увеличении массы слитка до 2800 кг. Присадка микрохолодильников позволяет значительно уменьшить балл карбидной неоднородности в заготовках .крупного сечения. Так, карбидная неоднородность в заготовке круг 350 мм для слитков массой 2800-4500 кг составила в среднем 4-5 балла, что на 1-2 балла ниже показателей известного способа (табл. 2, см, заготовки У 16-2),При пРоизводстве заготовок из быстрорежущих сталей меньшего сечения (квадрат 10040 мм) характер изменения балла карбидной неоднородности сохраняется, но по абсолютному значению на 1-2 балла ниже, чем при производстве по стандартной технологии. Таким образом, разливка быстро- режущих сталей в слитки массой 2800- 4500 кг с применением инокуляторов позволяет производить заготовки крупного сечения (250-350 мм) с карбидной неоднородностью на уровне стандартной технологии, но не только для слитков массой до 1200 кг и сечениязаготовки до 60 мм.Для испытания способа производства быстрорежущих сталей сталь выплав" ляли в электропечи емкостью 5 т и разливали в изложницы для слитков 3,6 т. Масса полученного слитка стали Р 6 АМ 5 составила 3860 кг. Металлический порошок быстрорежущей стали фракции 200-250 мкм вводили через центровой литник специальным калиброванным устройством. Присадку порошка начали после наполнения 25 Х высоты тела слитка и закончили при наполне-, нии 1/4 части высоты прибыльной надставки. Металлический порошок вводи" ли в количестве 1,46 Х от массы металла в изложнице. Содержание кислорода в порошке составило 0,014 Х. Тело слитка наполнили за 210 с и прибыльную надставку - за 100 с.Разливку производили с зкзотерми ческой смесью. После полной кристаллизации металла в изложнице (черезТаблица 1Покаватвля равлнвхя бистрорввуяеп стали с иикроколодилвяякаяя структураалла Характеристика яоверхнотя слитха Завороенивке часслитка довлетворятелО Пор ояокворяетсл расе а,довлата 18 Частнчяие в воротиТо яе З,2 Удовлетвор телвяо з 1 з ТО ле, 1 З з Порояок яе раст ворвется Удавлетворителв 2,92,9,3 яе Порояок не растворветсл ЗО 2 5 13299 130 мин после разливки) и снятия надставок слитки "горячим всадом" отправляли в отделение нагревательных печей кузнечно"прессового цеха. При нагреве слитков до заданной темпера туры их проковали за три выноса с квадратного сечения 520 мм до круглого 350 мм. Дальнейший передел части металла осуществляли в кузнечном цехе на РКМ до размера заготовки, 10 квадрат 100 мм с последующей прокаткой на мелкосортных станах на более мелкие профили. На каждом переделе отбирали пробы металла для контроля качества и карбидной неоднородности. 15Карбидная неоднородность для заго-товок круглого сечения размером 350 мм составила 4-5 балла, размером 250-мм - 3-4 балла, размером 60 мм - 2 балла, для заготовки квадрат 100 мм 20 2-3 балла. Эти показатели значительно лучше стандартной технологии и приравниваются к качеству металла,09 6 выплавленного в электрошлаковых пе" чах. Формула и э о б р е т е н и я1. Способ получения стальных слитков, преимущественно иэ быстроре 1 ущих сталей, включающий выплавкуи заливку расплава с одновременным введением микрохолодильников в струю, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических воэможностей получения стальных слит" ков с массой до 4,5 т, снижения расходов по переделу эа счет уменьшения карбидной неоднородности, микрохолодильники начинают вводить при заливке 20-40% массы металла слитка и заканчивают ввод при заполнении 1 с 4-1/3высоты прибыльной надставки.2. Способ по п. 1, .о т л и ч аю щ и й с я тем, что микрохолодильники используют с фракцией 40-800 1 мкм в количестве 0,6-345% массы слитка.1329909 Табдяц2 Карбидная неоднородность в ааготовке при раалячной масс ЗаФ гил 40 т 40 32 2 60 кб Э 60 фб 4 60 фбО 19 62 200 4 23 80 т 80 80 в 80 3 2 е 80 15 70 30 100 т 100 13 0 101 ООт 100 1200 7 5 65 250 т 250 250 а 250 32 4 ОУ 350. 4350 т 350 1200 0 2 6 Я 350 0 500 350 ф 350 350 т 350 29 4 14 2 4 8 5 ннаа техноиогяа 38: ЭО 35 13 2800 17 2 27 .2 350 50 т 350 3860 350 т 35 35035 0 2 6 250 а 250 250 ф 250 7 00 13 35 7 45 60 00 ф б 42 00 к 7 0 13 4 т 8 8 19 9 5 10 16 40 34 40 50 т 350 50 фЭ 50 4600 3 10 30 4 7 ф 250 00 22 23 24 4200 3 11 442800 - 25 3 3860 21 3860 25 2800 20 4200 26