Смесь для легирования, раскисления и рафинирования стали

.Фкйргтр ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВ ЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (72) А.Н.Подуст, Ф.С.Раковский; Л.В.Коваленко и С.В,Житнов (53) 621745.58 (0888)(54) СИЕСЬ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ, РАСЬМСЛЕНИЯ И РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для внепечной обработки сталей с карбонитридным упрочнением. Целью изобретенияявляется повышение степени восстановления ванадия и титана в сталь, повышение рафинирующей способности смесии снижение склонности стали к хрупкому разрушению, Смесь для легирования,раскисления и рафинирования стали содержит, мас,%: ванадиевый шлак 55-62;цианамид кальция 2-5; электротермический силикоалюминий 8-12; карбидкальция 6-8 и известь - остальное,Применение предложенной смеси позволяет повысить степень восстановленияв сталь ванадия и титана на 10%, снизить содержание серы и неметаллических включений соответственно на 0,008 аи 0,0040%, а также снизить склонностьстали к хрупкому разрушению в 1,13 раза. 1 табл.счет этого достигается более глубокое, чем в прототипе, раскислекие,рафинирование и модифицирование сталикальцием. Наличие карбидакальция всмеси повьппает ее восстановительнь 1 й потенциал, увеличивает основностьшлака и повышает степень восстановления ванадия и титана в сталь.Выбор содержания компонентов смеси в указанных вьше пределах обусловлен следующим,Практикой показано, что прямое легирование стали ванадием при помощи ванадиевого шлака целесообразно при содержании ванадия в стали не выше 0,153. Содержание азота в низколегированных ванадийсодержащих сталях с карбонитридкым упрочнением не превышает обычно 0,0157. Соотношение между количеством ванадиевого шлака и цианамида,определяется необходимостью получения в стали карбокитридов требуемого состава, Превышение пределов содержаний ванадиевого шлака и цианамида кальция в смеси приводит к снижению степени восстановления ва 55-62 2-5надин и титана в сталь и ухудшает раФинирующую способность шлака, Содержание в смеси этих. компонентов ниже предложенных пределов не рационально,поскольку не повьшает рафинирующуюспособность смеси и степень восстановления ванадия и титана и, крометого, приводит к значительному уменьтпению количества дисперсных карбонитридов ванадия в стали. Последнее присодержании алюяиння в стали на нижнемпределе требуемых его концентрацийприводит к снижению модифицирующегоэффекта и повышает склонность сталик хрупкому разрушению, Кроме того,при содержании ванадиевого шлака более 62 Х и цианамида кальция менее 2 Есостав карбонитридов изменяется всторону уменьшения в них содержанияазота. Это обусловливает выделениекарбонитридов в стали в верхней области аустекита по границам зерен,что повышает склонность стали к хрупкому разрушению. Содержание электротермическсго силикоалюмикия в смеси менее 8 Е уменьшает термичность смеси и снижает степень восстановления ванадия и титана в сталь. Содержание его более 127. ке рационально, поскольку не дает заметных дополнительных преимуществ. Изобретение относится к чернойметаллургии и предназначено для внепечной обработки сталей с карбонитридным упрочнением, 5Целью изобретения является повьппе"ние степени восстановления ванадия ититана в сталь, повышение рафинирующей способности смеси и снижениесклонности стали к хрупкому разруше-. 10нию,Предлагаемая смесь для легирования,раскисления и рафинирования стали содержит ванадиевый шлак, цианамид кальция, электротермический силикоалюми Бний, карбид кальция и известь приследующем соотношении компонентов,мас.7:Ванадиевый шлакЦианамид кальция 20Электротермическийсиликоалюминий 8-12Карбид кальция 6-8Известь ОстальноеВ предлагаемой смеси цианамид 25кальция повышает рафинирующую способность образующегося шлака за счетувеличения в нем соединений кальция,Известь способствует очистке стали от серы и повышает степень восста- ЗОновления ванадия и титана из их окислов,Восстановление окислов, вносимыхс ванадиевым шлаком,с помощью электротермического силикоалюминия обеспечивает образование дисперсных глиноземных и высокоглиноземистых алюмосиликатных включений, легко ассимилируемых шлаковой Фазой, Одновременнос этим обеспечивается получение стабильного содержания алюминия в стали.Это снижает вредное влияние кремнияи его соединений на склонность сталик хрупкому разрушению. Электротермический силикоалюминий является мате-риалом повьппенной чистоты при низкойстоимости. Поэтому снижению склонности стали к хрупкому разрчшению способствует и значительное уменьшениев стали количества цветных металлов. 5 ОВведение в состав смеси карбидакальция способствует одновременномудостижению нескольких поставленныхзадач. Благодаря высокой температуреплавления и присутствию в смеси более б 5сильных восстановителей растворениекарбида кальция заканчивается преиму"щественно после завершения экзотермических реакций восстановления. ЗаПри содержании карбида кальция в смеси менее 67 не достигается требуемый эффект рафинирования и модифицирования стали, а при содержании его более 87. повышается вязкость шлака из-за наличия в нем большого количества тугоплавких частиц.Содержание ванадиевого шлака в известной и предлагаемой смеси сос тавляет в среднем 587., следовательно расход смесей для легирования практически одинаков. Вместе с тем содержание элементов-восстановителей в известной смеси (алюминия, кремния, 15 кальция, бария) составляет 8-277, а в предлагаемой смеси (алюминия, кремния) - 5,5-8,57, Однако несмотря на меньшее содержание восстановителей в предлагаемой смеси по сравнению с 20 известной, степень восстановления ванадия и титана увеличивается. Это достигается за счет повышения эффективности действия восстановителей в смеси предлагаемого состава, что свя зано как с уменьшением угара восстановителей, так и с повышением восстановительной способности образующегося после расплавления смеси шлака.Повышение рафинирующей способности 3 О предлагаемой смеси в сравнении с известной можно объяснить следующим образом. При плавлении предлагаемой смеси поэтапность взаимодействия компонентов следующая, В первую очередь восстановление окислов смеси осуществляется за счет их взаимодействия с кремнием и алюминием. Вследствие тугоплавкости карбида кальция ее растУворение осуществляется более медлен но и заканчиваетея после завершения экзотермических реакций восстановления окислов. Этим достигается более глубокое раскисление и модифицирование стали. Введение карбида кальция 45 в виде компонента смеси способствует его равномерному распределению по всему объему обрабатываемого металла, Окисление продуктов распада карбида кальция до извести и углекислого газа способствует также более глубокому рафинированию стали, Учитывая характер продуктов распада карбида кальция, можно провести определенную аналогию с продувкой стали порошками.: Благодаря более эффективному раскисленню и модифицированию стали при использовании предлагаемой смеси, а такжЕ, за счет уменьшения содержания в ней продуктов раскисления кремнием наблюдается снижение склонности стали к хрупкому разрушению.П р и м е р. Для приготовления смесей предлагаемого и известного составов использовали мелкодробленые исходные компоненты. Смеси. вводили россыпью на струю металла при выпуске плавки в разливочный ковш. Исследования проводили на стали 12 ХГАФЛ, выплавляя ее в 60-кг индукционной печи. Расход смеси в каждом конкретном случае определяли, исходя из условия ввода в сталь О, 107 ванадия,Рафинирующую способность смеси оценивали по содержанию серы и кислорода в стали, а также оксидных неметаллических включений, выделяемых электролитическим растворением образца металла. Склонность стали к хрупкому разрушению оценивали по критерию К , критическому коэффициенту интенсивности напряжений при динамическом нагружении. Для этого испытывали ударные образцы с Ч-образным надрезом с осциллографической записью диаграммы нагрузка - прогиб. Определение К проводили по известной методике. Полученные результаты приведены в таблице,Ч 4 о а о Ф ь Ч щФЧо оа ао о 1 1 1 1 оо. о а Ю 11 ИЭай11хХи 1 1. ф 1 63 Е 1 о о 18-12 6-8Остальное Составитель К. СорокинРедактор 10.Середа Техред Л.Олийнык Корректор И.ЭрдейиВ Заказ 5753/25 Тираж 550 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР о 0 по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5оПроизводственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,4 Таким образом, использование смеси предлагаемого состава по сравнению с известной обеспечивает повышение степени восстановления ванадия и ти 5 тана в сталь, повышение степени рафинирования стали и снижение еесклонности к хрупкому разрушению. формула изобретения Смесь для легирования, раскисления и рафинирования стали, содержащая ванадиевый шлак, известь и азотсодержащее вещество, о т л и ч а ю щ а я - 1 Б с я тем, что, с целью повышениястепени восстановления ванадия и титана в сталь, повышения рафинирующейспособности смеси и снижения склонности стали к хрупкому разрушению,она дополнительно содержит электротермический силикоалюминий и карбидкальция, а в качестве азотсодержащего вещества - цианамид кальция, приследующем соотношении компонентов,мас.7: Банадиевый шлакЦианамид кальцияЭлектротермическийсиликоалюминийКарбид кальцияИзвесть