Способ выплавки хладостойкой стали

ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ(54) СПО СТАЛИ (57) Изо в частнванных электро ургии, егироовных ения -брабатываемы кс своиств у ожет быть приплавки стали гается повыше- и сокращение нению с протос серийной тех- ЗТМС (в печь рросилиций, в нии и ферроти окислительный отипе. гаемый способ мпример, для выпри этом достиических свойствлавки как по срави по сравнениюпринятой на Уррованадий и феокальций, алюмиавление шихты иводят, как в прот ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1073292, кл, С 21 С 5/52, 1984.Авторское свидетельство СССРМ 592862, кл. С 22 С 35/00, 1977,Авторское свидетельство СССРМ 1090727, кл. С 21 С 5/52, 1984. ОБ ВЫПЛАВКИ ХЛАДОСТОЙКОЙ бретение относится к металости к производству низкохладостойких сталей в осдуговых печах, Цель изобрет Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству низколегированных хладостойких сталей в основных электродуговых печах.Целью изобретения является сокращение времени плавки, трудоемкости и себестоимости, а также повышение ударной вязкости стали, особенно при низких температурах.Для легирования и раскисления стали целесообразно применять различные комплексные сплавы и лигатуры взамен стандартных ферросплавов, что позволяет упростить и удешевить плавку, получить но.ЫЛ 15710 сокращение времени плавки, трудоемкости и себестоимости, а также повышение ударной вязкости стали особенно при низких температурах. В дуговой печи расплавляют шихту, проводят окислительный процесс, затем скачивают окислительный шлак, а на зеркало металла вводят комплексный сплав, содержащий 35-450/, кремния, 5-8 ванадия. 1-30/, кальция, 1-3 алюминия, 2-4 титана, причем количество вводимого сплава рассчитывают по кремнию. Для шлакообразования комплексный сплав вводят в печь в смеси с известью в отношении 0,5-1,0, Способ позволяет не только проводить одновременное легирование и раскисление стали, но и модифицировать ее за счет небольших примесей в комплексном сплаве кальция, алюминия и титана. Комплексное влияние указанных элементов особенно заметно при низких температурах, при которых ударная вязкость стали, выплавленной по предлагаемому способу, выше в 1,5-2 раза по сравнению с прототипом. 3 табл. выи комплсталей.Предлменен, на20 ХГСФЛ,ние механвремени итипом, такнологией,вводят фековш сидитан). Расплпериод пр10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Затем проводят скачивание окислительного шлака, на зеркало металла вводят комплексный сплав, содержащий 35-45 кремния, 5,0-8-0 ванадия, 1-3 кальция, 1-3; алюминия, 2-4;ь титана, остальное железо, причем количество сплава рассчитывают по кремнию. Так, сталь 20 ХГСФЛ, предназначенная для изготовления отливок в северном исполнении, содержит 0,5-0,8 кремния, В печь вводят 10-15 кг сплава на 1 т стали. В сталь одновременно вводят 0,07-0,11 ванадия, что соответствует его марочному содержанию. Угар ванадия при таком способе введения не превышает 3- 4 . Для шлакообразования комплексный сплав вводят в печь в смеси с известью в соотношении 0,5-1,0 для связывания образующегося кремнезема в силикаты кальция СаО ВО 2, 2 СаО 902, при этом шлак раскисляют только молотым коксом, Меньшее количество извести недостаточно для связывания кремнезема, большее количество приводит к загустеванию шлака, Известь может быть заменена эквивалентным количеством известняка, Предлагаемый способ позволяет не только произвести одновременное легирование и раскисление стали, но и модифицировать ее, т.е. улучшить структуру неметаллических включений, за счет небольших примесей в применяемом комплексном сплаве кальция, алюминия и титана, причем усвоение этих элементов в отличие от применения соответствующих бинарных (тройных) ферросиликосплавов (силикокальций, ферротитан и т,п,) достигает 80несмотря на их высокое сродство к кислороду. Причина этого в том, что кальций, алюминий и татан в комплексном сплаве содержатся в виде достаточно прочных силицидов и мало окисляются кислородом, растворенным в стали, в то же время благоприятно воздействуют на морфологию не- металлических включений. Комплексное влияние перечисленных элементов особенно заметно при низких температурах, при которых ударная вязкость стали, выплавленной по предлагаемому способу, выше в 1,5-2 раза, чем по прототипу, Время плавки по предлагаемому способу сокращается на 7-10 мин по сравнению с прототипом и на 9-12 мин по сравнению с серийной технологией, принятой на УЗТМ, Трудоемкость легирования сокращается за счет применения одного комплексного сплава взамен нескольких, так как 10-15 кг сплава заменяют 10-15 кг ферросилиция ФС 45 плюс 3 кг феррованадия ФВ 9 38 плюс 2 кг силикальция плюс 1 кг ферротитана плюс 0,5 кг алюминия, т.е, 1 кг комплексного сплава заменяет 1,5 кг стандартных ферросплавов,На 15-тонную плавку таким образом количе. ство вводимых вручную ферросплавов сокращается на 100-120 кг, при этом один сплав заменяет пять.П р и м е р. В условиях УЗТМ на 7-тонной основной электродуговой печи выплавляют сталь 20 ХГСФЛ по серийной технологии, принятой на заводе по прототипу и по предлагаемому способу по нескольким вариантам в заявляемых пределах и вне их, В табл.1 приведены составы сплавов, которыеиспользованы для обработки стали. В табл.2 приведены данные о способе ведения плавки, расходе материалов, времени плавки, трудоемкости, а также химическом составе печного шлака перед выпуском.Данные о химическом составе полученной стали и ее механических свойствах приведены в табл,3.Предлагаемый способ обеспечивает пблучение качественной хладостойкой стали с минимальными временем плавки и трудоемкостью, Ударная вязкость стали при 20 С возрастает на 10 , при - 40 С на 40 и при - 60 С на 100 о ,Время плавки сокращается на 7-10 мин по сравнению с прототипом и на 9-12 мин по сравнению с серийной технологией. Трудоемкость плавки снижается в среднем на 0,07 нормо-часов на 1 т стали или при годовом объеме производства стали 10000 т, на 700 нормо-часов в год. Предлагаемый способ позволяет сократить угар ванадия в 2,5- 5 раз. Снижение в комплексном сплаве отношения ванадия к кремнию ниже 0,12 приводит к снижению содержания в стали ванадия, и как следствие к снижению ее прочности (вариант б). Повышение этого отношения выше 0,19 приводит к увеличению содержания ванадия в стали выше марочного состава и к падению пластичности и ударной вязкости (вариант 7). Снижение содержания в комплексном сплаве Т 1, А. Са ниже нижнего предела приводит к его недостаточному модифицирующему воздействию на сталь, в результате чего снижается ее ударная вязкость (вариант 10), Охрупчивание стали и падение пластичности и ударной вязкости происходит и при избытке модифицирующих элементов (вариант 11), Увеличение расхода извести выше предлагаемого соотношения приводит к загустеванию шлака, увеличению трудоемкости и угара ванадия, снижению механических свойств стали за счет недостаточного ее диффузионного раскисления. Снижение расхода извести приводит к низкой основ- ности шлака, увеличению в нем активности кислорода и как следствие к повышенной1571080 емкости и себестоимости, а также повышения ударной вязкости стали особенно при низких температурах, раскисление, легирование и модифицирование стали проводят 5 комплексным сплавом с отношением ванадия к кремнию 0,12-0,19 и содержащим 1- 3;4 кальция. 1-37 ь алюминия, 2-4 оь титана, который вводят в печь сразу после окончания окислительного периода в смеси с изве стью в соотношении 0,5-1,0, в количестве,обеспечивающем необходимое содержание кремния в стали,окисленности стали и снижению ее механических свойств (варианты 14, 15),Формула изобретения Способ выплавки хладостойкой стали в основной электропечи, включающий расплавление шихты, окислительный и восстановительный периоды, легирование комплексным сплавом. содержащим железо, ванадий, кремний, модифицирование и выпуск, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью сокращения времени плавки, трудоТабл и ца 15 Соде жание элементов,Сплавы ММпп Т Феррованадий Ф 8 д 38Ферросилиций ФС 45Ферротитан ФТн 30Силикокальций СК 15Алюминий АВ 92Сил и ко ванадий(п рототи и)Комплексный сплавСа, А 1, Т на среднемуровне 38 245562135 30 Продолжени 1 2 3 4 5 6 7 7 а 7 б 7 в 7 г, 7 д 7 е 7 ж 7 з 7 и на среднем уровне на нижнем прЬделе на верхнем пределе ниже нижнего предела выше ве хнего п едела 57,56,4486,46,46,46,4 42 39,5 40 40 40 40 40 40 401571080 Таблица 2 Способ ведения плавки, ММи именяемых сплавов ММ пп Расход сплавов, кг/т стали Время плавки, ч - мин Трудоемкость,чел,ч/т 1,12 Серийная технология УЗТМ,Сплавы ММ 1 - 5. 1-2 в печь,3 - 5 в ковшСпособ-прототип. Сплав650 в печь, 50 в ковш,сплав 2 в печь, сплавы 3,4,5 вковшПредлагаемый способ. Сплав7 а в печь в смеси с известью1:1Сплав 7 б в печьСплав 7 в в печьСплав 7 г в печьСплав 7 д в печьСплав 7 е в печьСплав 7 ж в печьСплав 7 з в печьСплав 7 и в печьСплав 7 в в печь в смеси сизвестью в отношении 0,5Сплав 7 в/известь = 0,75Сплав 7 в/известь = 0,4Сплав 7 в/известь = 1,2 2 - 37 22 в сумме 23,5 в сумме 2 - 353 2 - 27 2 - 28 2 - 27 2 - 26 2 - 28 2 - 27 2 - 27 2 - 27 2 - 27 15 15 15 15 15 15 15 15 15 1,05 1,06 1,05 1,04 1,06 1,05 1,05 1,05 1,05 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 - 28 2 - 26 2 - 35 2 - 25 15 15 15 15 1,06 1,041,111,036 13 14 15 Продолжение табл.2 Химический состав шлака,ф МВ пп Я 02 СаО Т 10 г А з ЧОьКроме того, во всех случаях в печь вводили 4,3 кг т стали феррохрома и15 кг/т стали ферромарганца, а также, кроме вариантов 12-15, 15 кг/т сталиизвести с содержанием СаОакт.= 86.Средний расчетный результат с учетом ковшевого шлака.Остальное до 100 окислы магния, железа, марганца, хрома. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 42,5 43,8 44,3 45,1 43,9 44,8 46,3 44,5 45,6 44,3 46,2 64,3 53,6 73,0 35,8 38,0 36,4 35,6 33,1 35,7 34,3 32.8 35,2 35,0 35,6 32,5 26,4 28,4 16,7 44,7 1,12 1,06 0,53 0,67 0,71 0,48 0,40 0.14 0,66 0,10 0,93 0,60 0,46 0,71 0,68 0,67 0,69 1,02 0,98 0,96 1,01 1,05 0,65 1,33 0,34 1,67 1,00 0,96 0,98 1,04 0,60 0,61 0,12 0,13 0,12 0,12 0,03 0,11 0,18 0,06 0,12 0,24 0,13 0,42 0,48афс 3 асчфвафюфова м ссо 30 30 а С 0 а а сч с 3 а 3 о с 3 с.3 о о о о о со о о со о о о о 30в а 30 л ф сч о 30 с 3 о сч СО сч ф ф В В В ф (О В В СО ф В В СО СО о о о о о о о о о о о о о о о ф а сО а с 0 л ф а с 3 сэ о ж 30 со СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ с- Сч СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ 30 ф С 3Л О СЧ 30 СО О О СЧ 30 СЧ ф с 3 сч с 3 а с . 30 с 3 с 3 сч ж а а сч о СО О О СО СО СОСО СО СО СО О О СО О сч э о л 30 сч а а сч о 30 л о - с 3 ф Л ф СО ф 30 В ф СО СО В ф В Ф Й а а а а а а а а а а а а а а а ф О о сч в сч о в сч о а о в о- - СЧ СЧ т- СЧ СЧ О Сф) О а СЧ - СЧ СЧо о о о о о о о о о о о о о оо о о о о о о о о о о о о о о-счсчовсоа - ляО савв Сф) СфЭ СЧ СЧ - СЧ СЧ - Сф) О а СЧ СЧ- - о о о о о о о о о о о о о о о о о о ос о о о о о о о о о о СЧ СЧ С 3 Сф 3С 3 С 3 СЧ а - С 0 С 3 С С 3 Сф 3 о о о оооо о о о о о о о о о о о оооо о о о о о о о о с- с- С 3, - а СО СЧ а С 9 10 а СЧ а В ф.о .оо,оооооооо ос о о о оооо о о о о о о 30 л сч а - ф о а а ж о сч в а м (О (О СО (О (О СО СО (О (О СО (О Ю С 0 (О СО ооооооооооооооо ф о сО сО а л а л а ф о ф - сч сч а 30 а а 30 а 30 а а а 30 а С 0 30 30 о о о о о оооо о о оо о о 30 счлофффооал аоосчт- ч- СЧ е- - - СЧ СЧ ч- а- а- Сч СЧ - в в в о о л вф ф о о- ф ф Сч - ф- - Сч СЧ - - - - СЧ СЧ СЧ -- о о о о о о о оо о о о о о о ооо0СО с о 5 Ф О