Способ выплавки легированных сталей и сплавов

(57) Изо лург ей и спл лью изо ция задаэотсод сится к металлурвыплавке сталей печах, и может ри выплавке азотгированных хромоых сталеи. хлаждение расплавературы через катированного и нирохромов, взятыхв количестве,енчато я является стабиимического состазобретен е до указаннои те 50+5 С смесью а углеродистого ф отношении 0,5-1 численно равном в тали,и способа по е одят нагре ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМ ИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЭО Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР 621735, кл, С 21 С 5/52, 1976.Авторское свидетельство СССР768821, кл. С 21 С 5/52, 1978. ОБ ВЫПЛАВКИ ЛЕГИРОВАННЫХ СПЛАВОВретение относится к металчастности к выплавке стаавов в дуговых печах. Цеетения является стабилизанного химического состава жащей стали, После плавИзобретение отно гни, в частности к и сплавов в дуговых быть использовано п содержащих высоколе никель-марганцовистлизация заданного ва азотсодержащейПри осуществл ни расплавления шихть ЯО 164017 ЕТЕНИЯ ления шнхты и нагрева расплава на 300-500 С выше температуры ликвидуса проводят его охлаждение до температуры на 50-150 С выше температуры ликвидуса ступенчато с интервалом 50+5 С смесью азотированного и низкоуглеродистого феррохрома при их отношении 0,5-1,2 в количестве Я = ДТ(4000-12000) 1 И, где ДТ - превьппение температуры металла надотемпературой ликвидуса, С, 4000-2000 - коэффициенты, установленные экспериментально, М - количество выплавляемого металла, т. Продолжи" тельность выдержки на каждой ступени охлаждения составляет= 15 -(0,7-1,5) . в , мин, где ,ЕЯ - сум 1мар ное колич ест во смеси, введенной на предЫцущих ступенях охлаждения,т, 15 и 0,7-1,5 - коэффициенты, установленные экспериментально. В результате обеспечивается стабилизация содержания в металле азота при сохранении пластичности. 2 табл,расплава на 300-500 С выше температуры ликвидуса и затем по охлаждео нню до температуры на 50-150 С вьппе температуры ликвидуса выпуск в ковш и разливку по изложницам.и с выдержкой на каждой ступени, чис 1.пенно равной= 15 - (0,7-1,5)обеспечивает оптимальную растворимость азота в расплаве при температуре каждой ступени, что в конечномсчете обеспечивает получение требуе- Омого по марке количества азота в готовом.металле,При охлаждении металла с величиной ступени менее, чем 50 ф 5 С, растворимость азота увеличивается цезначцтельцо и условия для усвоения азота расплавом це улучшаются. Охлаждение металла с величиной ступени боолее, чем 50+5 С, приводит к локальному значительному переохлаждению 20расплава в месте ввода смеси феррохромов из-за ограниченной теплопроводности жидкого металла. Локальноепереохлаждение замедляет протеканиедиффузиоццых процессов распределения 25азота по всему.об ьему расплава и,как следствие, его потерям в атмосферу печи в результате местных превышений пределов растворимости азота,что це обеспечивает заданное содержание азота в металле.Применение смеси азотированцогои цизкогулеродистого феррохромовпрц их отношении, меньшем, чем 0,5,не,рационально так как приводит к 35затягиванию процесса насыщения расплава азотом до заданного химического состава по этому элементу. Этоведет к неконтролируемым потерямазота в атмосферу печи и к непопадацню в требуемый химический составметалла по азоту,Применение смеси с отношениемкомпонентов, большим 1,2, не приводит к улучшению усвоения азота расплавом, так как в зоне растворенияферросплавов це создается достаточное пересыщеЛце по хрому, чтобы способствовать облегчению перехода азога из Ферросплава в металл.Отношение, определяющее время выдержки, установлено экспериментально.При этом при коэффициенте, меньшем0,7, выдержка металла слишком продолжительна, что приводит к непопаданию55в заданный химический состав сталипо азоту из-за неконтролируемыхпотерь азота из металла особенно взоне горения электрических дуг, где имеется значительный (до 3500 К)локальный перегрев металла, При этойтемпературе растворимость азота ввысокохромистом расплаве стремитсяк нулю, чт. и является причиной удаления его из стали,При коэффцциецте больше 1,5 продолжительность выдержки неэффективна с точки зрения удаления неметаллических включений, так как оксиды,образовавшиеся в результате присадки в металл упомянутой смеси за счетвзаимодействия хрома и растворенногов металле кислорода, це успеваютвсплыть и эмульгироваться шлаком,Это приводит к снижению технологической пластичности металла.Отношение для определения количества вводимого в расплав ферросплаватакже установлено экспериментальноПри коэфФициенте меньше 4000 в стальвводится избыточное количество ферросплавов, приводящее к созданию вметалле больших температурных градиентов, вызывающих неравномерное распределение азота по объему расплава,следствием чего является образование трещин при обработке давлением.При коэффициенте больше 12000 присадка неэФФективна с точки зрениялегирования металла азотом, т.е,не обеспечивается требуемый составметалла по азоту,Смесь азотированного и низкоуглеродистого феррохрома имеет комнатнуютемпературу. Азотированные материалы не прокаливают во избежание неконтролируемых потерь азота в них.В целях обеспечения стабильностиусвоения азота сталью температуруматериалов смеси поддерживают впределах 50-350 СПри указанныхтемпературах смеси ферросплавов потери азота из нее несущественны,что способствует достижению поставленной цели - получение азотированной стали заданного состава.П р и м е р, Предлагаемым способом выплавляют сталь марки05 Х 16 Н 10 АГМБ в 5-тонной электродуговой печи, Сталь содержит 0,25-0,203азота, Шихтовку, подготовку материалов, завалку и плавление металлапроизводят по действующец технологииПосле наводки рафинировочного шпакаи его раскисления порошками алюминия и ферросилиция металл нагреваютдо 1700 С (Т,ИВ = 1400 С, т.е. вышеотемпературы плавления па 300 С),= 0,125 т. После охлаждения металладо 1600+5 С осуществляют выдержку,продолжительность которой равна11,36 мин.Аналогично способ осуществляют идалее. Вводят порцию упомянутой смеси в количестве (1 = 0,100 т и приохлаждении металла до 1550+5 С осуществляют выдержку= 12,33 мин,Затем вводят следующую порцию смеси Я = 0,075 т и при охлаждении металла до 1500 С (т,е, на 100 С вышетемпературы ликвидуса) осуществляютвыдержку е = 12,78 мин,После этой выдержки металл выпускают в ковш и разливают по изложницам.Кроме того, проводят выплавкустали и при граничных значениях предлагаемых параметров с введением в металл смеси азотированного Феррохромас низкоуглеродистым феррохромом вотношении О, 5 и 1,2, Во всех описанных случаях дефектов металла не обнаружено.Предлагаемый способ осуществляюттакже и за пределами предлагаемыхколичественных признаков, при этом30в металле не обеспечивается требуемое содержание азота, Результаты исследования металла приведены втабл. 1 и 2. Технологическую пластичность металла оценивают по коэффициенту ковкости (К),35 Согласно этому критерию при Кменьше 0,1 сталь не куется, прп Кр =- 0,1-3 ковкость низкая, а при К =3,1-8,0 ковкость удовлетворитель 7.40 ная (К -).У кгс/ммАнализ результатов показываетпреимущество предлагаемой технологии выплавки коррозионно-стойкогоазотсодержащего высоколегированного45 металла по сравнению с известной:обеспечивается требуемое содержаниев металле азота при сохранении удовлетворительной пластичности (крите 7рии ковкости около 4 ) .кгс/мм Затем начинают ступенчатое охлаждение, для чего в металл вводятсмесь азотированного феррохромаФХН 600 А с низколуглеродистым феррохромом ФХ 002 в отношении 0,8 в количестве, определяемом из приведенногосоотношения,= О, 150 ш (количествовыплавляемого металла 5 т) .После охлаждения металла до1650+5 С осуществляют выдержку, продолжительность которой определяютиз приведенного соотношения,8,33 мин.Температура применяемой смеси воданном примере составляет 20 С.Необходимые перепады температурв реальном ходе плавки на конкретномсталеплавильном агрегате легко достигаются указанным количеством смеси Ферросплавов (с учетом при необходимости регулировок температурыза счет электрического режима). Проведенные расчеты носят оценочныйохарактер, их точность +5 С,Снижение температуры металласмесью ферросплавов во время выдержки за счет охлаждения не превышаетоуказанного интервала +5 С. В случаевыхода температуры за допустимыезначения проводится ее коррекциявведением электрической мощностиТепло химических реакций (реакциирастворения ферросплавов в металле)учтено в общих тепловых потеряхпри проведении экспериментальныхплавок.При выплавке легированных азотированных сталей с содержанием азотаот 0,05 до 0,207, используют азотированный Феррохром с содержанием азотаот 4 до 6/. При выплавке стали сповышенным содержанием азота применяют азотированный феррохром с содержанием в нем азота 6-8,57Усвоениеазота входит в показатели качества,приведенные в табл . 1. Наг изменения температур, равный50+5 С, выбран с таким расчетом,чтобы при введении смеси азотированного и низкоуглеродистого феррохрома (0,5-1,2) содержание хрома и получаемая на каждом шаге температура непревышали предела растворимости азота, что способствует наиболее полному усвоению введенного азота и достижению поставленной цели,Затем вводят следующую порцию упомянутой смеси в количестве Я Формула из обре те ния Способ выплавки легированных сталей и сплавов, включающий плавление 55шихты и нагрев расплава на 300500 С выше температуры ликвидуса иоего охлаждение, в том числе ферро16.401 76 4000-12000 - коэффициенты, установленные экспериментально,М - количество выплав 5ленного металла, м,при этом. продолжительностьвыцержки на каждой ступени охлажденияопределяют по следующей зависимости: 10 15 - (Оз 7-1,5)1 где,у О а = йт (4000-12000) , М,15 где ,Т риментально. 20 Таблица 1 Способ выплавкиДоля аэотированного Феррохрома в смеси Доля пиэкоуглеропнстогоферрохрома ясмеси, кг Отношение массовой поли аэотнрозаниого феррохрома к массовой доли низкоуглеродистого Феррохрома я смеси Общее коли- честв Качество металла смеси Известный чивается требуемое соазота в металле (Р5,0)чивается требуемое соаэота в металле (Р дК 9) 4, 5)е обнаружены (И е 0 ЗХ,2 15 О О 7,лагаемый 50 66 75 вг 84 1 ОО,О вз,г 75,0 68 0 150 50 15 о 15 О О 8 1,о 1 г 654 Не обеспечивае держаипе азота 0 152; Кч) Не обеспечивае= 0,0812Дефекты нКй) = в ме 4,5) руже 125 125 125 1 гз 125 8 9 о 3,4 9,4 2,5 6,8 Р - О,З 41655,66256 в,г70628,6 об 1,О 1,2 13 Не обеспе держание а = 0,12; К, Не обеспе вается тро ота в метал4,0) вается тре ота в мета уемое соле (Р714 оо уемое ле (Р ержапие а О,17.; К,55,6 50,044,5 43,5 0,5 0,8 1,О 1,3 ОО оо оо 1 ОО ЗЗ,4 44,4500 55,5 565 15 0292; екты не обнзружен чнвается ре азота в мета)К = 4,1) чйеается 11 е обеспе емое сое (Р держание О, 137; 1 е обеспсплавами, до температуры на 50-150 Свыше температуры ликвидуса, выдержкуи выпуск металла из печи, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цепьюстабилизации заданного химическогосостава азотсодержащей стали, охлаждение ведут ступенчато с интервалом(50+5) С смесью азотированного и низкоуглеродистого феррохрома при ихотношении 0,5-1,2 в количестве Я,определяемом по формуле- превьпнение температуры металла надтемпературой ликвиодуса, С, - суммарное количество смеси, введенной на предыдущих ступенях охлаждения, т, 15 и 0,7-1,5 - коэффициены, установленные экспе-. Не обесп держание - О,2, Не обесп держание0,150; Д)ефекты К)д 401640176 О Таблица Качество металла Этапы охламПревышение нагрева мегаллаилп темп.ратурои чиклинуса, С Нагревметалла,С Т мпература ликвилуса С;поспб пыплавки пения металла, С Известный1 2 3 Предлагаемый1 Не обеспечивается требчемое лервание азота в меалле (Н щ 0092; К, щ 5,5) 300 400 500 1400 1400 1400 1700 1800 1900 соПрием отсутствует То ве Не обеспечивается требуемое лерюание азота в металле (11О, 1521 К = 4, 2) 1600, 1550;1500 200 1400 1600 1650;1550; 1700;1600,15001800;1700;1600;15001900;1800;1700;15002000;1900;1 ЯОО;700;1600;1500 1400 300 1700 ДеФекты не пбпарувены (Н 0,29 Х, К = 3,8) 1750;1650;1550; 1800 400 1400 1850;1750;1650; 500 1400 1900 1400 Не обеспечивается требуемое лерткание азота в металле (Н0083 К5 9) 1950 1850;1750; 650;1550; 600 2000 соСоставитель Н.ПоповТехред М.Дидык Корректор С.ЧеРни Редактор И.Дербак Заказ 998 Тираж 403 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГК 1 Т СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул . Гагарина, 101