Способ раскисления низколегированных сталей

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сефз СеветскикСфциалистическикРеспублик и 994568(61)Дополнительное я авт. свид-ву(22) Заявлено 030981 21) 3337584/22-02 с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетС 21 С 7/06 Государственный комитет СССР ио делам изобретений н открытий(531 УДК 669. 046 . 55088.8) Опубликовано 07.0283, Бюллетень М 5 Дата опубликования описания 07,02,83 А.А.Рыжиков, В.Л.Жук, Н.А.Манях, И.И.Борнац й, Г.М.Ковалев, А,М.Кондратюк и В.Г.Осипов% ф, Донецкий ордена Трудового Красного Знамениполитехнический институт(54 ) СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ Изобретение относится к черной металлургии, а именно к раскислениюнизколегированных сталей. Качество стали определяется, в основном, количеством, формой, раз-. мерами и типом иеметеллических включений . Для снижения содержания окисных включений, охрупчивающих сталь, жидкий металл раскисляют определенным количеством элементов - раскислителей, Некоторые расккслителк являются одновременно к нитридообразующкми элементамк, приводящими к образованию в металле устойчивых нитридов. К таким элементам относятся прежде всего алюминий и .титан. В ряде конструкционных сталей за счет образования мелкодисперсных нитридов удается обеспечить понижение чувствительности к росту зерна при нагреве, повышение ударной вязкости и снижение температуры перехода металла в хрупкое состояние. Однако положитель,ное влияние нитридов на качество стали проявляется только при определенных для данной марки концентрациях нитридообразующих элементов. Подбор, оптимальных концентраций нитридообразующих элементов для сталей осуществляется, в основном, эмпирически.Известен способ ориентировочнойоценки, оптимальных концентрацийнитридообразукщих элементов в определенной марке стали, основанныйна термодинамическом расчете началаобразования . нитридов в стальном1 О слитке в процессе его кристаллизациии охлаждения. Способ расчетного определения концентраций обеспечиваетнитркдное упрочнение стали, измельчение зерна, повышение хладостойкос-.ти 1.Недостатком известного способаявляется необходимость определенияточных концентраций нитридообразующих и легирующнх элементов в металле,что в процессе выплавки трудно осуществить, Кроме этого, для, получения положительного эффекта необходимо учитывать возможные побочныеявления, такие как колебания составастали и температуры, скорость кристаллизации и охлаждения слитка, егомассу,Наиболее близким.по техническойсущности и получаемом результатамявляется способ раскисления стали,0 включающий расплавление металла впечи, проведение рафинировочного периода, присадку во время выпуска в ковш алюминия, марганца, кремния и титана, причем присадка титана составляет 1,4-2,3 присадки алюминия. При оптямальных содержаниях титана в стали способ обеспечивает повышение сопротивления стали хрупкому разрушению, уменьшение величины зерна и загрязненности металла неметаллическими включениями 2Однако указанное в способе отношение титана к алюминию не учитываетколебаний химического состава сталиот плавки к плавке, что возможно впромышленных условиях, и тем болеепри переходе от одной марки сталик другой, когда происходит значительное изменение содержания элементов в металле.20Целью изобретения является повышение пластических свойств сталис содержанием углерода до 0,14,Для достижения поставленной целисогласно способу раскисления низколегированных сталей, включающему расплавление металла в печи, проведениерафинировочного периода, присадку вовремя выпуска в ковш алюминия, марганца, кремния и титана, титан присаживают в количестве, обеспечивающемотношение содержания углерода к тита"ну, равным 2-9 в готовой стали.Проведенными исследованиями установлено, что более высоким комплек-, 35сом механических свойств обладаютнизколегированные стали, содержаниетитана в которых меньше, чем содержание углерода в 2-9 разЭто можно объяснить тем, что при 4 Отаком отношении углерода и титанав металле выделяются не только нитриды титана, но и мелкодисперсныекарбонитриды титана,. оказывающиеположительное влияние на свойства 45металла.При исследовании механическихсвойств сталей, условно обозначенных А, Б, В и Г, раскисленных поразличным вариантам, установлено,что положительный эффект достигает Ося в том случае, когда соблюдается указанное соотношение углерода ктитану см, таблицу),Из таблицы следует, что даже еслирасход раскислителей при. отношении 55введенного количества титана к алюминию составляет 1;4-2,3, поглощенная энергия разрушения А дляударных образцов с острым надрезом,испытанных при различных температурах, не всегда зависит от отношениятитана к алюминию (,плавка 1). Наблюдается йобратное явление, при которомэначенйя поглощенной энергйи разрушения.образцов высокие, несмотря на то 5 что при раскислении отношение введенного количества титана к алюминиюне равно 1,4-2,3 (плавки 4, 7 и 8).Окончательное раскисление металлатитаном, при котором отношение концентраций углерода к титану больше,чем 9, является недостаточным дляраскисления, а также для образованиякарбонитридов титана в металле, чтоснижает механические свойства стали.При отношении концентрации углеродак титану меньшем, чем 2, по границамзерен металла выделяются избыточныенеметаллические фазы, что способствует охрупчиванию металла, Отмеченнаякорреляция между содержаниями углерода и титана в металле и свойствамиметалла наблюдается только в низколе-гированных сталях с содержанием уг лерода до 0,14. При переходе надругие марки стали явной зависимости между отношением 6/Т 1 и свойствами не обнаружено,Способ раскисления низколегированных сталей заключается в следующем.Перед разливкой металл раскисляютметаллическим марганцем в количестве 6,5-15,0 кг/т; ферросилицием65) 3,0-6,5 кг/т алюминием 0,10,3 кг/т, Поскольку содержание утлерода в металле по ходу плавкивсегда известно и легко определяетсяметодом экспресс-анализа, титанвводят в металл в количестве, обеспечивающем отношение содержаний углерода к титану, равным 2-9. Количество титана, вводимого в металлическуюванну, обычно составляет 0,150,45 кг/т.Опытные плавки низколегированныхсталей с содержанием углерода до0,14 проводят в 60 кг индукционнойпечи с разливкой металла в изложницы на 3 слитка сечением 80 и 80 мммассой по 17-18 кг. Иеталл раскисляютмарганцем, Ферросилицием, алюминиеми перед выпуском после определениясодержания углерода в металле титаном,. Недостающее количество титана вводят в ковш перед его наполнением, Варианты раскисления и химический состав сталей приведены втаблице. Слитки проковывают при 9501000 С на прутки до сечения 1818 ммиз которых вырезают стандартные ударные образцы с острым надрезом дляопределения поглощенной энергии разрушения "А" при температурах О,-20, -40 С. Из приведенных данныхследует, что при содержаниях титанав металле, при котором отношениеС/Т составляет 2-9, предложенныйрежим раскисления обеспечивает улучшение качества металлаПо сравнению с прототипом предлагаемое изобретение обеспечивает воэможность существенного повышения качества различных низколегированныхсталей и возможность определения точного расхода титана и его экономию.Расчет годового экономического .эффекта от производства продукцииповшгенного .качества на основе изобретения определяется по формулегЭ(П-ЕкК)А, + (3-32)А,где Э - годовой экономический эффект от производства продукцйи повваоенного качества, руб.гП прирост прибыли (П - П)от реализации продукцииповныеныого качества (Пзприбыль от реализации нродукцин повышенного ка-чества, П - прибыль,от реализации продукции прежнего качества),руб;Е - удельные капитальные вложения на производство новой продукции, руб.;Е - нормальный коэффициентНэффективности (0,15);А - годовой объем продукцииповывгенного качества, т3 - приведенные затраты нараскисление стали титаномпри производстве продукции .прежнего качества,Руб,3 -приведенные. затраты на. раскисление стали титаномпри производстве продукции повыаенного качества,руб,В СССР в год выплавляется около100 тыс, т судовых листовых. сталей.Оптовая цена стали 09 Г 2 в среднем5 составляет 143 руб/т. При поставкелистов более высокого качества оптовая цена составляет 161 руб/т.. Поскольку удельные капитальные вложения на производство стали вовы 10 згенного качества не отличаготся отпрежних, то К О, Таким образом,фЭгП - П).й, 18 руб/т100000 т аа 3.800000 руб. 15 Стоимость отходов титана, используемых для раскисления сталисоставляет 211 руб/т. Расход титанадля раскисления стали прежнего качества составляет в среднем 0,8 кг/т, Э 3 т.е.Зг, 0,0008100000 211 .16880 руб.Для производства стали повыпенногокачества расход титана составляетгдля стали с 0,1 углерода иэ соот-., 25 нсваения СД гСт 1 - 5, Ст 0,О 2 аили 0,2 кг титана на тонну металлаС учетом угара титана .необходимоввести 0,5 кг на тонну металла, т.е.3 е 211. 0,0005.10 д 000 10550 руб,Следовательно, , 16880-105506330 руб.Таким образом, эконоваческий эф-.фект от производства продукции повышенного качества составляет Э 35а Эг+ Эгр 1800000 + 6330 1806330 руб.ФмЪо ФЮсо МЪ ОЪ с оОО О Оъ о о чР мОо оЬо о о (ЧЧ о о ьо о о Фэ м о о с с о о ф 31с щ о о ф Ю м с Ь л лЗаказ 570/8 Тираж 566. ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета.С(;СРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5е Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Способ раскисления низколегированных сталей, включающий расплавление металла в печи, проведение рафинировочного периода, присадку во время выпуска в ковш алюминия, марганца, кремния и титана, о т л нч а ю щ и й с я тем, что, с целью" повышения пластических свойств стали с содержанием углерода до 0,14,.титан присаживают в количестве,обеспечивающем отнсшение содержанияуглерода к титану, равным 2-9 в готовой стали. 5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе .1. "Известия ВУЗов. Черная металлургияф, 1979, 9 1, с. 42-51.2. Авторское свидетельство СССР О В 572506, кл. С 21 С 7/06, 1976.