Способ выплавки азотсодержащей быстрорежущей стали

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИСПУБЛИН 9) (И) С 7 10 САНИЕ ИЗОБРЕТ Я ВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСИ 1, отлича о одновременноащих ферросплавошамотный бой в 2. Способ по щ и й с я тем,после азотсодер печь присажиьают честве 5-15 кг/ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 539961, кл. С 21 С 7/10, 1974.2. Бородулин Г,М. и др. Нержавеющая сталь. - М., "Металлургияф,1973, с. 183-186.(54) (57) 1СПОСОБ ВЫПЛАВКИ АЗОТСОДЕРЖАЩЕЙ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ, включающий расплавление, раскисление, охлажление металла, присадкуазотсодер,жащих ферросплавов, выдержку и выпускрасплава в ковш, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшенияструктуры твердого металла и повышения технологической пластичности впеределе, металл раскисляют при1600-1670 С с последующим снижениемтемпературы до 1540-1580 С путем присадки карбидообразующих элементов,.выдерживают расплав в печи 5-15 мин,а охлаждают в ковше со скоростью2-8 С/мин до температуры разливкипосле достижения разрежения в камерев пределах О,5-20,0 ж рт.ст. путемпродувки металла нейтральньм газомпод давлением 0,1-1,5 ата через днищековша.10 45Постанленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки азотсодержащей быстрорежущей стали, включающему расплавление, раскисление охлаждение металла присадку. азотсодержащих Ферросплавов, выдержку и выпуск расплава н ковш, металл раскисляют при 1600-1670 С с послеОдующим снижением температуры до1540-1580 С путем присадки карбидообразующих элементов, выдерживают . расплав в печи в течение 5-15 мин, а охлаждают в ковше со скоростью 2-8 оС/мин .до температуры разливки после достижения разрежения н камере в пределах 0,5-20,0 мм рт,ст. 60 путем продувки металла нейтральным газом под давлением 0,1-1,5 ата через днище ковша.Кроме того, одновременно или после азотсодержащих ферросплавон в 65 Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве быстрорежущих и инструментальных стаЛей ледебуритного класса, легированных азотом.Известны способы выплавки сталей и сплавов, включающие выпуск из печи перегретого металла и последующее охлакдение его до.температуры разливки с использованием различных прие-. мов 1 .Однако при выплавке металла эТим способом скорость охлаждения расплава до температуры разливки превышает 10 С/глин, что не обеспечивает улучшения структуры твердого металла при 1.5 выплавке быстрорежущих сталей, при этогл снижается технологическая пластичность н переделе и режущие свойства готового инструмента.Наиболее близкигл к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки азотсодеркащей быстрорежущей стали, включающии расплавление, раскисление, охлаждение метал: а, присадку азотсо держащих ферросплавов, выдержку и вы- пусК. расплава в ковш.Азотсодержащие ферросплавы присаживают при температуре ниже 1430 С, чем ограничивается выделение азота из металла 2 .Однако легиронание азотом быстрорежущих сталей по известному способу не обеспечивает равномерного распределения карбонитриддв в структуре литого металла. Образование скоплений карбонитридов, особенно н межосных участках, приводит к ухудшению технологической пластичности в переделе и режущих свойств готового инструмента. 40Цель изобретения - улучшение структуры твердого металла и повышение технологической пластичности в переделе. печь присакивают шаглотный бой в количестве 5-15 кг/т.Раскисление глеталла при 16001670 С изменяет характер нзаимодействия между углеродом и карбидообразующими элементами и обеспечиваетбыстрое протекание и завершение процесса разупорядочения карбидоподобных комплексов. Диссоциация карбидоподобных комплексов повышает однородность расплава перед присадкойазотсодержащих ферросплавов, а также повышает активность карбидоподобных элементов в расплаве, что приводит к повышению степени усвоенияазота из азотсодержащих ферросплавов и улучшению структуры твердогометалла.Раскисление металла при температуре ниже 1600 С оникает скоростьпроцесса разупорядочения, не обеспечивается полное его протекание.Это ухуцшает структуру литого и деформированного металла, Раскислениепри температуре выше 1670 С не вызыовается практической необходимостью,однако снижается стойкость футеровки печи и затрудняется дальнейшееведение плавки. Это снижает качество готовогв металла.Последующее снижение температурыметалла до 1540-1580 С путем присадоки карбидообразующих элементов быстро снижает температуру на 130 С иообеспечивает однородное распределение присаживаемых карбидообразующихэлементов в расплаве перед присадкойазотсодержащих ферроспланов.Присадка азотсодержащих ферросплавов при 1540-1580 оС создает условиядля высокого усвоения азота металломи однородного распределения азота вобъеме расплава, что улучшает структуру тнердого металла, повышает технологическую пластичность н переделеи режущие свойства готового инструмента,Присадка азотсодержащих ферросплавов при температуре выше 1580 С не даетповышения однородности расплава, однако снижает усвоение азота из ферросплавов. Это ухудшает технологическуюпластичность н переделе и режущиесвойства инструмента. Присадка азот-.содержащих ферросплавов при темпера.туре ниже 15400 С приводит к появлению в структуре твердого металласкоплений карбонитридов, ухудшениюпластичности в переделе и снижениюрежущих свойств инструмента. Образование карбидоподобных комплексов,повышающих микронеоднородность расплава, обусловлено усилением связейМе-С при температуре ниже 1540 оС.Выдержка в печи в течение 5-15 минпосле присадки азотсодержащих ферросплавов,и выпуск в ковш при этойтемпературе позволяет реализовать благоприятные условия, создаваемые при присадке азотсодержащих материалов при 1540-1580 ОС и улучшить структуру твердого металла.Выдержка расплава менее 5 мин не 5 обеспечивает полного расплавления азотсодержащих ферросплавон и равномерного распределения азота в структуре металла. Выдержка расплава более 15 мин не вызывается практической не обходимостью, однако приводит к уда:лению азота иэ расплава, снижению ,пластичности и режущих свойств инструмента.Выпуск расплава из печи в ковш при 15 1540-1580 С реализует имеющиеся условия для однородного распределения азота в расплаве эа счет интенсивного перемешивания.Охлаждение металла со скоростью 2-8 вС/мин до температуры разливки позволяет сохранить однородное распределение азота в расплаве, несмотря на усиление связей Ме-С в укаэанном интервале температур, 25уменьшение скорости охлаждения менее 2 С/мин приводит к образованию скоплений карбонитридон в структуре твердого металла, снижению пластичности в переделе и режущих свойств готового инструмента. Повышение скорости охлаждения более 8 С/мин вьюзывает повышение материальных затрат, особенно при увеличении садки металла а также приводит к ухудшеР35 нию стру .туры твердого металла.Охлаждение расплава до температуры разливки в вакууме с одновременной продувкой нейтральным газом под давлением 0,1-1,5 ата после достижения разрежения в камере в пределах 40 0,5-20,0 мм рт.ст. позволяет обеспечить указанную скорость охлаждения, ,улучшить качество структуры твердого металла за счет рафинирования и интенсивного перемешивания расплава в 45 процессе охлаждения, повысить пластичность металла н переделе и режущие свойства инструмента.Снижение давления неитрального газа менее 0,1 ата резко снижает 50 интенсивность перемешивания расплава и не обеспечивает скорость охлаждения расплава в указанных пределах, при этом ухудшается структура твердого металла. Повышение давления нейтрального газа более 1,5 ата также снижает интенсивность перемешивания и,при этом возможны выбросы металла и шпака из ковша. Подача нейтрального газа в металл после достижения разрежения в камере в укаэанных пределах обеспечивает стабильные условия регулирования процесса продувки, исключающие выброс металла или шлака из ковша и создание аварийной сетуации. Стабильные условия регулирования процесса охлаждения обеспечивает улучшение структуры твердого металла, технологической пластичности в переделе и режущих свойств инструмента. Повышение разрежения в камере более 0,5 мм рт.ст не достигается на имеющемся оборудовании.Снижение разрежения менее20 мм рт.ст. ухудшает условия перемешивания расплава и регулирования продувки, снижает качество структуры твердого металла.Одновременная или последующая после азотсодержащих ферросплавов присадка шамотного боя в количестве 5-15 кг/т снижает основность шлака и растворимость в нем азота. Это приводит к увеличению содержания азотав жидком и твердом металле.Присадка шамотного боя в количестве менее 5 кг/т не предотнращает частичного удаления азота после при- . садки аэотсодержащих ферросплавов.Присадка шамотного боя в количестве более 15 кг/т не влияет на удаление азота из расплава,.однако даль-нейшее снижение основности шлака ухудшает его десульфурирующую способность и качество металла. П р и м е р. Способ осуществленпри производстве стали РбАМ 5 в открытой дуговой 30-тонной электропечи.Шихтовка,эавалка, плавление и распланление опытных плавок проводили поизвестному способу. Температура раскисления, температура присадки азотсодержащих ферросплавон, количествошамотного боя, продолжительность выдержки после присадки азотсодержащихферросплавов, скорость охлаждениярасплава до температуры разливки ипараметры обработки расплава в вакууме варьировались в широких пределах.После охлаждения расплава до температуры разливки металл разливали сифонным способом в слитки весом10 б 0 кг. Структуру литого металлаизучали на металле центровой штангидиаметром 90 мм. Оценивали качествомикроструктуры, морфологию роста эн,тектической составляющей по видам,распределение карбонитридон и размеркарбидного зерна. Технологическуюпластичность в переделе оценивалипо результатам испытаний на кручение и по выходу годного на стане850. Режущие свойства готового инструмента оценивали в результате про"веденных стойкостных испытаний. Результаты испытаний приведены в таблице,, Ч ЦЭ Ф Щ ффЧЭ ЧРЮ Ю Ю Ю О СЧ О О с с с с б ОО МЪ е Ф 1 Ъ,1 О Л И а"1ОЪ сс с с с с мЪ 1 Ж О Щ Оф Ф Ф ОО Э Э Ф Щ Ю ОЭ фО Ю ОО СФ СЪ Ю СЪ 4",Э Ю с с сс с с О О О О О О ЮЩ С О О О ъ с с с О О О О Я 1-1О, фф Ю ЮЪ ЧЭ Ю О О О С Ю Ю с с с Ю Ю Ю с"4 . О,юЮ Ю О Ю Ю ИЪ мЪ МФ Ю Ю Ю СЭ СЭ 0 О О СЪ с с с с с 1 уфС ОсЮ с с О О 0 0 О 0 ООЙ ю 061 1 1 1.1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 о о гФ МЧ г 4 о осгЧЛм эс г о с о ф м о (Ч Ю с Ч ч- Ч о с ф сдап жннн ооох нохе оххЕ се 4 .1 СО СО с с ф ф СО г 1 СОс 4ф 1 ЦОпп о х 3 оо .й ч ол о с с с ф св о Л М о о о о с с о о ОЪ ОЪЛ о о о о с с о о Ю 1 Оо 1 СО Ф о о с о ОЪ Ю о о о о ЮЛ О о о о о о о с с с о О о Х 1 Х 1 Н Ей Оп 1 ХХ ан хо пп6 а 1;а 1; с 1 П ОЕп Я 1 К а С еп 311 й Ме 1 а х аю спх п 1 п 9а.и.1 К ОоОс хатхаю аххпа Са х 93Н 1 1 Хп 1 ОХа пх6 аех о91 ахЕ 41 ХХ о о о ЛЛЛ ЛЛЛ ,чг о ой " ЛЪ ф о Л %.4 о оФфЛЛЛ10 1062280 Составитель Г.Прусс.Редактор Г.Беэвершенко ТехредМ.Гергель Корректор А.Ильин Заказ 10161/29 Тираж 568 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета ССЮ по делам иэобретЕний и Открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Исследование качества металла показало, что предлагаемый способ обеспечивает значительное улучшение микроструктуры, иэмельчение н однородное распределение карбонитридов, получение благоприятной морфологии эвтектической аоставлякцей, измельчение размера карбидного зерна, повышение пластичности металла, особенно в интервале температур 1180-1200 фС, повышение стойкости готового инструмента.Экономический эффект от примене-;.,ния изобретения эа счет снижения бра 5 ка при переделе и повышения стойкости режущего инструмента составит 40 руб/т.