Способ выплавки быстрорежущих сталей

(73 1 ЗАЯВИТтЛ ЗпоРОжскцй ИНД"гстРцальнь)т цт(тцтУ стр(т 0,000 дер:ка тзобт)етенце относктсл к чеРИОЙ метаЛЛ.,РГЦЦ, а Ц 1 Еаао К ВЫПЛаВКбыстрорегущиц ст л Й л(,бого к т)асса вДУт Овттт)( и ЦНД)г КЦЦОН)Ы)г. Паттая.С(1 ОСОбЫ ВЫПлацкц СПЕЦцаЛЬНЫ.ЛЕЙ С ЦЕЛЬЮ Угт)Ут(ШЕНЦЯ ИХ ПЛаСТИЧНОСтц предусматривают предварцтеяьноеРаСКИСЛЕНИЕ РаСГЛава аЛЮ)1 гн 1(ЕМ ПЕРЕДВЫПусКО 1 ПЛавКИ С ПОСЛЕДуЮКНЯ МОдифиццрова 11 ц(.м стали сцл кОкальци( мБ КОВЕ ВО ВРЕМЯ СЛИва ПлаВКИ ).1.Известе) Способ раскисленця кальЦИЕМЫ тоорагкуЕЙ гсталц Зат ГЮЧаЮщццоя В ТОМ, ЧТО бЫстрора;,удую Сталь3 Ффполучают путем вдувания в жидкую )СтаЛЬ СПЛаВа КалтьптияНа)(РИМЕР) т СИЛЛ -кокальГця), затем металл подвергаютЦЦРКУЛЯЦЦОННОг)т) Ват(УгУМИ. гозаНЦЮ Павремециванцю и быстрому затВерДеванцю,21, рекомендуется, чтобы силико- "фКаЛЬЦИЙ бЫЛ В ВИЙЯ ПОРОШка г КОТОРЫЙвводят с помощью газа-носителя насередину ков(а вблизи его дна. ДляУСВОЕН,"г (агЬЦИЯего вдувают в жидкую сталь совместнос УГлеРОДОм напРцмеРг каРбцД кальЦИЯ) ИЛИ ЦВЕТНЫМИ Маталт)амц ТаКИМИ(Как СВЦНЕЦг ВИСМУТг СЕЛЕН СЕРа ТЕЛлур ц др, 21 цлц, совмест)о с алюМЦНИЕМ 4 ПЗЦЧЕМ КОЛИЧЕСТВО Калт -.-тя, Ь,Р .аинда Б т 1;а ОДН) ТО(НУ р)с: - ,га):), составляет ,.(25 - , о г От содержГяия кислорода в (металле В мО- режуще 1 стали с кальцием присущ) следуащц(з недостатки ."- быст)Орежущуюсталь ОЕучают Пог РЕЛС Воти ВдтгнаНЦЯ Каттт тЦЯ В ВИДЕ ЛОРОд.(ооб)азнтх сплавов кель ьця с т(т) :, г,.;. у паз) О;.О)тг ц т 1( цттат Нт 1 Ма.ю Т т (1, )т,: тгтоаттот д(ЧЕа ) тт - )я бЫ( 1)О РажУЩ 1 К СталЕ 1, Так Как СодгаРЖаНИЕ КРам)ЦЯ В ГОТ(ЗВОМ МатаЛЛЕ СОГЛаСНО (0, ц гЪ а татИЧ 11 е Цве Г 1 ь)в( металлов1 р)(садка металлцчаскОГО кальция в колцчестве О,:25 - 667 от содержа- .тЦЯ КЦСЛОРОДа Б МЕТадла В МОМЕНТ ПРИ . Садк И КаЛЬЦИЯ ПРИ ТЕМПЕРат тК)Е БЫ 1)Ео темп(зратуры лцквидуса на 1 э - )О С не обеспечит необ,)одцмой концантрацци ОстаточнОГО содержания кальция в металле при условии вь 1 лавкц в ОткрыТЫК Д,"ГОЬЫХ и ЦНДУКВЦОННЫХ ЭЛЕКТРОПЯ Чак гт)ас)(огд КЛЬЦЦЯ В )т,)ЕДЕЛак75 кг/т до 0,0 О к.;/т прц со,НЦИ КИСЛОРОДа Гт МатаЛЛЕ В СРЕДйем 0,0060 вес. не может обеспечить длительного эффекта дегазациирасплава парами кальция, так какего количество рассчитано на максимальное усвоение расплавом и избыточная концентрация кальция при минимальном его расходе отсутствует, апри максимальном - имеется в незначительном количестве.Известен также способ выплавкибыстрорежущих сталей, заключающийсяв том, что металл для повышения пластичности и увеличения выхода годногснепосредственно перед выпуском плавки при температуре 1560-1600 С раскисляют алюминием в количестве.0,3 кг/т при выплавке по заказам 15ГОСТ 5952-63 и в количестве 0,5 кг/тпри выплавке по техническим условиямР 14-1-318-72 и дополнительно наструю металла при выпуске плавки присаживают кусковой силикокальций в 20количестве от 1,0 кг/т до 1,5 кг/т51.,Однако присадка кускового алюминия в количестве 0,3-0,5 кг/т непосредственно перед выпуском плавкив ковш без соответствующей выдержкирасплава с алюминием не обеспечиваетдостаточно полного удаления неметал лических включений и использованиесиликокальция как модификатора наструе выливаемого металла в количестве 1,0-1,5 кг/т в недостаточнойстепени улучшают пластичность быстрорежущих сталей. Это связано с тем,что содержание кальция в силикокальции составляет всего 15-18, а концентрация кремния и стали ограничена0,40, т.е. максимальное количествокальция, которое может быть внесеносиликокальцием, составляет около0,20, что явно недостаточно из-за 40высокой, активности кальция.Известен снособ выплавки быстрорежущих сталей, при котором за 3 миндо выпуска плавки в металл вводяталюминий в количестве 0,3 кг/т, причем температура металла в ковше должна быть в пределах 1530-1600 С длябыстрорежущих сталей типа РбМ 5 и впределах 1510-1540 С для быстрорежущих сталей, легированных кобальтом,типа РбМ 5 К 5, Р 9 М 4 К 8, Р 12 Ф 2 К 8 МЗ и др.61,Однако в последнее время резко изменилась структура выплавки . быстрорежущих сталей. Вместо вольфрамосодержащих сталей получили широкоеразвитие молибденосодержащие стали,объем производства которых составляет в настоящее время более 80 от общего производства:быстрорежущих сталей в нашей стране. В связи с этим 60наметился резкий дефицит ферромолибдена, вместо него начали. широко применять трехокись молибдена. Последняяприсаживается в шихту и приводит кпереокислению расплавленного метал ла и насыщению подины печи кислородом. Присадка алюминия за 3 мин до выпуска плавки в количестве 0,3 кг/т не обеспечивает получение рекомендуемого (0,020-0,045) остаточного со держания алюминия в металле.Целью изобретения является улучшение горячей пластичности быстрорежущих сталей в интервале температур 1000-1200 С , и повышение выхода годного кованной заготовки и сорта.Поставленная цель достигается тем, что алюминий вводят в количестве 0,5-0,8 кг/т при температуре на 15- 20 С ниже температуры выпуска с последующей выдержкой в печи в течение 4-5 мин, затем плавку сливают в ковш с одновременным раскислением металлическим кальцием в количестве 1-2 кг/т, причем 50-60 кальция присаживают на дно ковша перед выпуском плавки, а оставшуюся часть присаживают на струю во время слива после наполнения металлом одной третьей части ковша.Способ осуществляется следующим образом.Сначала производится максимальное удаление кислорода и неметаллических включений из расплава путем.присадки необходимого количества алюминия перед выпуском плавки, Расход алюминия зависит от количества кислорода в расплаве, а последний определяется наличием окислителей в шихте.С целью ускорения растворения ферровольфрама и ферромолибдена в шихту добавляют окалину быстрорежущих сталей или трехокись молибдена, коли- чество которых определяется расходом тугоплавких ферросплавов и колеблется в пределах от 10 до 30 кг/т шихты. По мере возрастания содержания окислителей в шихте растет степень насыщения подины окислами железа, которые в итоге определяют концентрацию кислорода в металле перед выпуском плавки и в готовом сорте, Например, при выплавке быстрорежущей стали Р 6 М 5 переплавом отходов без применения окалины или трехокиси молибдена концентрация кислорода перед выпуском: плавки составила 0,0083 и уменьшилась в результате присадки 0,3 кг/т алюминия до 0,0063 в готовом сорте. Остаточное содержание алюминия при этом составило 0,020. Увеличение количества окислителей в шихте до 20 и 30 кг/т шихты приводит к повышению концентрации кислорода в металле перед выпуском плавки до 0,0098 и 0,0103, в сорте до 00068 и 0,0071, а остаточное содержание алюминия в готовом металле уменьшается до 0,016 и 0,010 соответственно. Таким образом, присадка алюминия в количестве 0,3 кг/т с увеличением расхода окислителей в шихте до 30 кг/т40 не может обеспечить требуемое содержание остаточного алюминия в готовом сорте,Рекомендуемые расходы алюминия иликонечного раскисления стали в печи перед выпуском плавки, удовлетворяющиеусловиям наиболее полного удаления 5кислорода из металла и наличия требуемого остаточного содержания алюминия,обосновываются следующими экспериментальными данными (см. табл. 1).Как видно из таблицы, минимальный 10и максимальный расход алюминия, обеспечивающий гарантированное количествоостаточного алюминия в пределах0,020- 0,045 вес. должен колебатьсяот 0,3 кг/т при выплавке переплавомотходов без применения окислителейдо 0,8 кг/т при наличии в шихте30 кг/т окалины быстрорежущей стали или трехокиси молибдена. Прямымиопытами в производственных условияхустановлено, что крупные первичныевключения продуктов раскисления стали алюминием, содержащие около 97глинозема в течение первых 3-5 минутудаляются из жидкой стали, вынося ссобой до 25 кислорода, первоначально содержащегося в стали. Дальнейшаявыдержка металла с алюминием передвыпуском плавки в ковш не рациональна. В связи с этим длительность выдержки в печи раскисленного алюминием 30металла ограничена 3-5 мин.Однако при относительно высокойобщей чистоте стали (например, присодержании остаточного алюминия0,045 и концентрации кислорода 350,0040) быстрорежущая сталь не обладает еще высокой пластичностью вгорячем состоянии и выход годного неповышается.Это связано с тем,что образующиеся в момент кристаллизацииза счет уменьшения растворимостикислорода кристаллические остроугольные включения корунда или шпинелиявляются концентраторами напряженийи очагами разрушения металла в интервале температур ковки (1000-1200 С).Остроугольные включения особенноопасны при приложении к заготовкебольших мгновенных нагрузок, т.е. вусловиях передела слитков быстрорежущих сталей на ковочных молотах. лучшей формой включений в литой сталиявляются глобули, способные гаситьвозникающие в процессе деформации металла напряжения. Дальнейшее повышение пластичности быстрорежущей стали 55может быть получено в результате ком-плексного раскисления алюминием споследующим модифицированием металлическим кальцием, который способенпри определенной концентрации образовывать округлые включения, взаменостроугольных, при этом существенноуменьшается трещиночувствительностьв горячем состоянии.Присадка металлического кальцияв количестве от 1 до 2 кг/т рас 65 плава позволила получить остаточноесодержание кальция в металле от0,0010 до 0,0014 при расходе алюминия 0,3 кг/т и 0,0020 и 0,0021 прирасходе алюминия 0,8 кг/т соответственно. Ударная вязкость при этомувеличилась в 2,28 раза при температуре 1000 С и в 2,7 раза при 1150 Св результате этого выход годногоповысился после ультразвукового конт-роля и сдачи годного металла с 61,6до 69,8. Аналогичные повышения выхода годного наблюдаются при первоми втором переделах. Изменения ударной вязкости кручения и выхода годного от количества присаживаемогокальция приведены в табл. 2 и 3.На заводе Днепроспецсталь в СПЦв промышленных условиях привыплавке быстрорежущих сталей Р 6 М 5,Р 6 М 5 К 5, Р 9 М 4 К 8, Р 12 Ф 2 К 8 МЗ и др, методом переплава отходов в основныхдуговых электропечах емкостью 19 тпроведены промышленные испытанияпредлагаемого способа выплавки быстро.режущих сталей. Проведено 46 плавокбыстрорежущей стали Р 6 М 5 нормальнойпроизводительности и опробовано на труднодеформируемых марках стали повышенной производительности (6 плавок Р 6 М 5 К 5, 2 плавки Р 9 М 4 К 8, 1 плавка Р 12 ФЗ), В качестве шихты испольэовали отходы быстрорежущих сталейиз передельных цехов, углеродистыеотходы и ферросплавы. Необходимоеколичество вольфрама и молибдена вводили в завалку в виде ферровольфрама и ферромолибдена. Для увеличения скорости растворения тугоплавких ферросплавов в шихту присаживали трехокись молибдена или окалину быстрорежущих сталей, количество которых зависело от наличия в завалке собственных отходов (см. табл. 4).Шлак периода плавления и на рафинировке раскисляли силикокальцием из расчета получения в контрольной пробе 0,25-0,30 кремния, За 4 мин до выпуска плавки при температуре 1530-1560 С металл в печи раскисляли кусковым алюминием на штангах в количестве 0,3 кг/т при отсутствии окислителей в шихте и пропорционально увеличивали до0,8 кг/т при наличии в эавалке до 30 кг/т окалины или трехокиси молибдена.Металлический. кальций в количестве 2,0 кг/т присаживали в ковш, причем из- за высокой активности кальция и бурного протекания реакции окисления и интенсивного кипения металл в ковше 60 его клали на дно ковша перед сливом плавки в кусках 5-8 кг, а оставшуюся часть в кусках 3-5 кг - на струю металла во время слива после . наполнения металлом одной трети ковша,Такая последовательность присадок раскислителей (алюминия) и модификатора(металлического кальция) во времени обеспечивает максимальное уда)1)ка.1 ЯТ )тн 6)3О г,8 М 1 Р 1 тп 11(ПЕРСД НЬПУСКОМ т;Л Нкут 7.:"ереГ 171 ан 0 РОотходоь О) т 0083 0),0068 О 1.)053 0,0062 0,07340 ц Кон 1 В СОР т 1 0,030 О т 8,БЬ 1 плавка с окалиной нко)п(туесттне 20 кг/т 1(ОНПЕ 1 ТРа)тйн КИСЛОРО 7)а Н 0,0095 0,0074 ОГОО 75 0,0093 0,0086 0,0046 О 0098 пРред нь)пуск 011 Гланки н ковша Н СОРТР 0,035 й П ЛР иКтКГ 1 ОРтзда З а С 1 ЕУ Н Н тз 1)"Г)уг;, ЯИ 51 Н КопиГЕСТтР 0 ,0 8 К т /1 .1)и 3-5-мцну "Яой нь)тдержке перел с 71 Г)нгт;, а ЗаГ(М ПД)тноЯЯ 1)И ННОЦ МЕт 57 Я)Г)И .)Р КОГО К(171 ЬЦ 11 Я - 1(ЯТЕЯС 11 Я Яу 7)Ут а З а7 К Ж 1 У) уКОГО МЕТаЛЛН НО БРЕМЯ СЛЯ Н а,Цт)ИМЕ)1 РИЕ 1 тУат 1 ЛИт(ОКО)"О;(,.)Л. 1 Я ДЛ и Р а С К И С Л Е и и Я МЕ Т аЛ Л а Н К ГЗ Гт 7.7 тоЕ О 3 " Волило сцизить уемцератугу В)пуск(1(тстатт 1 71 а 1 -70 П тат как но врьк 1 О К И (Л Р и И Я Е у (Ъ В ЬЬГ 1 Етт и тте у " Я ; (771 Ь 71 Е К" ЛИХ)ЗСТНО ТЕПЛа и УГ 1 У 1171 ЯЕУС 1 1 ттттттКОЬт - .1 й режим планки, Порционная присадка КЛЬДИЯ УМЕЯЬШИла ННЕНСИНЯОСТЬ КИ 1)ЕЯИЯ МТ 1 Лла 77 КОГ)ШР 71 ЕРРД Р.7 Л)7 вкй .В Р Е 3 Л Ь Т 71 ТП Р И )т(Р и Р Я И Я М( т тт Л Уи1 ческОГО кальция т) ко.т)ит(ест 1 тз 2 а кг,т ударнаЯ НЯ;)ХОСТ т, Ста)1 И -67(7)5 Н 11 ЯТЕр-. и".)те темп"рзуу(у конт(и , 1.300 "1 2,.0 до 298 к (мсм 117(уи ттзА 11 е(уат 1 у)у71 сЗ. 10 - 20 тг НОЗРО(ЛО ЧИСЛО С"(Рт 1(ват Я 1)й ОГраЗ 1)а ДО раЗруШЕЯИ 11лУ 1 ШЕтнЕ 11)та(11",Нт)(З 1.и бт)З",;1 .77)-." ЖУ 17)Етй Ста ГИ Н ГзтРЛ(ЕМ СО(З т т Я;т 11 -, ПР ", НГто К П)З 1 Ь)11 ЕЯ 7 Ц тт 1(ттт, -т1,-.Г ;"; Нан)тоа ЗаОт г.,вкй; ЯС.Г "ь Н )тт", г "а. ПЕ)ртттЕ та ( 711 у К 1 н т 7 З.т.тт 1 хг:- ХО т З" -Отснкн НОЗроо с 69,д(:; 7 3, 5%, увозиЯ(ллся нь)ход годногоПО ( г Да.(Е ГТ "НС О ; - Телла И УЛ УРПИМ"ЯЕЯИ Я ПР(ДЛОЖЕЯ НО) Т СХЯОЛОУ ИИОПСКИЗЛЕ(И Я И Г)ОНЬ)тЕ 11151 т)Ла ТГИ"НОСТИтЛла у 11 ЕЯЬ)51 ИЛи с 7 ПОТЕРЯ ГСДЯ )ГО 1(Етадла н Обрезь и повысилась Г 1 роизНтттт геутьттгтг ттт ттат 1577 Х (тгтОТОН ДО)1О)(опо т 400 руб/т и пснь) тенин 1 знхо-ут.ян . " т=- тттгг)1 я пньут)1 ея 1(я )т;аСУИ:.тнСУ 17 Стали Оно(УОНана ПОИ :ттптатке нцонь Оснаянае 2 - -тх Грудяоде. -5 К(тт"(туРМ,".11( МЯООК СЗа)1 Р 11 ТНКИХ КаК .-)5) 57(.5, Г (27) 3, Р 9)т 1 :8 и НР, Полгт 1 ены,30,5 0,8 Концентрация кислорода вметалле, % 0,012 0,023 0,010 Т а б л и ц а 2 Изменение величины ударной вязкости и кручения длястали Р 6 М 5 в интервале температур 1000-1200 С взависимости от расхода кальция А/ ударная вязкость, кгм/см1,31 1,40 1,25 1,43 1,32 1,81 2,00 209 1,73 1,82 1,0 2,0 2,98 3,05 3,34 2,30 2,46 Б/ кручение число оборотов до разрушения образца)2,85 3,75 4,25. 4,15 3,65 1,0 2,0 3,05 3,88 5,35 4,40 3,86 П р и м е ч а н и е: в таблице приведены данные потрем плавкам при всех расходкальция отдельно и не менеетрех определений по каждойтемпературе.Т а б л и ц а 3Изменение выхода годного стали Р 6 М 5 припеределе.слитков на заготовку на нятитонных молотах взависимости от расхода кальция 61,6 67,04 76,9 1,0 65,8 69,3 79,1 67,9 71,9 79,580,5 1,5 69,8 73,5 2,0 пэред выпуском плавкив ковшев сортеСтепень удаления кислорода, В Остаточное содержание алюминияв сорте, Ъ В/Выплавка с окалиной вколичестве 30 кг/т0,0103 0,0108 0,01010,0090 0,0086 0,00750,0071 0,0058 0,0047 31 46 53,5655725 Таблица 4 Количество отходов, Ъ 50 30 100 70 Количество окалины илитрехокиси молибдена, кг/т 0 10 15 22 30 формула изобретения 15 Составитель Л. ВеревкинаРедактор Е. Братчикова Техред Л.Алферова Корректор О. Бивак Заказ 1459/21 Тираж 652 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж; Раушская наб., д, 4/5филиал ППП Патент,г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Способ выплавки быстрорежущих ,сталей, включающий рафинирование металла в печи, предварительное раскисление алюминием с последующим введением в ковш металлического кальция, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности быстро- режущей стали в интервале температур 1000-1200 С и увеличения выхода годного металла, алюминий в количестве 0,5-08 кг/т вводят при температуре на 15-20 С ниже температуры выпуска с последующей выдержкой в печи в течение 4-5 мин, .затем плавку сливают в ковш с одновременным раскислением металлическим кальцием в коли честве 1-2 кг/т, при этом 50-60 кальция присаживают на дно ковша перед "выпуском плавки, а остальную часть присаживают на струю во время слива после наполнения металлом однойтретьей части ковша.Источники инФормации, принятыево внимание при экспертизе1. Шульте Ю.А. Электрометаллургиястального литья, М., Металлургия,1970, с, 160-161.2. Патент Японии Р 21818,С 21 С 7/00, 1971.3. Патент Японии 9 48-37493,С 21 С 7/00, 1962.4. Патент франции 9 2212432,С 21 С 7/08, 1971.5. Сборник технологических инструкций по выплавке стали в основных дуговых электропечах заводаДнепроспецсталь, 1973, с. 315-322,6. Сборник технологических инструкций по выплавке стали в основ-. ных дуговых печах завода Электросталь; 1973, с. 34.