Способ раскисления и модифицирования нержавеющей стали

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (И) р С 21 С 5/52,7 СПИ АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТО ий(56) 1. МошкЕльцов К.С.яния присадонержавеющей9 12, с, 9992. Сидельфранцузов С.легированияХ 23 Н 18. "Ст вич Е,И Смоляков В.Ф.,следование влибора на количествСталь", 1969,и др, Иск РЗМ .истали. М.Н., Тюрин Е.И. Влияние микро- свойства стали66, Р 3, с. 253. овс ором наль", 1 2. Способ по пщ и й с я темремнием и кальцирисаживают 0,1-0,1-0,2% .редкоземериевой подгруп 1, о т л и ч ачто совместно с ем на дно ковш ,3% титана и/и ельных металловы. ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) (57) 1. СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ ИМОДИФИЦИРОВАНИЯ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ,включающий окончательное раскислениеалюминием в печи и последующее модифицирование бором, присаживаемым наструю металла в процессе выпускаплавки в ковш, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениямодифицирующего влияния бора, улучшения горячей пластичности и снижениясебестоимости стали, алюминий вводятв количестве 0,05-0,20% от веса расплава, перед выпуском расплава на дноковша присаживают кремний и кальций,поддерживая весовые соотношенияалюминия, кремНия и кальция в пределах 1:(0,6-2,6);(0,2-1,2), а борв количестве 1,0-2,5% от содержанияуглерода в стали вводят при наполнении металлом 1/5-2/5 объема ковша,при этом выпуск электропечного шлаканачинают после наполнения 1/2 объемаковша.Изобретение относится к черной металлургии, .а именно к производству нержавеющей стали, модифицированной бором.Известен способ выплавки нержаве ющей стали, при котором в металл перед выпуском плавки в ковш вводят бор и РЗМ или алюминий и бор 11),При данном способе введения бора не создаются условия для стабильного усвоения бора и проявления его модифицирующего влияния, что не позволяет существенно повысить технологическую пластичность нержавеющей стали.,Наиболее близким к предлагаемому 15 является способ .раскисления и модифицирования нержавеющий стали, включающий окончательное раскисление алюминием в печи и последующее модифицирование бором, присаживаемым на струю 20 металла в процессе выпуска плавки в ковш 21.Известный способ к моменту ввода в металл бора не обеспечивает достаточно надежного и полного связывания 25кислорода и азота и последующего выведения их из металла, очищения металла от неметаллических включений и придания им Формы, более благоприятной для горячей деформации нержа- ЗО веющей стали и, как следствие, стабильного усвоения бора. Известный способ не предусматривает в процессе выпуска плавки задержки шлака в печи до окончания введения в металл бора, что также ухудшает условия и стабильность усвоения последнего.Модифицирующее воздействие бора на структуру нержавеющей стали, способствующее повышению ее горячей40 пластичности, проявляется в основном в том, что он упрочняет границы зерен, затормаживая диффузионные процессы. Бор изменяет процессы выделения избыточных Фаз в межзеренных пространствах, в первую очередь, карбидов и карбонитридов, полностью ликвидируя их или превращая крупные и непрерывные выделения их в мелкие, располагающиеся разрозненными участками, замедляя их при этом более мелкодисперсными частицами боридов и карбоборидов хрома глобулярной формы. Известный способ не учитывает изменения степени модифицирующего55 влияния бора в зависимости от содержания углерода в металле.При производстве нержавеющей стали по известному способу модифицирующее воздействие микродобавокбора на структуру металла проявляется слабо, что не позволяет поднятьна достаточно высокий уровень пластичность в металле в интервалетемператур горячей дефцрмации.Цель изобретения - повышение модифицирующего влияния бора, улучшение горячей пластичности и снижениесебестоимости стали.Указанная цель достигается тем,что согласно способу раскисленияи модифицирование нержавеющей стали,включающему окончательное раскисление алюминием в печи и последующеемодифицирование бором, присаживаемымна струю металла в процессе выпускаплавки в ковш, алюминий вводят вколичестве 0,05-0,207, от веса расплава, перед выпуском расплава кремнийна дно ковша присаживают кремний икальций, поддерживая весовые соотношения алюминия, кремния и кальция впределах 1:(0,6-2,6):(0,2-1,2), абор в количестве 1,0-2,57 от содержания углерода в стали вводят принаполнении металлом 1/5-2/5 объемаковша, при этом выпуск электропечногошлака начинают после наполнения 1/2объема ковша,Совместно с кремнием и кальциемна дно ковша присаживают 0,1-0,37титана и/или 0,1-0,27 редкоземельных металлов цериевой подгруппы. Окончательное раскисление металла в печи алюминием и присадка на дно ковша перед введением боракремния) и кальция обеспечивает глубокое рафинирование металла от кислорода, азота, серы и повышение модифицирующего влияния бора.Указанная последовательность технологических операций ввода алюминия, кремния и кальция в соотношениях 1:(0,6-2,6):(0,2-1,2) способствует формированию комплексных включений определенного состава глобулярной формы, легко всплывающих и ассимилируемых восстановительным электропечным шлаком, что дополнительно улучшает технологическую пластичность металла.Введение алюминия в количестве 0,05-0,207 от веса расплава связывает кислород и азот, а образующиеся мелкодисперсные включения корунда на следующем этапе раскисления кремнием и кальцием служат центрамиобразования глобулярных комплексlных включений, легко удаляющихся из металла.Избыток алюминия (свыше 0,207) приводит к образованию строчечных скоплений корунда в литом металле, что снижает прочность межэеренных границ, и является причиной образования трещин на прокатной заготовке.Ввод алюминия в количестве 10 менее 0,057 от веса расплава неэфФективен, так как не связывает в полной мере растворенный в металле азот и кислород, и приводит к образованию хромитов и пленочных включе ний моноокиси кремния, резко снижающих горячую пластичность стали.Превышение количества вводимого кремния (более, чем в 2,6 раза) как и уменьшение количества кальция 20 (менее, чем в 0,2 раза) приводит к появлению пленочных включений моно- окиси кремния, отрицательно влияющих на пластичность металлапри температурах фгорячей деформации. 25Кроме того, уменьшение количества вводимого кальция, как и кремния (менее, чем в О,б раза), не обеспечивает эффекта глобуляризации неметал30 лических включений.Присадка кальция в количестве более 1,2 раза, превышающем количество алюминия, не вызывается практической необходимостью, так как не приводит к дальнейшему повышению технологи ческой пластичности металла, однако связано с повышением себестоимостистали.Микродобавка бора в количестве 1,0-2,57 от содержания в металле углерода установлена экспериментально и является оптимальной для подавления процессов образования карбидов и карбонитридов и изменения характера их распределения в межзеренных участках с заменой их более мелкодисперсными боридами хрома глобулярной формы, что обеспечивает повышение горячей пластичности металла.При введении бора в количестве 50 менее 1,07. от содержания углерода в стали не наблюдается эффекта его модифицирующего влияния.Увеличение количества бора 2,5 Е от содержания углерода в стали из-за 55 малой растворимости бора в о( и -железе приводит к образованию хрупкой боридной эвтектики. Введение бора при наполнении металлом 1/5-2/5 объема ковша обеспечивает полное связывание кислорода и азота к моменту ввода бора и создает условия для повышения модифицирующего воздействия последнего на структуру металла.Присадка бора раньше наполнения 1/5 объема ковша нецелесообразна, так как присаженные на дно .кремний и кальций не успевают прореагировать с металлом.При введении бора после наполнения 2/5 объема ковша он не успевает равномерно распределиться по всему объему металла, что приводит к образованию боридных эвтектик в металле.Выпуск из печи шлака до присадки бора и наполнения 1/2 объема ковша ухудшает условия усвоения бора.Дополнительное введение на дно ковша титана, как сильного нитридообразующего элемента, способствует более полному связыванию азота. Введение титана способствует измельчению зерна, что повышает сопротивление хрупкому разрушению.Кроме того, введение титана совместно с кремнием и кальцием приводит к образованию в металлах глобулярных комплексных включений типа Яд( пТ1 ш СаО практически постоянного состава, легко удаляющихся из металла.При введении менее 0,17. титана слабо проявляется его модифицирующее действие.При превышении количества вводимого титана более 0,37 появляется значительное количество нитридов титана, располагающихся, как правило, в виде грубых скоплений по границам зерен, что приводит к разрушению металла при его горячей деформации.Присадка на дно ковша РЗМ цериевой подгруппы в количестве 0,1-0,2 Е от веса расплава способствует повышению растворимости бора и, как следствие, улучшению его модифицирующего влияния, из-за того, что в присутствии РЗМ отсутствует боридная эвтектика (особенно при больших содержаниях бора). РЗМ цериевой подгруппы дополнительно способствует также измельчению зерна и глобуляризации неметаллических включений. Введение РЗМ в количестве менее 0,17 неэффектил но, так как не устраняется боридная эвтектика, при добавке его свыше 0,2 Х имеется опасность получения цериевой неоднородности в слитке, вследствие местных скоплений РЗМ. П р и м е р, Предлагаемый спо" соб раскисления и модифицирования нержавеюшей стали опробывают при выплавке стали 08 Х 20 Н 9 ГТГ в двадцатипятитонной электродуговой печи. Перед выпуском металл раскисляют алюминием, а на дно ковша присаживают кремний, кальций, титун и РЗМ алюминий-цериевой подгруппы. При 1089143наполнении металлом на 1/5-2/5объема ковша на струю присаживаютбор. Количество вводимых алюминия,кальция, кремния, титана и РМЗ меня ют в широких пределах. После выпускаплавки металл разливают в слиткимассой 1,06 т, Для сравнения выплавляют указанную сталь на тех же шихтовых материалах, по известному 10способу. Слитки прокатывают на блюФ уминге.Технологические варианты, результаты испытаний и выход годного метал ла при прокатке на блюминге приведеныв таблице.фЮлЮ л Э Ц о а 1 Ц о о оС 1л( о о о Фо Э 1 х Ц о 1 х г, о о о Е 4111111СС Э л х сх хоц сц аФ М Э ацц Э Гс 1 о Б л Э а о о оо Э р(СЧлВ Юл сса ф л ЮЧ сс Юл(Ф 1 х о 1 х о о о Е О лЗаказ 2874/24 Тираж 540 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, М(-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная, 4 По данным таблицы видно, что предлагаемый способ раскисления и модифицирования нержавеющей стали приводит к снижению содержания кислорода, повышению горячей пластичности металла, 5 увеличению выхода годного при прокате, 1 Экономический эффект от применения предлагаемого способа для раскисления и модифицирования стали ОЯХ 20 Н 9 Г 7 Т путем повышения выхода годного на первом переделе на 6-77 составит 812000 руб. в год