Способ получения ванадийсодержащей стали

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9 С 21 С 5 52 ОБРЕТЕ ОПИС ЬСТВУ МУ СВИД АВТО дят 40-60 р этой лигатур мого содержа стали, а ост туры вводят СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ)22) 21. 01. 831461 07.05.84. Бюл, Р 1772) Л.А.Смирнов, Ф.С.Раковский, В.Ю.Дешин, Л.И.Берштейн, Л.М.Аксельрод, Б,Н.Ларионов и Л.П.Житова 71 Уральский научно-исследовательский институт черных металлов и Уральский вагоностроительный завод 53) 669.18.046,5 088,8)561 1, Авторское свидетельство СССР Р 665003, кл, С 21 С 5/52, 1979.2. Киселев А.А. и др. Применение комплексных Ферросплавов при выплавке стали в мартеновских печах. - Сб. "Теория и практика получения и применения комплексных ферросплавов". Материалы научно-технической конференции. Тбилиси, 1974, с.213.)54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ, включающий расплавление шихты, предварительное раскисление, легирование ванадием, Ферросиликованадиевой лигатурой и окончательное раскисление стали, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения потерь ванадия снижения брака металла и повышения егомеханических свойств, предварительное раскисление, легирование ванадием и окончательное раскислениестали проводят одной Ферросиликованадиевой лигатурой, содержащей 3045 кремния при отношении в ней ванадия и кремния 0,2-0,5, при этомв печь за 15-20 мин до выпуска вво- щ счетного количества на получение требуеия ванадия в готовой вшуюся часть этой лиг ковш.Изобретение относится к чернойметаллургии, конкретнее к производству качественных ванадийсодержащих,сталей в мартеновских и электродуговых печах,Известен способ получения ванадийсодержащей стали с использованиемванадиеного металлоотсева Г 1 .Недостатком укаэанного способа, является очень высокий угар ванадия(до 501 при использовании для производства мартеновской стали и невысокие механические свойства готового металла.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту к 15изобретению является способ получе,ния нанадийсодержащей стали, включающий расплавление шихты, предварительное раскисление, легированиеванадием, Ферросиликованадиевой лигатурой, содержащей 10-13 Д и 7-148 отношение ванадия к кремнию0,7-1,91 и окончательное раскисление стали.использование такой лигатуры позволяет повысить механические свойства стали, снизить потери ванадия 2).Известный способ обладает рядомнедостатков, особенно пригленительно к выплавке специальных сталей,например 12 Х 1 МФ, для производствакотельной заготовки:высокое содержание н ферросиликованадиевой лигатуре железа 165)не позволяет вводить эту лигатурув ковш в количествах, обеспечивающих необходимое содержание ванадиян стали(до 20 кг/т 1, из-за значительного снижения температуры металла,даже введение половины расчетного количества лигатуры в ковш приводит к необходимости перегрева металла н печи на 15-20 , что недо"опустимо для спецсталей, так как прцэтом в поверхностном слое слиткаобразуются газовые пузыри, 45при разливке плавок часто происходит образование "настылей" в ковше,что затрудняет разливку и увеличивает брак металла,механические свойства стали, по Олученной с использованием указаннойлигатуры, ниже, чем с феррованадием, при этом имеет место повышеннаязагрязненность оксидными включениями, в 40 случаев балл по оксидамвыше допустимого 4,5-5,01 против20 при использовании Ферронанадия,потери ванадия в случае введенияполовины расчетного количества лигатуры в мартеновскую печь достигают 20-25. 60Целью изобретения является умень шение потерь ванадия, снижение брака металла и повышение его механичеа ких свойств, о 5 Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу получениянанадийсодержащей стали, включающему .Расплавление шихты, предварительное раскисление, легирование ванадием, ферросиликованадиевой лигатурой, и окончательное раскисление стали, предварительное раскисление, легирование ванадием и окончательноераскисление стали проводят однойферросиликованадиевой лигатурой, содеРжащей 30-45 кремния при отношении н ней ванадия и кремния 0,2-0,5,при этом в печь за 15-20 мин до выпуска вводят 40-60 расчетного количестна этой лигатуры на получениетребуемого содержания ванадия в готовой стали, а оставшуюся часть этойлигатуры вводят в ковш.Предлагаемый способ получения нанадийсодержащей стали имеет следующие преимущества по сравнению с известным:1. Суммарный угар ванадия н ковшеи в печи не превышает 10 за счетналичия в лигатуре большого количества кремния, находящегося не толькон механическом контакте, но н вхимических соединениях с ванадиеми тем самым предохраняющего его отокисления,2. Тепловой эффект растворения лигатуры в жидкой стали благодаря высокому содержанию кремния близокк нулю, н результате чего появляется возможность до 60 ее вводитьв ковш до 15 кг/т стали 1.При этом достигается минимальный, угар ванадия - 8 и незначительное снижение температуры металла в ковше.3, Снизился на 40-50 брак металла, образующийся за счет его вынужденного перегрева в печи или переохлаждения в ковше, и получается металл с более высокими механическими свойствами например, ударная вязкость возрастает на 10 .4. Повысилась технологичность процесса, так как предварительное раскисление, легирование ванадием и окончательное раскисление металла проводят одним и тем же материалом ф железованадийкремниевой лигатурой, При этом .исключается применение ферросилиция, силикомарганца и др., необходима только добавка Ферромарганца и Флюсов. Лигатура, применяемая в предлагаемом способе, содержит ванадий и кремний.в таком количестве, что при введении с ее помощью 0,08-0,20 ванадия н сталь одновременно получается 0,12-0,60 кремния н готовом металле. При получении наиболее массовых марок сталей, содержащих до 0,12 ванадия, при использовании лигатуры по пред30 лагаемому способу в них получаетсядо 0,40 кремния, что соответствуеттребованиям ГОСТов (например,ГОСТ 977-75),Плавку по предлагаемому способупроводят следующим образом.5Расплавление шихты, окислительныйпериод,. наведение шлака производится как в известном способе.В печь за 15-20 мин до выпускаметалла вводят железокремнийванадиевую лигатуру, содержащую 30-45кремния при отношении в ней ванадияи кремния 0,2-0,5, из расчета получения 40-60 заданного содержанияванадия (например, 0,05, при базовом содержании ванадия в лигатуре8 это.составляет 6,25 кг на 1 т стали или 940 кг на 150 т планки . Одновременно происходит и предварительное раскисление металла, так как 20вместе с лигатурой вводится около2 кг кремния на 1 т стали, что обеспечивает с учетом угара около 0,15его содержания в стали. За 15-20 минлигатуРа успевает Расплавиться причем более 80 ванадия переходит вметалл, а.около 40 кремния окисляеФся и переходит в шлак, уменьшаяконцентрацию кислорода в металлеи предохраняя ванадий от окисления.Если ввести лигатуру раньше, чемза 20 мин, например за 25-30 мин,то предварительно раскисленный металл в течение 10 мин подвергаетсяокислительному действию факела, чтоприводит к увеличению угара ванадияи кремния, Введение лигатуры позднее, чем за 15 мин до выпуска непозволяет ей расплавиться и раствориться в металле, что в свою очередьприводит к увеличению потерь ванадия и удорожанию плавки,В ковш перед выпуском стали присаживают оставшееся расчетное количество этой лигатуры (в общем случае 5 - 15 кг/т стали) . При этом . 45дополнительно вводИтся 0,04-0.,12ванадия (угар менее 5) и 0,15-0,40кремния (угар около 10), Количество лигатуры рассчитывается исходяиэ марки стали и заданного содержания ванадия и кремния. Соотношение этих компонентов в лигатуре(0,2 - 0,5) удовлетворяет большинству литейных и деформируемых конструкционных сталей и некоторым 55спецсталям,Количество кремния в лигатурепо предлагаемому способу выплавкиванадийсодержащей стали, а такжесоотношение ванадий/кремний и способвведения лигатуры установлены опытным путем при следующих условиях:1. Менее 30 кремния в лигатурене обеспечивает близкого к нулютеплового эффекта растворения ее в стали, что приводит к переохлажцению металла в ковше и, как следствие, к повышенному браку и снижению механических свойств, Приэтом повышается угар ванадия в печи.2. Более 45 кремния приводитк повышенному его содержанию в металле (более 0,6), что являетсябраковочным признаком для большинства сталей3Отношение ванадий/кремний=0,2соответствует получению литейных ванадийсодержащих сталей, в которыхконцентрация ванадия составляет0,08-0,12, а кремния - 0,4-0,6.Если это отношение меньше чем 0,2,то содержание кремния в металле пре.высит допустимые пределы,4. Отношение ванадий/кремний=0,5соответствует получению конструкционных и некоторых спецсталей, содержание кремния в которых не превышает 0,4, Если это соотношениебольше чем 0,5, то возникает н обхо.димость дополнительной присадкиферросилиция, а также повышаетсяугар ванадия в печи,5. Присадка в печь менее 40 расчетного количества лигатуры приводит к необходимости значительныхприсадок ее в ковш, что привоцитк заметному понижению температурыметалла.и, как следствие, к повышенному браку и снижению уровня механических свойств стали.6. Присадка в печь более 60 лигатуры приводит к повышенному угару ванадия, так как угар ванадияв печи достигает 15, а в ковшеменее 5.П р и м е р . По предлагаемомуи известному способам получения ванадийсодержащей стали проведены лабораторные исследования, а такжеполупроиьыленные плавки стали 20 Г 1 ФЛв 0,5 т-ной дуговой электропечи.В процессе исследований контролировали расход и дозировку лигатуры, ее состав, содержание ванадияи кремния в готовой стали и угарэтих .элементов.Готовую сталь разливали в изложниць. на слитки цилиндрической йормы массой по 200 кг, атакже заливалн трейовидные пробыпо ГОСТ 977-74 для изготовления образцов на механические испытания,В слитках проверяли загрязненностьоксидными включениями (балл включений) . Браковочным признаком служилбалл включений 5 и более. Впоследствии проведены механические испытания образцов стали на прочность,пластичность и ударную вязкостьпри комнатной температуре. Все результаты исследований приведены втаблице.1090727 Состав лигатуры, мас. Количество лигатурц,кг/тстали они ение темпе- атуСпособ получе ния ва надийсодер жащей стали Ва- ри- ант Осталное(мь,Т 1,СаМк,ССгА 1,С) Ч Ре Рад Дановко Всего Дано в печь(Мп,1,Са,8,Сг,1,С) Всего Дановковш ано в ечь( ниже нижнего предела), впечь -30 лига,0 9,4 13,4 35туры10 70 лигатуры впечьвыше верхнего предела 9,1 3,9 13,0 35 8 46 11 0 б 8 4 б 11 0 3 4,75 4,75 9,5 35 12 41 12,0 2 12,Лигатуру ввели за 17 мин до вы- пуска 4,75 4,75 9,5 35 12 41 12,0 2 13 Лигатуруввели за 10 мин до вы- пуска 4,75 4,75 9,5 35 12 41 ,12,0 2. Способ получе ния ва надий- содержащей ,стали 11 Все насреднем уровне,лигатуруввели за 25 мин до выпус- ка Продолжение таблицы12 1090727 Продолжение таблицы пособ олучеия ва- адий- одер- ащей Содержание вметалле,Ва ,ри ан ксидыхклюСЧ,Дж/м ени ИПа Ван дия ак 9 7/Б=0,23ниже нижнего пре 53 Брак 310 43 0,94 70 лигатуры впечь - выше верхнего пре-.дела 1,24 4 27 0,090 13 1 Все насреднем уровне, лигатуру ввели за 25 миндо выпус- ка 52 1,22 33 4 370 26 0,099 12 Лигатурввели з 17 мин до вы- пуска 0,32 0,105 5 1,38 26 3 Лигатуру ввели эа 10 ми до выпус ка 2 4 8 4 60 Оф 22 Ог 098 14 дела), в печь - 30лигатуры 0,39 0,095 1 Как видно из таблицы, угар ва-,надия в плавках по предлагаемому способу в 2 раза меньше, чем в плав ках по известному 8 и 16 соответственно) . При увеличении и уменьшений доли лигатуры, вводимой в печь, за предлагаемые пределы менее 40 и более 60) угар ванадия возрастает до 11-13. Брак отливок по оксидным включениям по предлагаемому способу выплавки ниже в среднем на 20,чем по известному способу. Снижение в лигатуре отношения ЧБ 60 до 0,15 приводит к увеличению брака по кремнию (вариант 81, а увеличение количества лигатуры, вводи-. мой в ковш, выше 60 приводит к переохлаждению металла в ковше и 65 Механические свойства увеличецию брака по оксидным включениям вариант 91. Понижение температуры металла в ковше при введении лигатуры по предлагаемому способу не превышает 5 в то время как по известному способу составляет в среднем 15 . Механические свойства стали, полученной по предлагаемому способу, выше, чем по известному (прочность выше в среднем на 7, относительное удлинение - на 15, относительное сжатие - на 10, ударная вязкость .при 20 С - на 9), Уменьшение отношения 7/Б до 0,15 и увеличение количества лигатуры, вводимой в ковш, до 70 варианты 8 и 91 приводитЗаказ 3016/23 Тираж 540 Подписное ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патентф, г, Ужгород, ул. Пректная, 4 к резкому снижению уровня механических свойств.Экономический эФфект от применения предлагаемого способа выплавки ванадийсодержащей стали за счет снижения брака и себестоимости сталиориентировочно составит 3,64 руб.на тонну ванадийсодержацей стали.