Способ выплавки легированных сталей и сплавов

Способ выплавки легированных сталей и сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ÄÄSUÄÄ 1640176 А 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГЬ 6ЛИН (g1)g С 21 С 5/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО из06РЕтениям и ОтнРытиям

ПРИ П<НТ СССР

<с Og Q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / -: ;:::,.;. :- :

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ЛЕГИРОВАННЫХ

СТАЛКЙ И СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к выплавке сталей и сплавов в дуговых печах ° Целью изобретения является стабилизация заданного химического состава аэотсодержащей стали. После плаврасплава на 300-500 С выше температуры ликвидуса и затем по охлаждео нию до температуры на 50-150 С вьппе температуры ликвидуса выпуск в ковш и разливку по изложницам.

Изобретение относится к металлургии, в частности к выплавке сталей и сплавов в дуговых печах, и может быть использовано при выплавке азотсодержащих высоколегированных хромоникель-марганцовистых сталей.

Ступенчатое охлаждение расплава до указанной температуры через каждые

50+5 С смесью азотированного и низкоуглеродистого феррохромов, взятых в отношении 0,5-1,2 в количестве, численно равном

Целью изобретения является стабилизация заданного химического состава а з от с од ержащей с т али .

При осуществлении способа после расплавления шихты проводят нагрев (21) 464 2447/02 (22) 15.12.88 (46) 07.04.91. Бюл. Р 13 (21) Научно-производственное объединеиие по технологии машиностроения

"ЦНИИТМАШ" (72) В.Г.Дюбанов, И.А.Свитенко, Я.H.Êóíàêoâ, О.В.Иванова, С.А.Иодковский, В.С.Дуб, В.P.Сулягин, В.И.Александрович, М,Ю.Соболев и В.П.Рукавец (53) 669.0465 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н - 621735, кл, С 21 С 5/52, 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 768821, кл. С 21 С 5/52, 1978.

2 ления шнхты и нагрева расплава на

300-500 С выше температуры ликвидуса проводят его охлаждение до температуры на 50-150 С выше температуры ликвидуса ступенчато с интервалом 50+5 С смесью азотированного и низкоуглеродистого феррохрома при их отношении О, 5-1, 2 в количестве

g = ДТ(4000-t 2000)J И, где ДТ— превьппение температуры металла над о температурой ликвидуса, С, 4000-!

2000 — коэффициенты, установленные экспериментально, М вЂ” количество выплавляемого металла, т. Продолжительность выдержки на каждой ступени охлаждения составляет t = 15— (0,7-1,5) - вЂ, мин, где 0 — сум1 мар ное колич ест во смеси, введенной на предЫцущих ступенях охлаждения,т, 15 и 0,7-1,5 — коэффициенты, установленные экспериментально. В результате обеспечивается стабилизация содержания в металле азота при сохранении пластичности. 2 табл.

1640176

4000 - 12000 и с выдержкой на каждой ступени, чисl. пенно равной t = 15 — (0,7-1,5) обеспечивает оптимальную растворимость азота в расплаве при температуре каждой ступени, что в конечном счете обеспечивает получение требуе- !О мого по марке количества азота в готовом.металле.

При охлаждении металла с величиной ступени менее, чем 50ф5 С, растворимость азота увеличивается незна- 15 чнтельпо и условия для усвоения азота расплавом не улучшаются. Охлаждение металла с величиной ступени боо лее, чем 50+5 С, приводит к локальному значительному переохлаждению 20 расплава в месте ввода смеси феррохрбмов из-за ограниченной теплопроводности жидкого металла. Локальное переохлаждение замедляет протекание диффузионных процессов распределения 25 азота по всему.обьему расплава и, как следствие, его потерям в атмосферу печи в резульrare местных превышений пределов растворимости азота, что не обеспечивает заданное содержа-30 ние азота в металле.

Применение смеси азотированного и низкогулеродистого феррохромов при их отношении, меньшем, чем 0,5, не.рационально TBK как приводит к затягиванию процесса насыщения расплава азотом до заданного химического состава по этому элементу. Это ведет к неконтролируемым потерям азота в атмосферу печи и к непопада- 40 нпю в тр еб уемый химич еский состав металла по азоту.

Применение смеси с. отношением компонентов, большим 1,2, не приводит к улучшению усвоения азота рас- 45 плавом, так как в зоне растворения ферросплавов не создается достаточное rIepecbmieIfIIe по хрому, чтобы способствовать облегчению перехода азота из ферросплава в металл.

Отношение, определяющее время выдержки, установлено экспериментально.

При этом при коэффициенте, меньшем

0 7, выдержка металла слишком продолжительна, что приводит к непопаданию

55 в заданный химический состав стали по азоту из-за неконтролируемых потерь азота из металла особенно в зоне горения электрических дуг, где имеется значительный (до 3500 К) локальный перегрев металла . При этой температуре растворимость азота в высокохромистом расплаве стремится к нулю, чт<. и является причиной удаления его из стали.

При коэффициенте больше 1,5 продолжительность выдержки неэффективна с точки зрения удаления неметаллических включений, так как оксиды, образовавшиеся в результате присадки в металл упомянутой смеси за счет взаимодействия хрома и растворенного в ме .алле кислорода, »е успевают всплыть и эмульгироваться шлаком.

Это приводит к снижению технологической пластичности металла.

Отношение для определения количества вводимого в расплав ферросплава также установлено экспериментально

При коэффициенте меньше 4000 в сталь вводится избыточное количество ферросплавов, приводящее к созданию в металле больших температурных градиентов, вызывающих неравномерное распределение азота по объему расплава, следствием чего является образование трещин при обработке давлением.

При коэффициенте больше 12000 присадка неэффективна с точки зрения легирования металла азотом, т.е, не обеспечивается требуемый состав металла по азоту.

Смесь азотированного и низкоуглеродистого феррохрома имеет комнатную температуру. Азотированные материалы не прокаливают во избежание неконтролируемых потерь азота в них.

В целях обеспечения стабильности усвоения азота сталью температуру материалов смеси поддерживают в пределах 50-350 С ° При указанных температурах смеси ферросплавов потери азота из нее несущественны, что способствует достижению поставленной цели — получение азотированной стали заданного состава.

Пример. Предлагаемым способом выплавляют сталь марки

05Х16Н10АГМБ в 5-тонной электродуговой печи. Сталь содержит 0,25-0,201 азота, Шихтовку, подготовку материалов, завалку и плавление металла производят по действующей технологии °

После наводки рафинировочного шпака и его раскисления порошками алюминия и ферросилиция металл нагревают до 1700 С (TÄÄI,z = 1400 С, т.е. выше о температуры плавления па 300 С) .

16401 76 6

= 0,125 т. После охлаждения металла до 1600+5 С осуществляют выдержку, продолжительность которой равна

11,36 мин. !

Аналогично способ осуществляют и далее. Вводят порцию упомянутой смеси в количестве (1 = 0,100 т и при охлаждении металла до 1550+5 С осуществляют выдержку t = 12,33 мин.

Затем вводят следующую порцию смеси Q = 0,075 т и при охлаждении металла до 1500 С (т.е. на 100 С выше температуры ликвидуса) осуществляют выдержку t = 12,78 мин.

После этой выдержки металл выпускают в ковш и разливают по изложницам.

Кроме того, проводят выплавку стали и при граничных значениях предлагаемых параметров с введением в металл смеси азотированного феррохрома с низкоуглеродистым феррохромом в отношении О, 5 и 1,2. Ro всех описанных случаях дефектов металла не обнаружено.

Предлагаемый способ осуществляют также и за пределами предлагаемых количественных признаков, при этом

30 в металле не обеспечивается требуемое содержание азота. Результаты исследования металла приведены в табл. 1 и 2. Технологическую пластичность металла оценивают по коэффициенту ковкости (К ).

35 Согласно этому критерию при К меньше 0,1 сталь не куется, прп К р = — 0,1-3 ковкость низкая, а при К,, =

3,1-8,0 ковкость удовлетворитель7.

40 ная (К вЂ” ). 6 кг с /мм

Анализ результатов показывает преимущество предлагаемой технологии выплавки коррозионно-стойкого азотсодержащего высоколегированного

45 металла по сравнению с известной: обеспечивается требуемое содержание в металле азота при сохранении удовлетворительной пластичности (крите7 рий KDBKor- TH oKGIro 4 кгсбмм

Затем начинают ступенчатое охлаждение, для чего в металл вводят смесь азотировапного феррохрома

ФХН600А с низколуглеродистым феррохромом ФХ002 в отношении 0,8 в количестве, определяемом из приведенного соотношения, = О, 150 m (количество выплавляемого металла 5 т).

После охлаждения металла до

1650+5ОС осуществляют выдержку, продолжительность которой определяют из приведенного соотношения, 8,33 мин.

Температура применяемой смеси в о данном примере составляет 20 С.

Необходимые перепады температур в реальном ходе плавки на конкретном сталеплавильном агрегате легко достигаются указанным количеством смеси ферросплавов (с учетом при необходимости регулировок температуры за счет электрического режима). Проведенные расчеты носят оценочный о характер, их точность +5 С.

Снижение температуры металла смесью ферросплавов во время выдержки за счет охлаждения не превышает о указанного интервала +5 С. В случае выхода температуры за допустимые значения проводится ее коррекция введением электрической мощности

Тепло химических реакций (реакции растворения ферросплавов в металле) учтено в общих тепловых потерях при проведении экспериментальных пла вок .

При выплавке легированных азотированных сталей с содержанием азота от 0,05 до 0,207. используют азотированный феррохром с содержанием азота от 4 до 6Х. При выплавке стали с повышенным содержанием азота применяют азотированный феррохром с содержанием в нем азота 6-8,57 ° Усвоение азота входит в показатели качества, приведенные в табл. 1.

Наг изменения температур, равный

- 50+5 С, выбран с таким расчетом, чтобы при введении смеси азотированного и низкоуглеродистого феррохрома (0,5-1,2) содержание хрома и получаемая на каждом шаге температура не превышали предела растворимости азота, что способствует наиболее полному усвоению введенного азота и достижению поставленной цели.

Затем вводят следующую порцию упомянутой смеси в количестве Q

Формула изобретения

Способ выплавки легированных сталей и сплавов, включающий плавг ение

55 шихты и нагрев расплава «а 300500 С выше температуры ликвидуса и о его охлаждение, в том числе ферро16401 76

4000-12000 — коэффициенты, установленные экспериментально, М вЂ” количество выплав5 ленного металла, м, при этом. продолжительность t выдержки на каждой ступени охлаждения определяют по следующей зависимости:

15 — (О, 7-1, 5)

1 где,у О

Q = $5T (4000-12000), М, 15 где ()Т риментально.

Таблица 1

Способ выплавки

Ловя аэотированного феррохрома в смеси кг

Лоля пиэкоуглероднстого феррохрома я смеси, кг

Отношение массовой доли аэотнрованиого феррохрома к массовой доли ннзкоуглеродистого феррохрома я смеси

Общее коллКачество металла честно смеси, кг

Известный

0,4

Предлагаемый 42,8

107,г

150

50,0

66 ° 8

75,0 ег,о

84,6

ioo,о

83,2

75,0

68, О 65>4

2 з

0,5

0,8

i,о

1,г

1,3

150 !

15о

150

89>3

0,4

35,7

iг5

41,6

55,6

62,5

68,г

70,6

9

1О

11

0,5

О,е

1,О

1,2

1,3 125

1ã5

125

83,4

69,4

62 ° 5

56,8

54,4

28,6

0,4

71,4

1ОО

1З

1ОО

ioo

1ОО

1ОО

iO0

66,6

55,6

50,0

44,5

43,5

0,5

0,8

i,o >

1,3

33,4

44,4

50,0

55,5

56,5

14

16

17

0,4

53,6

21,4

0,5 о,е

1,О

1,2

i,3

7 ч

> 5

50,0

41,7

37,5

34,2

32,6

25,0

37,5

40,8

42;4

21

22 гэ

24 сплавами, до температуры на 50-150 С выше температуры ликвидуса, выдержку и выпуск металла из печи, о т л ич а ю шийся тем, что, с цепью стабилизации заданного химического состава азотсодержащей стали, охлаждение ведут ступенчато с интервалом (50+5) С смесью азотированного и низкоуглеродистого феррохрома при их отношении 0,5-1,2 в количестве Qe определяемом по формуле — превь нение температуры металла над температурой ликвио дуса, С, — суммарное количество смеси, введенной на предыдущих ступенях охлаждения, т, 15 и 0,7-1,5 — коэффициен ы, установленные экспе-.

Ile обеспечивается требуемое содержание азота в металле (N

" 0,1Х, К9 5,0)

Не обеспечивается требуекГое содержание азота в металле (И»

О, 150; Ку 4,5)

Дефекты не обнаружены (И» О ° ЭХ;

К7 4,0) Не обеспечивается требуемое содержанпе азота в металле (N

0,15Х; K>l> 4,5)

Не обеспечивается требуемое содержание азота в металле (N »

= 0,0812, К 4,5)

Дефекты не обнаружены (N » 0,35Х °

K9I= 3,7) Не обеспечивается требуемое содержание азота в металле (N »

О, 1Х; К9, 4,0)

Не обеспечивается требуемое содержание азота в металле (И

О 17. К>,>» 4 Э) Дефекты не обнаружены (И » 0,29Х, К = 3,9) lie обеспечивается требуемое содержание азота в металле (N

О, 137; К = 4,1)

lie обеспечйеается требуемое со;ll>ржание азота в металле (И

0,15Х, К<, = 4>3) Дефекты не обнаружены (И * 0,37Х, i;„,= З,8) lie обеспечивается требуемое сод>ржание азота в металле (И

0,092; К„» 5,2) 1640176!

Таблица

Качество металла

Этапы окламПревышение нагрева мегалла илп температурой ликвилуса, О

Нагрев металла, С

Т< мпература ликвилуса, 0 .;посей пыплавки пения металла, С

Известный

2

Предлагаемый

Не обеспечивается требуемое лервание азота в металле (t!

0092;К>=55) 300

500

1400

1900 соПрием отсугствуег

То ве

Не обеспечивается требуемое лерюание азота в металле (Н

О, 152,,K = 4,2) 1600, 1 550;

1500

200

1400

1600

1650;

1550; I70O;

1600, 1500

1800;

1700;

1600;

19 00;

1800;

1700;

2000;

1900;

1ЯОО; !

700;

1600;

1500

14 00

300

1700

Дефекты не пбпаруапнл1 (N

0,292, К 3,8) 1750;

1650;

1550;

1800

400

1400

1850;

1750;

165О;

500

1400

1900

1400

Не обеспечивается требуемое лервание азота в металле (Н

ОOSX К 59) 19 50;

1850;

1750;

1650;

1550;

600

2000 соСоставитель Н.Попов

Техред М.Дидык

Корректор С.ЧеРни

Редактор И.Дербак

Заказ 998 Тираж 403 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГК11Т СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óêãoðîä, ул . Гагарина, 101