Способ выплавки быстрорежущих сталей

Способ выплавки быстрорежущих сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(61) Д<1!1О!Йительи<1е " я!1 т. РГ ид-8У

1 (5f) И. Кл.

С 21 C 5/52 ! 1

I (63 УДК 66

1 (22) 3am!IJ!e»O 0Я,07.76 (2t ) 2л85 3".0 /22 — 02 е 1113исееди11е11иеж ЗЙЙвкн АЯ

1 р< удар<(<лл к!!1,!!т yg к1

ССС1

l!O @ЮЛЯМ ИЗ !6plr 7

I4 OTI< PI;! 1"Я Й (Ж ) 11РИОРИ ТЕХ

С311Р!я!1т<<1ВВ11

r j 1! а

Йят !1т тРТ ъ11ЧЙ!

1, . „.лаОЗЕ. (т!л!! ir, 1Г".— а!; т Г!С вЂ”, ттт

ЗапQpол<ский и«Дустриаль«ы!! и!т!< т«тут

11зобтзет"-,ние относится к ч НОЙ метау луогни а 11;.!е;!-;о к вы !лав!.е бЫC!pOOf l!r!r òEH л С-; аЛЕ (i!r<1бОГQ

ДУrãОВЫК 1! ИНДУКЦИОН... qlv П(т1а!<.

СГ!Особы выплавки пециальных ста лей с целью gлучшения их пласти -1«Ос

tH ПРЕДУСМаТРИВаЮТ ПРЕДБаРИТЕт!ЬНОЕ раскисление расплава алюми«1(ем перРд ,ВыпускОм плаВ(H с пОследующим мО

ДифИЦИРОВа«!лтЕМ С7 аЛИ СИЛ<тКО (аЛЬЦИЕМ

Ж

В ков

СТРЛЬ СПЛава Кальит!1Я (НапРИМЕР СИЛЛ— кокальция), затем металл подвергают

ЦтИРКУ11ЯЦИОННОМУ ВаКУУМИ ОваНИЮ ПЕремев!Ива11ию и быстрому эатвердеванию

I2E рекомендуется, чтобы силико- "@ кальЦий был В Виде порошка! котООый вводят с помо!щью газа-носителя на се1зедину ков<

КаК СВИНЕЦт ВИСМУТт СЕЛЕ«r СЕРат ТЕЛ

ЛУР И ДР, (3) НЛ!л COB!4=C" НО С адю-, ми„еM 1 r1 „,,ит1.-.м „-,л,, с-..„...-, Ы

;! -т Оат<ЕННОЕ В КГ На ОДНУ тО.;:НУ

piic!. !ан=!, составляет (J т . 25 — t),,0 r От

СОДЕРжа«;!Я КИСтдоело) а В МЕТ ЭЛЛЕ В МО11з е<" "H" ! способа1т Вь плавки бь1стр

11ЕжУ!

ПОСРЕДСТВОМ ВДУВа«ИЯ Кат<ьтйя и ВИДЕ пор 01.< О О б р а 3 -н ".*ых с пл а в с = к а1.! ь Ци я с

КР

ТИЛЛа!.!1:, Чlo HGIIOHÅÌH I-:О <тля бЫСТр0Гле!<<УШ; 1!(стаяв:" . т Так на! СОДЕРЖа НИЕ

; ЕМ«1 В ° OT"ОВОМ «тЕТ .1ЯЕ СОт"Лас«О

0 т1 iJЪ;.-,1!!Il!. !ИЕ ЦВЕ Гr!Ьт< МЕТаллов

1!р(,садка мета!1личес!<Огo кальция

В «оличестве 0, 25 — 6 „67 от содержа-!

111.- . кислорода В металле В !!Омент присадки кальция при температуре Вы!Ве о температуры ликвидуса на 13-/О < не обеспе ит необ:<одимой концентрации

ОСТИТОЧНОГ<т СОДЕРKBH!IH Кальц1ля В МЕ

Т аЛ!1 Е ПРИ У СЛОВ Или ВЬН1Л ав!(и B ОТ КРЫ

Т1тк Дзтвов! !К т Hll УК11т(Н НЬЬ< З т1ЕКТ РОПЕчах г>ас;(-,—., Кат1ЬЦИЯ В !1ОЕДЕЛая

0 00075 Kг/.т До 0,020 K. /ò при со вp.:Ê

655725 йем 0,0060 вес.Ъ не может обеспе чить длительного эффекта дегазации расплава парами кальция, так как

его количество рассчитано на максимальное усвоение расплавом и избыточная концентрация кальция при минимальном его расходе отсутствует, а при максимальном — имеется в незначительном количестве.

Известен также способ выплавки быстрорежущих сталей, заключающийся в том, что металл для повышения пластичности и увеличения выхода годногс непосредственно перед выпуском плавки при температуре 1560-1600 С раскисляют алюминием в количестве .0,3 кг/т при выплавке по заказам

ГОСТ 5952-63 и в количестве 0,5 кг/т при выплавке по техническим условиям

Р 14-1-318-72 и дополнительно на струю металла при выпуске плавки присаживают кусковой силикокальций в 20 количестве от 1,0 кг/т до 1,5 кг/т (5) ..

Однако присадка кускового алюминия в количестве 0,3-0,5 кг/т непосредственно перед выпуском плавки в ковш без соответствующей выдержки расплава с алюминием не обеспечивает достаточно полного удаления неметаллических включений и использование силикокальция как модификатора на струе выливаемого металла в количестве 1,0-1,5 кг/т в недостаточной степени улучшают пластичность быстрорежущих сталей. Это связано с тем, что содержание кальция в силикокальции составляет всего 15-18%, а концентрация кремния и стали ограничена

0,40%, т.е. максимальное количество кальция, которое может быть внесено силикокальцием, составляет около

0,20%, что явно недостаточно из-за 40 высокой, активности кальция.

Известен снособ выплавки быстрорежущих сталей, при котором за 3 мин до выпуска плавки в металл вводят алюминий в количестве 0,3 кг/т, при- 45 чем температура металла в ковше должна быть в пределах 1530-1600 С для быстрорежущих сталей типа Р6М5 и в пределах 1510-1540 С для быстрорежущих сталей, легированных кобальтом, Типа PGM5 К 5, Р9М4К8, Р12Ф2К8МЗ и др. (6) .

Однако в последнее время резко изменилась структура выплавки . быстрорежущих сталей. Вместо вольфрамосодержащих сталей получили широкое развитие молибденосодержащие стали, объем производства которых составляет в настоящее время более 80% от общего производства:быстрорежущих сталей в нашей стране. В связи с этим 60 наметился резкий дефицит ферромолибдена, вместо него начали. широко применять трехокись молибдена. Последняя присаживается в шихту и приводит к переокислению расплавленного метал- 65 ла и насыщению подины печи кислородом. Присадка алюминия за 3 мин до выпуска плавки в количестве 0,3 кг/т не обеспечивает получение рекомендуемого (0,020-0,0453) 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 1520 С ниже температуры выпуска с последующей выдержкой в печи в течение 4.-5мин, 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 алю- . миния 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 Р6М5 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 0,00633 в готовом сорте.

Остаточное содержание алюминия при этом составило 0,020Ъ. 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 0„0068 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/т

655725

40 не может обеспечить требуемое содержание остаточного алюминия в готовом сорте.

Рекомендуемые расходы алюминия или конечного раскисления стали в печи перед выпуском плавки, удовлетворяющие условиям наиболее полного удаления 5 кислорода из металла и наличия требуемого остаточного содержания алюминия, обосновываются следующими экспериментальными данными (см. табл. 1).

Как видно из таблицы, минимальный 10 и максимальный расход алюминия, обеспечивающий гарантированное количество остаточного алюминия в пределах

0,020- 0,045 вес.Ъ должен колебаться от 0,3 кг/т при выплавке переплавом отходов без применения окислителей до 0,8 кг/т при наличии в шихте

30 кг/т окалины быстрорежущей стали или трехокиси молибдена. Прямыми опытами в производственных условиях установлено, что крупные первичные включения продуктов раскисления стали алюминием, содержащие около 97% глинозема в течение первых 3-5 минут удаляются из жидкой стали, вынося с собой до 25Ъ кислорода, первоначально содержащегося в стали. Дальнейшая выдержка металла с алюминием перед выпуском плавки в ковш не рациональна. В связи с этим длительность выдержки в печи раскисленного алюминием 30 металла ограничена 3-5 мин.

Однако при относительно высокой общей чистоте стали (например, при содержании остаточного алюминия

0,045Ъ и концентрации кислорода 35

0,0040Ъ) быстрорежущая сталь не обладает еще высокой пластичностью в горячем состоянии и выход годного не повышается.Это связано с тем,что образующиеся в момент кристаллизации за счет уменьшения растворимости кислорода кристаллические остроугольные включения корунда или шпинели являются концентраторами напряжений и очагами разрушения металла в интервале температур ковки (1000-1200 С).

Остроугольные включения особенно опасны при приложении к заготовке больших мгновенных нагрузок, т.е. в условиях передела слитков быстрорежущих сталей на ковочных молотах. Лучшей формой включений в литой стали являются глобули, способные гасить возникающие в процессе деформации металла напряжения. Дальнейшее повышение пластичности быстрорежущей стали 55 может быть получено в результате комплексного раскисления алюминием с последующим модифицированием металлическим кальцием, который способен при определенной концентрации об- 60 разовывать округлые включения, взамен остроугольных, при этом существенно уменьшается трещиночувствительность в горячем состоянии.

Присадка металлического кальция в количестве от 1 до 2 кг/т рас65 плава позволила получить остаточное содержание кальция в металле от

0,0010 до 0,0014% при расходе алюминия 0,3 кг/т и 0,0020 и 0,0021% при расходе алюминия 0,8 кг/т соответственно. Ударная вязкость при этом увеличилась в 2,28 раза при температуре 1000 С и в 2,7 раза при 1150 С в результате этого выход годного повысился после ультразвукового конт- роля и сдачи годного металла с 61,6% до 69,8%. Аналогичные повышения выхода годного наблюдаются при первом и втором переделах. Изменения ударной вязкости кручения и выхода годного от количества присаживаемого кальция приведены в табл. 2 и 3.

На заводе Днепроспецсталь в

СПЦ-1 в промышленных условиях при выплавке быстрорежущих сталей Р6М5, P6N5K5 Р9М4К8, Р12Ф2К8МЗ и др. методом переплава .отходов в основных дуговых электропечах емкостью 19 т проведены промышленные испытания предлагаемого способа выплавки быстрорежущих сталей. Проведено 46 плавок быстрорежущей стали Р6М5 нормальной производительности и опробовано на труднодеформируемых марках стали повышенной производительности (6 плавок P6N5K5, 2 плавки Р9М4К8, 1 плавка Р12ФЗ). В качестве шихты испольэовали отходы быстрорежущих сталей из передельных цехов, углеродистые отходы и ферросплавы. Необходимое количество 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 до 0,8 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 60Ъ 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 уда7 7у

T а л H Ц а 1

;те» <. тт,"3 <-r <(-.. <ст::< т "..;НО»,". r."i< p(:,. ." . н н а11к)минI-,"я к кислорода

В и и;(ут <т (.,;;- т тз(ты<;;т(тт1 <тз(-, . <л т pi; i< -2 t з,-т в нов<<т< r"i" 11 Qт

i! o I(а 3 а т :.:.i I H

0<3 j От.т

0<8 мет < I JU!p . Ъ:

IPp li Ь, Пу .< О!„; т1 1(твк11

J<. 2 т<е7уеГ1<1ав

rj <т О «, ., отходов

О,G078 () т <70 3

0,0068

С< „(}053

0,0062

0,0040

Ц Кот:11п

COrР т <1

Стте.п<. .II 1 = у да,т piIИ". к1т слоро<1а

0 0,0

0,О45 т/ Ы<1Ла В К а C Окалниой g ко11ичестт ве 20 кг/т

7(ОНцЕЙтра(тцд КИСЛОрот(а

0,0095

0 0074

0,-0075

0,0093

0,0086

G..0046

0 О!98 пРред Выпуcком плавки

В К О В <<1 Е

В ("..QP f PО

0,035

0,0!!i

ПРНт,Р 2(<т(:ЛОРО1(а ;а С 1<В Г ЬЬ: Д i !i!

HHU в количеств;- О, 1-0 . 8 кг/т пттн

3 — 5-;,1т;т(у тj!rgjj Вь(дер>1(к<е перел .:; I!j! ВО2,т, а Zа r Е21 т(ооц<1ОН11(.,iH ВВОД 2<(. т:! —:J

КО1 Q 1 ; <<Л f!IIII — H(1ТЕНСИВ 11<у<Я < i::i т << g Р <тт ж1-:(кого металл=..:во Время дива.

77<т<ИМ(- т(ЕНИЕ М(тат(Л11<т(тскО!"rj < àëü(< т„ т длн раскисления металл;; В ко;II!.." Ноз-ВОЛИЛО Стти ВИТЬ Т . "тнь-Оа .22 У =, .!!!У<сj((а т 0

C « тлИ На 1 . 20 C 7àò(Кан ВО В1ЗЕ2

ОКИСЛРНИЯ ЕГO ВЬ<П--rj(IP f ="и бoj!HIIIOP K т" ли -xr

jjHR мета1т1<а В 1(ojj!riP 21е(зе11 р.=j=jfr

8 результате примРнения мета11ли "

j <тЕ(".К От О К

glinj>jI..= Я тв:-1КОСТ т, (. т(H Р6 45 В 11. - . ттво-Ва(т(- ТЕМ(тЕ;р(тту(р КОBi(r, 1.000, .00 С 7 и

ДQ 2, 98 т; (М, CM IP

77<(10— 2,0;". BO3pocJ!O <111СЛ<о

Образца до р<азр<ушени:-I.

«JJ! < r«IiI(1HrIP пла(1 i; H н но(. f H бе.. ст(>О D - .т((У1<1Ет((I ал(т В 1 OÐH.<ò- -.I

B G. т О 2- rl Or< birr < т H H 10 тт r!" т т т, . „O r; <1, :т:;-,:

Ваннтг-ти .1-1< Oi -:ВКИ,, «О, У< В,т ..-т °,Еп.. а.

ПЕС< ттЕ З (ттr } f (<ОР Тт т<т т <т <-" » Н, QCТTа т ОтУНО C<тттîР4 анИЕ а(1<О<11(ЦЦFI

В СОРТЕ,. т

Степень ъдаленкт1 кислО<7уо17<зт з

Д„-. 1 ате<<1НОЕ CОДЕР :„- IIH@;I,т(1(22.(

<7 :; .(r j:=<,(!ХОВ ГOII;;<"

:: ) О ri;,! I I jej !

В< ко т За,-оfOH«,И В<Зарос С 69 r

ДО 7 3, 5"-: . Уу<В плннялся вь1ход годного

П((Па 1Е l Oтовс<ГО,, z адна И уЛ2 тра

П КМ< НЕНК и ПРРДЛОтт<.=Н НО11 T СХНОЧО т"BH

ГЗПС<КИСЛЕНКЯ И r!OBEAH!!PI<КЯ ПЛаСТИЧНОСТИ л .ть < па ут<1ттнь(21КЛ1т(ь 11отери год(того 2<(ст талла В Обрезь и повысилась произВ..".тт<.т;.22тЬ, .1ОСТЬ К- - Н .-.

ОНО11О т 400 р. lб/т и псвь енин Внхо.;. -<1ir!,";Hi!

iOpÌHpÚ = 21Ы1(2<арОК ".;ТаЛЕИ fàê !Õ КаК ..т 1 <1т 3 p jr! « .8 и ттт 77(т11<тттЕ 1Я 655725

Продолжение таблицы 1

Расход алюминия, кг/т

Показат,3 0,5 0,8

Концентрация кислорода в металле, Ъ

0,012

0,023

0,010

Таблица2

Изменение величины ударной вязкости и кручения для стали Р6М5 в интервале температур 1000-1200 С в зависимости от расхода кальция

A/ ударная вязкость, кгм/см

1,31 1,40 1,25 1,43 1,32

1,81 2,00 2у09 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 по трем плавкам при всех расход кальция отдельно и не менее трех определений по каждой температуре.

Т а блица 3

Изменение выхода годного стали P6N5 при,,переделе. слитков на заготовку на нятитонных молотах в зависимости от расхода кальция

61,6

67,04

76,9

1,0

65,8

69,3

79,1

67,9

71,9

79,5

80,5

1,5

69,8

73,5

2,0 перед выпуском плавки в ковше в сорте

Степень удаления кислорода, В

Остаточное содержание алюминия в сорте, Ъ

В/Выплавка с окалиной в количестве 30 кг/т

0,0103 0,0108 0,0101

0,0090 0,0086 0,0075

0,0071 0,0058 0,0047

31 46 53,5

655725

Таблица4

Количество отходов, Ъ

70 50

100

Количество окалины или трехокиси молибдена, кг/т 0

10 15 22 30

Формула изобретения

Составитель Л. Веревкина

Редактор Е. Братчикова Техред Л.Алферова Корректор О. БиЛак

Заказ 1459/21 Тираж 652 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент р,г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ выплавки быстрорежущих ,сталей, включающий рафинирование металла в печи, предварительное рас кисление алюминием с последующим введением в ковш металлического кальция, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности быстрорежущей стали в интервале температур

1000-1200 С и увеличения выхода годного металла, алюминий в количестве

0,5-0.,8 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- 30 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 одной третьей части ковша.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шульте Ю.A. Электрометаллургия стального литья, М., Металлургия, 1970, с. 160-161.

2. Патент Японии 9 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 завода Днепроспецсталь, 1973, с. 315-322.

6. Сборник технологических инструкций по выплавке стали в основ-. ных дуговых печах завода Электросталь ..; 1973, с. 34.