Способ производства низкофосфористой стали

Способ производства низкофосфористой стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»»678074

Союз СоветскихСоцмалмстмческмх

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено29,04.77 (23) 2480287/22-О2 с присоединением заявки № (51) М. Кл.

С 21 С 5/52

Гавударстввкхьй комвтвт

СССР кв двлам хэобрвтвнвй в OTKpbtTNN (23) Приоритет -, I

Опубликовано05.08.79.Бюллетень № 29 (53) УДК 669.046 (088.8) Дата опубликования описания 08.08.79

О. В. Курнушко, Н. П. Лякишев, В. М. Ермолов, Н. А. Баранов, Ф. М. Воробьев н В. С. Гудков (72} Авторм изооретення (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОФОСФОРИСТОЙ .СТАЛИ

Изобретение относятся к черной металлургнн, к производству легированных сталей, в частности к выплавке углеродистой высокомарганцовнстой стали

Г 13Л.

Одной нз основных вредных примесей в стели, определяюшнх уровень механических свойств готового металла, например ударную вязкость прн температуо рах от +20 С до -40 С, является фосфор.

Наиболее сложным в технологии производства легнрованных сталей является получение ннзкофосфорнстой маргакповнстой стали, особенно ннзкоуглероднстой н углеродистой, содержащей от $,5 до 16% марганца, так как в сталь при легнрованни марганцем после окнслення фосфора вносится основное количество фосфора с марганцевыми сплавамн, содержашимн от 0,2 до 0,45% Р, вводимыми в конце плавки нлн прн легнрова нни металла в ковше. Например, прн производстве стали .Г13Л ферромарганцем вносится 70-80% всего содержашегося в ней фосфора, н ГОСТ 7370-76 регламентнрует верхний предел концентрации, етой вредной примеси 0,09%.

Необходимость повышения механнческнх свойств марганцовнстых сталей, особенно трубной 17Г2АФ, высокомарганцовнстой Г1ЗЛ требует разрабс гкн технологнн выплавки сталн с содержанием фосфора 0,01-0,03%, поскольку только прн втнх концентрациях возможно повышенне ударной вязкости н нзносостойкостн, особенно прн мннусовых температурах.

Известно, что в стали Г13Л фосфор одновременно снижает пластичность, ударную вязкость примерно на 3 кгм/см, относительное удлннение на 1% н предел прочности на 1 кг/мм (1).

Известен способ получении сталн с ннзкнм содержанием фосфора за счет введення & металл дефссфорируюшей смеси из извести, окислителя и кокснка(2).

Известный способ не позволяет получать в конце окнслительного периода содержаНие фосфора в металле порядка

678074 3

0,0034 ; при легировании стали ерромарганцем концентрация фосфора возрастает до 0Ä04,05%, вследствие чего готовый "металл не удовлетворяет требованиям ТУ по механическим свойствам.

Кроме тогс при введении смеси наблюдается загрязнение металла металлическими включениями.

Известен способ выплавки высокомарганцовистой стали с ведением плавки на ниэкофосфористом ферромарганце (3).

Однако и этот способ не позволяет легировать сталь одновременно марганцем и кремнием и сопряжен с высоким угаром марганца вследствие низкого содержания в сплаве кремния и высокого

" " марГанц&.

Кроме того, легирование стали ферромарганцем с концентрацией кремния 139о характеризуется повышенным переходом фосфора в сталь и необходимостью легирования стали ферромарганцем и тричетыре приема.

Наиболее близким к изобретению является спосоГ выплавки высокомарганцовистой стали в дуговой электропечи с основной футеровкой и заливкой в шихту силикомарганца в количестве 3-6% от веса ших ты 4 .

Снижение содержания фосфора в стали достигается путем использования определенного состава шихты, куда входит высоколегированный лом до 60-759о, нелигированный лом 10-30%, силикомарганец (Р-,0,2%) 3-6% и известняк металлургический до 57.

Технологию выплавки и процесс ведут следуюшим образом. На низ завалочной корзины нагружают половину .стальной стружки, далее известняк и легированные отходы, затем в печь задают нелегированный стальной лом и силикомарганец. Плавление ведут форсированно с использованием полной мошности печног.о трансформатора. К концу плавления наводят шлак, присаживают известняк, плавиковый шпат и молотый ферросилиций, Процесс рафинирования осушествлякт под белым или серым шлаком, а доводку металла по химическому составу ведут силикомарганцем и ферромарганцем.

Однако этот способ не обеспечивает снижения содержания фосфора менее 0,09%

Иелью изобретения является"снйжение содержания фосфора в готовом металле, повышение механических свойств при опновременном легировании стали марганцам и кремнием, что обеспечивает умень4 шение угара марганца и более высокую ! степень раскисления шлака.

Эта .цель достигается тем, что сталь легируют марганцевым сплавом с отношением концентрации фосфора к марганцу (Р/Мп) равным 0,000 0-0,00065 и кремния к марганцу (5с/Мл) равным

0,025-0, 15 в количестве 4-18% от веса металлошихты, и раскисление ме10 талла ведут под основным шлаком, содержашим 0,025-0, 15% Р О, на шлак эа 15-25 мин до вь|пуска вводят углеродистый восстановитель плотностью 2,3Ъ

3„2 г/см- в количестве 20-50% от веса раскислительной смеси.

Легирование стали весьма чистым по содержанию вредных примесей (0,020Ä04% Р и 0,02-0,039 S) марганцевым сплавом, содержашим 3-12% S> и

65-67% Nn. и имеюшим более низкую температуру плавления, чем ферромаро ганеи (на 50-90 С), при указанном соотноШении концентраций фосфора и кремний к марганцу устраняет необхо25 димость дефосфорации металла путем промежуточного скачивания шлака и введения в металл деформируюших смесей, сокрашает продолжительность плавки и повьпиает усвоение марганца. Отходы

30 низкофосфористой стали используют при производстве марганцовистой стали, в результате чего повышается сквозное использование ведушего элемента (Мп.).

Образуюшийся в результате наведения

ЗБ раскислительной смеси шлак основностью

1.,8-3,5, содержаший 0,025-0, 159о Р О, и металл перед выпуском раскисляют актив ированным углеродистым восстановителем плотностью 2,3-3,2 г/см, равной

40 плотности шлака, что позволяет снизить содержание закиси марганца в шлаке с

5-6 4 до 1-2%, и закиси железа до 0,51,0%. Соответственно уменьшается содержание кислорода и неметаллических включений в готовом металле.

Ниже приведены примеры осушествления предлагаемого способа.

Пример 1. После расплавления металлошихты в электропечи и окисления углерода до концентраций 0,15% и фосфора 0,027 путем введения в нагретую металлическую ванну железной руды и

I извести, окачивают окислительный шлак

Металл раскисляют ферромарганцем и ферросилицием из расчета получения

0,4% Ма и 0,2%Ж Затем вводят основ ной шлак, и задают раскнслительную смесь в количестве 17 от веса металла.

67 С 074

После обраъ вания жидкоподвижного шпака основностью 2,2 металл пегируют в два приема мар . анцег,ым сплавом с отношение Р/Мп. 0,0004 и S - /Мв О, 046, содержашим 76, 1% Мп, --3,5%, 0,030%

Р, 0,02% 5, Копичестг пегируюшего сплава составляет 8% от веса шихты.

Затем на расплав задают раскиспитепьную смесь, в состав которой вводяг активированный углеродистый восстановитель плотностью 2,9 г/см .

Это мероприятие позволяет сократить продолжительность раскиспения на 15 мин и уменьшить количество шпака. После снижения содержания закиси марганца в шлаке до 2,5% и закиси железа до 1,2% о нагретый до температуры 14 90 С металла в составе: 1, 2% С 1 3 1% Мп

1, 1% 3» 0,03% Р и 0,01% 5 выпускают в нагретый ковш.

Пример 2; После расплавления метаппошихты в электропечи и окисления углерода до концентрации О, 17% и фос-., форе 0,01",4 скачивают окислительный шлак, -25

-а металл раскиспяют сплавом, содержашим

65% Мп, 12% В»-, 0,02% Р, 3,6% С иэ расчета получения в металле 0,5% Mri u

0,15% S»., Затем наводят основной шлак и задают раскиспительную смесь в копи-. зо честве 0,8% от веса металла. После образования жидкоподвижного шпака основностью 2,5 метачп пегируют в два приема марганцевым сплавом с отношением

Р/Мп-0,00031 и Й /M»»-O, 15 в количестве 15% от веса шихты, Затем на рас35 ппав наводят раскиспитепьную смесь из извести, ферросилиция и углеродистого

З восстановителя плотностью 3, 1 г/см .

После снижения в шлаке концентрации

4О

МпО до 1,5% и достижения температуры о расплава 1510 С металл сливают в ковш, Состав металла отвечает требованиям технических условий по содержанию в нем марганца и кремния. Концентрация фосфора составляет 0,029, что в три . раза ниже допустимого предела. Проведенный маКро- и микроструктурный анализ показывает снижение количества неметаллических включений в среднем на

20% по сравнению с серийными плавками.

Пример 3. Аналогичен примеру 1, . но после наведения жидкоподвижного шпака и предваритепьйого раскиспения

55 металл пегируют в один прием нагретым о до 700 С кремнемарганцевым сплавом, содержашим 65% Мп, 10% ».,4,5% См, имеюшим более низкую температуру ппав6 пения (1150 С). При этом содержание углерода в металле корректируют вводом активированного углеродистого восстановителя, Пример 4. Аналогичен примеру 2, но пегирование стали осуществляют жидким марганцевым сплавом в ковше. Отношение фосфора к марганцу составляет 0,0006 кремния к марганцу 0,145.

Разработанный способ производства низкофосфористой стали путем пегирования ее пекоппавкими марганецкремниевым сплавом с,весьма низким содержанием фосфора, имеюшим отношение кремния к марганцу, близкое к их отношению в готовом металле, обеспечивает одновременное пегирование стали марганцем и кремнием, получение высокомарганцовистой стали с содержанием фосфора 0,02-0,03% обладающей высокими эксплуатационными свойствами. Капример, сердечники, изготовленные из стали марки Г1ЗЛ, обладают износостойкостью при температуо о ре +20 С и -40 С в два раза выше, чем сердечники из стали, содержашей 0,08О, 03% P.

Предлагаемый способ выплавки позволяет уменьшить угар марганца на 12%, количество неметаплических включений на

15-20% за счет .глубокого раскиспения металла активированным углеродистым восстановителем, имеюшим плотность

2,3-3,2 г/см и позвопяюшим корректи;

3 ровать содержание углерода в стали по ходу плавки.

Внедрение в производство предлагаемого способа выплавки низкофосфористой стали дозволит сократить расход марганца и кремния, увеличить выход годного и использовать низкофосфористые марганцесодержашие отходы дпя получения пе- гированной стали методом переплава.

Формула изобретения

1. Способ производства ниэкофосфо- ристой стали, вкпючаюший расплавление шихтовых материалов, окисление примесей, раскиспение, легирование и выпуск металла в ковш, о т л и ч а ю ш и.йс. я тем, что„с цепью снижения, содерж& ниа фосфора в готовом металле, повыше - ния его м еханйческих свойств я од новрвмен- ного пегирования стали марганцем и кремнием, сталь легируют марганцевым сппа вом с отношением концентрации фосфора к марганцу Р/Ìà-0,06030-.0,00065 и

678074

Составитель Q. Чесноков

Редакжр В. Фельдман Техред М. Келемеш Корректор E. Лукач

Заказ 4504/16 Тираж 6 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проек тая, 4

7 кремния к марганцу М/Мп-0 025-0, 15 в количестве 4-18% от веса металлошихты, и раскнсленне металла ведут под основным шлаком, содержашим 0,0250-15< Р,05 .

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью более глубокого раскисления металла и снижения в стали неметаллйческих включений, на шлак за 15-25 мин до выпуска вводят углеродистый восстановитель плотностью

2,3-3,2 г/см в количестве 20-50% от веса раскислительной смеси.

Источники информации, принятые во внимание при експертизе

l. Шульге Ю. А. Хладностойкие стали.

-М., "Металлургия, 1970..

2. Патент чРГ l4 954606, кд. С 21C7/02, 21.05.58.

3, Авторское свидетельство СССР

М 269177, кл. С 21 С 5/52, 1967, 4 . Авторское свидетельство СССР

М 500242, at. С 21 С 5/52, 1976.