Способ получения стальных слитков

Способ получения стальных слитков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(1 1) 835609

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Салналнстнческнх

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.06.77 (21) 2495696/22-02 (51) М. Кл.

В 22D 7/00 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.06,81. Бюллетень № 21 (45) Дата опубликования описания 07.06.81 (53) УДК 621.746.5 (088.8) 1

Г. П. Ким, В. Н. Панферов, В. Н. Романов и С. К Айтипов

Всесоюзный научно-исследовательский и проектиы инстцтуттехнологии химического и нефтяного аппаратостреения= =

М (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧ Е Н ИЯ СТАЛЬНЫХ СЛИТКОВ

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано,при изготовлении стальных отливок.

Известно введение .в струю металла порошкообразного раскислителя, например 5 алюминия в определенном скоростном режиме (1).

Недостатком этого способа является то, что он применим только для ки пящей стали, требует для осуществления воздушного 10 потока, что является дополнительным техническим усложнением. Кроме этого, способ неприменим для изготовления фасонных отливок, так как кипящая сталь может быть использована только,для слитков. 15

Наиболее близким техническим решением из известных является способ получения стальных слитков, включающий введение в сталь алюминия и порошка на основе железа в количестве 0,5 — 2,5 вес. % от веса 20 заливаемой стали (2).

Недостатком этого способа является то, что невозможно осуществить значительное измельчение структуры и применение смеси порошков сложно .по производственным 25 причинам, из-за необходимости;производить дополнительные операции по дозированию и смешиванию разных порошков, а также из-за необходимости иметь специальное оборудование для этого. Перечисленное 30 производит к усложнению и удорожанию производства.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение высоких механических свойств отливок за счет измельчения структуры стали.

Эта цель достигается тем, что порошок вводят окисленным с содержанием связанного кислорода 0,3 — 2,8 вес. %.

Механизм улучшения прочностных характеристик отливок за счет измельчения структуры литой стали по предложенному способу объясняется следующим образом.

Вводимый, вместе с порошком на железной основе кислород, растворяясь в жидкой стали, увеличивает содержание .кислорода в ней сверх минимального (равновесного) .

По закону действующих масс это сразу же приводит к началу реакции окисления алюминия, находящегося в стали.

2 (А1) +3(О) — А4О,.

Реакция будет идти до минимального (равновесного) содержания кислород в ста-. ли. Частицы свежеобразованной окиси алюминия, имея наиболее близкие, параметры кристаллической решетки к железу, служат затравками при последующей кристаллизации металла отливки в литейной форме.

835609

Структура литой стали при этом получается более мелкозернистая не только из-за перехлаждения порошком на железной основе жидкой стали, но и за счет зарождения многочисленных центров кристаллизации на свежеобразованных поверхностях

А1 0з, к тому же образующиеся окислы алюминия исключительно дисперсны, что еще более способствует измельчению структуры стали. При этом, являясь центрами:кристаллизации, частицы А1 0з расположены внутри кристаллов, а не по границам, где они наиболее вредны, обеспечивая, даже при повышенном уровне загрязненности, улучшение механических характеристик сплава.

Положительный эффект — измельчение зерен литой стали — обеспечивается только при соблюдении предлагаемого способа.

Например, образованные ранее, в период плавки и раскисления, окислы А1гО частично всплывают в шлак, а оставшаяся их часть к моменту заливки форм успевает покрыться сорбентами (газы, шлак, неметаллические включения), теряя после этого способность быть центрами зарождения .кристаллов. Таким образом только появление свежеобразованных дисперсных частиц А1 0з именно в процессе заливки стали в литейные формы при одновременных локальных переохлаждениях жидкого металла порошком на железной основе максимально обеспечивают получение мелкозернистой структуры литой стали в отливках.

Операцию связывания кислорода в порошке на железной основе (окисление) можно осуществить несколькими вариантами: кислород до нужных пределов может быть связан с поверхностью свежеобразованного порошка при выдержке его на воздухе в течение 60 — 90 суток прн нормальной температуре; кислород до нужных пределов может быть связан нагревом .порошка до температуры 500 С и выдержкой

2 — 8 ч (в зависимости от атмосферы, материала порошка и т. д.), нагрев можно производить в печах, .в пламени горелок, причем, эта операция совмещается с удалением влаги; связь кислорода до нужных пределов с порошком может быть осуществлена при нормальной температуре с,помощью окисления последнего окислителями, например водным раствором шестивалентного хрома, марганцевокислого калия ит.д.,наконец, связь кислорода с,порошком может быть осуществлена комбинацией варианта

Ш и II или III и 1.

Контроль количества кислорода в;порошке осуществляется по результатам химического анализа.

Определенное содержание алюминия в стали достигается его добавкой в жидкий металл в плавильной печи или при сливе стали в разливочный ковш в количестве

25 зо

55 бо

4

0,9 — 2,5 sec. /, в зависимости от усвояемости алюминия (температуры, технологии введения и др.) .

Пределы содержания кислорода в:порошке и алюминия в стали определяются следующими соображениями.

Нижний предел кислорода (0,3 /ц) в порошке обусловлен минимально необходимой концентрацией кислорода в жидкой стали. Верхний предел содержания кислорода в порошке (2,8 / вес) ограничен необходимостью обеспечения качества, получаемых отливок, так как избыток .пересыщения кислородом стали приводит к дефекту отливок .по газовым раковинам.

Нижний предел содержания избыточного металлического алюминия в стали, до заливки форм определен равным 0,03 вес. /ц, это количество необходимо для связи минимального количества кислорода, вносимого порошкам для полного раскисления стали.

Верхний предел алюминия определен необходимостью связи кислорода по верхнему пределу, а также максимально допустимым его количеством в стали для предотвращения образования сульфидов III рода.

Пример осуществления способа.

Сталь в электропечи в период рафинирования первоначально раскисляют через шлак, затем (по общепринятой технологии) производят глубинное раскисление марганцем и кремнием. При сливе в ковш дают

0,9 — 1,2 кг алюминия на 1 т жидкой стали в зависимости от содержания кислорода в стали:перед сливом, определенное статистически по результатам проб на химический анализ предыдущих плавок. Затем, предварительно прокаленный в,камерной печи при

400 — 500 С в течение 2-х ч железный порошок зернистостью 0,1 — 2,0 мм с содержанием кислорода 1,0 — 1,5 вес. / (по данным химического анализа) подают в струю жидкой стали в количестве 1,5 вес. / от веса разливаемой по формам стали.

Образованные при окислении алюминия окислы при кристаллизации в форме, охлажденной порошком стали, способствуют резкому измельчению ее структуры.

Использование данного способа при получении отливок позволило повысить механические свойства, например, пластичность, за счет измельчения и выравнивания ino сечению структуры литой стали.

Формула изобретения

Способ получения стальных слитков, включающий введение в сталь алюминия и порошка на основе железа в количестве

0,5 — 2,5 вес. / от веса заливаемой стали, отличающийся тем, что, с целью обеспечения высоких механических свойств отливок за счет измельчения структуры, порошок вводят окисленным с содержанием связанного кислорода 0,3 — 2,8 вес. /, 835609

Составитель И. Журина

Редактор Н. Тимонина

Техред И. Заболотнова

Корректор В. Нам

Заказ 1147I 6 Изд. № 409 Тираж 869 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании № 1313662, кл. В 37, 1969.

2. Журнал «Сталь» № 12, 1973, с. 1114.