Способ раскисления низколегированных сталей

Способ раскисления низколегированных сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Севетскик

Сециалистическик

Республик

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий

{ЩУДК669.046 55 (088.8) Опубликовано 07.0283. Бюллетень М 5

Дата опубликования описания 07.02. 83

A.À.Ðûìèêîâ, В.Л.Жук, Н.A.Ìàíÿê, И.И.Борнац й, Г.И.Ковалев, A.È.Kîíäðàòþê и В.Г.Осипов

° °

% ;

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени! политехнический институт ° 1 (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54 ) СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к черной ме таллургии, а именно к раскислению низколегированных сталей.

Качество стали определяется, в основном, количеством, формой, размерами и типом иеметеллических включений . Для снижения содержания окисных включений, охрупчивающих сталь, жидкий металл раскисляют определенным количеством элементов - раскислителей. Некоторые расккслителк-являются одновременно к нитридообразующкми элементами, приводящими к образованию в металле устойчивых нитридов. К таким элементам относятся прежде всего алюминий и .титан. В ряде конструкционных сталей за счет образования -мелкодисперсных нитридов удается обеспечить понижение чувствительности к росту зерна при нагреве, повышение ударной вязкости и снижение температуры перехода металла в хрупкое состояние. Однако положитель.ное влияние нитридов на качество стали проявляется только при определенных для данной марки концентрациях нитридообразующих элементов. Подбор, оптимальных концентраций нитридообразующих элементов для сталей осуществляется, в основном, эмпирически.

Известен способ ориентировочной оценки, оптимальных концентраций нитридообразующих элементов в определенной марке стали, основанныйна термодинамическом расчете начала образования . нитридов в стальном

1О слитке в ц его кристаллизации и охлаждения. Способ расчетного определения концентраций обеспечивает нитркдное упрочнение стали, измель ченне зерна, повывение хладостойкос-. ти $1).

Недостатком известного способа является необходимость определения точных концентраций нитридообразующих и легнрующнх элементов в металле, что в процессе выплавки трудно осу-ществить. Кроме этого, для, получения положительного эффекта необходимо учитывать возможные побочные явления, такие как колебания состава стали и температуры, скорость кристаллизации и охлаждения слитка, его массу.

Наиболее близким.по технической сущности и получаеьым результатам является способ раскисления стали, включающий расплавление металла в

994568 печи, проведение рафинировочного периода, присадку во время выпуска в ковш алюминия, марганца, кремния и титана, причем присадка титана составляет 1,4-2,3 присадки алюминия. При оптямальных содержаниях титана в стали способ обеспечивает повышение сопротивления стали хрупкому разрушению, уменьшение величины зерна и загрязненности металла неметаллическими включениями (2) °

Однако указанное в способе отношение титана к алюминию не учитывает колебаний химического состава стали от плавки к плавке, что возможно в промышленных условиях, и тем более при переходе от одной марки стали к другой, когда происходит значительное изменение содержания элементов в металле.

Целью изобретения является повышение пластических свойств стали с содержанием углерода до 0,14%.

Для достижения поставленной цели согласно способу раскисления низко- 25 легированных сталей, включающему расплавление металла в печи, проведение рафинировочного периода, присадку во время выпуска в ковш алюминия, марганца, кремния и титана, титан при- 36 саживают в количестве, обеспечивающем отношение содержания углерода к титану, равным 2-9 в готовой стали.

Проведенными исследованиями уста» новлено, что более высоким комплек-, 35 сом механических свойств обладают низколегированные стали, содержание титана в которых меньше, чем содержание углерода в 2-9 раз..

Это можно объяснить тем, что при 4О таком отношении углерода и титана в металле выделяются не только нитриды титана, но H мелкодисперсные карбонитриды титана,. оказывающие положительное влияние на свойства 45 металла.

При исследовании механических свойств сталей, условно обозначенных A. Б, В и Г, раскисленных по различным вариантам, установлено, что положительный эффект достигается в том случае, когда соблюдается указанное соотношение углерода к титану (cM. таблицу).

Иэ таблицы следует, что даже если расход раскислителей при. отношении введенного количества титана к алюминию составляет 1;4-2,3,- поглощенная энергия разрушения A для ударных образцов с острым надрезом, испытанных при различных температу- 60 рах, не всегда зависит от отношения титана к алюминию (,плавка 1). Наблюдается йобратное явление, при котором эначенйя поглощенной энергйи разруше ния образцов высокие, несмотря на то ф5 что при раскислении отношение введенного количества титана к алюминию не равно 1,4-2,3 (плавки 4, 7 и 8).

Окончательное раскисление металла титаном, при котором отношение концентраций углерода к титану больше, чем 9, является недостаточным для раскисления, а также для образования карбонитридов титана в металле, что снижает механические свойства стали.

При отношении концентрации углерода к титану меньшем, чем 2, по границам зерен металла выделяются избыточные неметаллические фазы, что способствует охрупчиванию металла. Отмеченная корреляция между содержаниями углерода и титана в металле и свойствами металла наблюдается только в низколе гированных сталях с содержанием уг-лерода до 0,143. При переходе на другие марки стали явной зависимости между отношением С/Ti и свойствами не обнаружено.

Способ раскисления низколегированных сталей заключается в следующем.

Перед разливкой металл раскисляют металлическим марганцем в количестве 6,5-15,0 кг/т; ферросилицием (65%) 3,0-6,5 кг/т» алюминием 0,1

0,3 кг/т. Поскольку содержание утлерода в металле по ходу плавки всегда известно и легко определяется методом экспресс-анализа, титан вводят в металл в количестве, обеспечивающем отношение содержаний углерода к титану, равным 2-9. Количество титана, вводимого в металлическую ванну, обычно составляет 0,15

0,45 кг/т.

Опытные плавки низколегированных сталей с содержанием углерода до

0,14% проводят в 60 кг индукционной печи с разливкой металла в изложницы на 3 слитка сечением 80 и 80 мм массой по 17-18 кг. Металл раскисляют марганцем, ферросилицием, алюминием и перед выпуском после определения содержания углерода в металле титаном.. Недостающее количество титана вводят в ковш перед его наполнением. Варианты раскисления и химический состав сталей приведены в таблице. Слитки проковывают при 950

1000 С на прутки до сечения 18 18 мм

У из которых вырезают стандартные ударные образцы с острым надрезом для определения поглощенной энергии разрушения "А" при температурах О, -20, -40 С. Из приведенных данных следует, что при содержаниях титана в металле, при котором отношение

С/Ti составляет 2-9, предложенный режим раскисления обеспечивает улучшение качества металла.По сравнению с прототипом предлагаемое изобретение обеспечивает воэможность существенного повышения качества различных низколегированных

???:994568 сталей и возможность определения точного расхода титана и его экономию.

Расчет годового экономического . эффекта от производства продукции повыаенного .качества на основе изобретения определяется по формулет

Э (П-Е К )A<+ (3 -32 )А, где Э - годовой экономический эффект от производства продукцйи повьиаенного качества, руб.у

П прирост прибыли (П - П ) от реализации продукции повышенного качества (Пзприбыль от реализации нро дукцин повышенного ка- чества, П - прибыль ,от реализации продукции прежнего качества), руб;, K - удельные капитальные вложения -на производство новой продукции, руб.;Е - нормальный коэффициент

H эффективности (0,15);

А - годовой объем продукции повнненного качества, т

3 - приведенные затраты на раскисление стали титаном при производстве продукции .прежнего качества, руб

3 - приведенные-затраты на . раскисление стали титаном при производстве продукции повышенного качества, . руб °

В СССР в год выплавляется около

100 тыс. т судовых листовых. сталей.

Оптовая цена стали 09Г2 в среднем

S составляет 143 руб/т. При поставке листов более высокого качества оптовая цена составляет 161 руб/т. . Поскольку удельные капитальные вложения на производство стали повы10 венного качества не отличаются от прежних, то КО. Таким образом, (П - П„).й, 18 руб/т - 100000 т 3.800000 руб.

Стоимость отходов титана, используемых для раскисления стали составляет 211 руб/т. Расход титана для раскисления стали прежнего качества составляет в среднем 0,8 кг/т, 20 т.е.

3, 0,0008-100000 211 .16880 руб.

Для производства стали повыпенного качества расход титана составляет для стали с 0,1% углерода иэ соот-., 5 нсхаения $C j t (тг 5, fTi ) 0,О2а или 0,2 кг титана на тонну металла.С учетом угара титана .необходимо ввести 0,5 кг на тонну металла, т.е.

3 211 0,0005. 100000 10550 руб

Следовательно, 16880-10550

6330 руб, Таким образом, эконовайческий эф-. фект от производства вродукции повыаенного качества составляет Э

35 Эу+ Э 1800000 + 6330 1806330 руб.

994568

ill

Зс с

3

I

I б

I B ! о

3С 1 I

1ООО ! ьаах

3 Cl с

4Ч

Cl с

43Ъ с с

Ю Ч3 л

1

Э Cб

34ф I

Э4 I

3 ЦЕ» I

00 с о о с

М

44Ъ с Ф

44Ъ О с с

° «\ 4Ч

Э с

1gXO

34-43

00 с

44Ъ

433 с

4Ч

I» с с л ch! o,o

1 949

Эха

Э 0в!

t4I! 0330а

1 и ХЭ ! Ж Э

I ЦЦЭ

I 3 а

I 3» 03Ж бова

1 и аи

М 3

\ с

М М

4 о а с с

4Ч »Ф.л

М с

»3 л

Cl с

° 4

Ö3 М с с Ф о

° 4 «4

Л 43\ с

° Ф Ф

«4

Cl с

М л

40 О

М М о о с с о о!

I I

I «4 (»

° 3с

4Ч ь с о бс

4Ч

О с ь

447 о

D D с с о о

М

4Ч ь с

° В

4Ч

D с

CI (З

00 о

CI с о

° «4

«.4 ь

Cl ц, ) М о о о с о о о о с о

° Ф л о с .о

4Ч л о с о о

«4 о с о

Ф

1 — -1

1 I

I I

I 334 I

1 I

I I

I 1 -3

1 I

1 1

1 03

l

° 4

4Ч о с о ц1 М

4Ч»3 о о с ° о о

434

4Ч

Cl с

0Ъ сО

4Ч 4Ч о о с . с о о сР о с о

IO

Фф

D с о с и о о

О 00

° 4F М о о с с о о

Л4

М ь с

44Ъ

М 4 ) о о с с о о ф

° Ф о с о

° Ф

М о с о и

03 g о

Э

04

Д

«4 1

3»

4Ч с о

М с

М с о ф Ф

° 4 с с о о л

«Ф

\ о

4А

М с

Ю с о л

40 с о

МЪ

Cl ф Ю (Ч М

\ с л

1 I

I 1

I 1

I ! I

I

1 ! !

1 1

1 1

I I

1 I

I I

D с о

М л с о

ОЪ

D с о

° Ф

Л4 с

D о л 4 с с

О О л

4 с о

1

I ,1

1

Д

I

I

М 1

3«1

I I

l 1

1 б. 1

1 о 1

1 3 I

3 I I

1 I

3 1

1 1

11

I 1

1 1 ! о бhl I

I I

I

1

I ! о

I 3

О 1 . ф с с

М М 44Ъ

Ю

4Ч 43Ъ lA . 4A с с с \

4Ч »ф л ° 4

Ц> 4 »Ф с с с

3Ч 4Ч 4Ч

iA C3I 4 с с с

О Э 43 л

»3

CV о с о

М аА с .О Ф

3«« с

3 с о с о

CO й

9 994568 10

Формула изобретения

- Составитель С.Вакума

Редактор И.Еелемеш. ТехредИ.Гергель Корректор И.Коста

Заказ 570/8 Тираж 566. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета.С(;СР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ раскисления низколегированных сталей, включающий расплавление металла в печи, проведение рафинировочного периода, присадку во время выпуска в ковш алюминия, марганца, кремния и титана, о т л нч а ю шийся тем, что, с целью" повышения пластических свойств стали с содержанием углерода до 0,14Â .титан присаживают в количестве, обеспечивающем отнсшение содержания углерода к титану, равным 2-9 в готовой стали.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. "Известия ВУЗов. Черная металлургия", 1979, В 1, с. 42-51.

2. Авторское свидетельство СССР !

О В 572506, кл. С 21 С 7/06, 1976.