способ легирования стали серой

Формула изобретения

1. Способ легирования стали серой, включающий выплавку и выпуск металла в ковш, ввод в ковш раскислителей и шлакообразующих, доводку металла по химическому составу, ввод в ковш оболочковой порошковой проволоки с наполнителем в виде смеси серосодержащего материала и вещества-стабилизатора, продувку металла инертным газом, отличающийся тем, что в качестве вещества-стабилизатора применяют алюминий, и/или ферросилиций, и/или силикомарганец, а проволоку вводят после завершения всех операций по раскислению и доводке по химическому составу металла в количестве (1300 - 1500) N/M кг на 1 т стали, где N - требуемый прирост содержания серы в готовой стали в % по массе, M - доля серы в серосодержащем материале в % по массе, со следующим соотношением компонентов в смеси, % по массе:

Серосодержащий материал - 94 - 96

Вещество-стабилизатор - 4 - 6

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве серосодержащего материала используют серу, и/или сернистое железо, и/или серный колчедан.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству сталей, легированных серой для повышения обрабатываемости их резанием.

Известен способ легирования серой автоматных сталей путем присадки в ковш серы кусками в 50 мм - Краткий справочник металлурга. М., 1960. "Металлургиздат", с. 114-115 (1).

Недостатками известного способа (1) являются значительный угар серы при вводе в металл разливочного ковша (до 30%), выделение в атмосферу цеха вредного газа - сернистого ангидрида (диоксида серы) SO ухудшающего условия, нестабильность химического состава плавок по содержанию серы в стали.

Известна также технология производства стали, включающая микролегирование ее серой в пределах 0,020-0,040% путем присадки серного колчедана при вакуумировании металла на порционном вакууматоре, продувку расплава порошком силикокальция СК30, или введение в него эквивалентного количества порошковой проволоки с наполнителем из силикокальция. Смотри - Сталь, 1985, N 9, с.49 (2).

Недостатком технологии (2) является существенное снижение содержания серы в металле после его вакуумирования и обработки силикокальцием за счет взаимодействия с основным шлаком и футеровкой. Это вызывает необходимость содержания серы в металле до заданных пределов присадкой дополнительных количеств серного колчедана, что увеличивает расход материала и ухудшает экологию.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к предлагаемому способу является получение содержания серы в автономных сталях в пределах 0,02-0,05% по технологии, предусматривающей последовательную обработку металла порошковой проволокой с наполнителями из силикокальция и серосодержащего вещества и обеспечивающей глобуляризацию неметаллических включений в стали с повышенным содержанием соли. Смотри - Технологические способы обработки жидкой стали порошковой проволокой. А.П.Шкирмонтов, О.В.Курагин, С.Б.Долбилов и др. "Черметинформация", М., 1990. Обзорная информация. Выпуск 2. С. 13-14. (3).

Недостатками известного способа (3) являются значительный разброс содержаний серы в готовой стали; нестабильность усвоения металлом серы, вводимой порошковой проволокой с данным составом наполнителя; отклонение содержания серы в отдельных плавках от заданных пределов.

Предлагаемое изобретение устраняет указанные недостатки. Это достигается тем, что при производстве легированной серой стали, включающем выплавку и выпуск металла в ковш, ввод в ковш раскислителей и шлакообразующих, доводку металла по химическому составу, ввод в ковш оболочковой порошковой проволоки с наполнителем в виде смеси серосодержащего материала и вещества-стабилизатора, продувку металла инертным газом, в качестве вещества-стабилизатора применяют алюминий, и/или ферросилиций, и/или силикомарганец, а проволоку вводят после завершения всех операций по раскислению и доводке по химическому составу металла в количестве (1300-3500) N/M кг на 1 т стали, где N - требуемый прирост содержания серы в готовой стали в % по массе; M - доля серы в серосодержащем материале в % по массе со следующим соотношением компонентов в смеси в % по массе: серосодержащий материал 94-96, вещество-стабилизатор 4-6. В качестве серосодержащего материала используют серу, и/или сернистое железо, и/или серный колчедан. Вещества-стабилизаторы, вводимые в металл в смеси с серосодержащим материалом после его раскисления, в том числе и силикокальцием, способствуют образованию сульфидных включений второго и третьего типа по Симсу и Далю, улучшающих обрабатываемость стали резанием. Предлагаемый способ легирования стали серой позволяет выплавлять сталь с нормированными узкими пределами содержания серы в металле, обеспечивающими высокие скорости обработки на металлорежущих станках; снижать угар серы при введении в жидкую сталь серосодержащих веществ; уменьшить вредные выделения сернистых газов в атмосферу; экономить сырье и материалы. Введение строго дозированных добавок серы в сталь является важной предпосылкой для улучшения ее обрабатываемости. Наряду с этим степень эффективности влияния серы на процесс резания определяется не только базовым составом стали, но и условиями ее выплавки, раскисления и последующих переделов, влияющих на состав и морфологию формирующихся сернистых соединений. Сера обладает высокой химической активностью и образует сернистые соединения - сульфиды с большинством элементов периодической системы. Сталь является многокомпонентной системой, поэтому в ней сульфиды могут иметь различные составы и свойства. В структуре конструкционных сталей, используемых для изготовления деталей методом обработки на металлорежущих стенках, чаще всего сера в стали находится в виде сульфидов марганца и железа, оксисульфидов, выделяющихся по границам зерен и улучшающих режимы резания металла. Нормирование содержания серы в отдельных марках стали в пределах 0,015-0,035% и 0,020-0,040% позволяет устанавливать оптимальные режимы резания и автоматизировать процессы обработки деталей на поточных линиях.

Проверка предложенного способа легирования стали серой проведена на лабораторных и промышленных плавках. Для лабораторных плавок использовали порошковую проволоку диаметром 11 мм с наполнителями: элементарная сера; серный колчедан; смесь серного колчедана (95%) и алюминия (5%). Легирование стали, содержащей, % : 0,045 C; 0,24 Si; 0,30 Mn; 0,006 P; 0,008 S, осуществляли на одной плавке, последовательно вводя в расплав порошковые проволоки с серой, серным колчеданом и серным колчеданом с алюминием. Результаты легирования металла лабораторных плавок серой из порошковой проволоки (ПП) приведены в табл.1. По сравнению с другими вариантами ввод в металл порошковой проволоки со смесью серного колчедана и алюминия в качестве стабилизатора сопровождался меньшим бурлением расплава и незначительным выделением газа. Этот вариант технологии опробован в условиях производства электросталеплавильного цеха ОАО "Оскольский электроматаллургический комбинат".

Порошковую проволоку с наполнителем из серного колчедана (для сравнения) и смеси серного колчедана и алюминия вводили тайбаппаратом в жидкую сталь массой 150 т в разливочном ковше, установленном на агрегате печь-ковш, после завершения всех операций по раскислению (в том числе силикокальцием) и доводке химического состава металла в количестве (1300-3500) N/M кг на тонну стали. Результаты легирования металла промышленных плавок серой из порошковой проволоки приведены в табл.2. Из приведенного видны преимущества заявляемого способа легирования металла серой из порошковой проволоки с наполнителем, содержащим серный колчедан в количестве 95% и вещество-стабилизатор - алюминий - 5%. Уровень усвоения серы металлом на плавках 1 и 2, обработанных ПП по заявляемому способу, равный соответственно 50,0 и 37,5% выше усвоения серы на плавках 3 и 4 (26,2 и 11,6%), легированных по известному способу при одинаковом исходном содержании серы. Заявляемый способ обеспечил получение заданного содержания серы.