способ раскисления и микролегирования стали

Формула изобретения

Способ раскисления и микролегирования стали, включающий ввод в металл кремния, марганца, алюминия и микролегирующих добавок, отличающийся тем, что в качестве микролегирующих добавок в металл вводят ниобий, титан и цирконий, при этом микролегирующие добавки вводят одновременно с частью потребного количества алюминия после присадки кремния и марганца при соблюдения отношения Nb к (Ti, Zr, Al) 1,0 - 2,5, после чего производят окончательное раскисление алюминием.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к технологии производства микролегированых сталей.

Известен способ производства ниобийсодержащей стали [1], согласно которому комплексную ниобийсодержащую лигатуру вводят на дно ковша, а металлический алюминий присаживают в процессе заполнения ковша жидким металлом до 2/3 его высоты. Способ направлен на повышение жидкотекучести и снижение свободной линейной усадки стали. Но вследствие того, что лигатура должна растворяться в нераскисленном металле, такой способ приводит к повышенному угару ниобия и других компонентов лигатуры. Возможна также потеря части лигатуры в виде нерастворившихся кусков, остающихся на дне ковша.

Известен способ раскисления и микролегирования низколегированной малоуглеродистой стали [2]. Способ позволяет определить расчетным путем минимальное количество ниобия, требующегося для микролегирования с целью обеспечения повышенной ударной вязкости стали. Недостаток способа заключается в том, что в нем не даны технологические параметры, обеспечивающие снижение угара ниобия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ микролегирования и модифицирования стали массового назначения, согласно которому ввод микролегирующих материалов осуществляется после присадки и усвоения всех легирующих раскислителей [3] . Такая технология должна способствовать снижению угара циркония, церия, ниобия, титана, ванадия и др. микродобавок. Однако при позднем вводе этих элементов снижения угара может не произойти в результате увеличения содержания кислорода в металле в процессе выпуска. Ввод этих микродобавок в спокойный металл может также привести к потерям из-за неполного их расплавления (растворения) в ковше.

Поставлена задача создать способ раскисления и микролегиования стали, обеспечивающий повышение комплекса ее механических свойств при одновременном снижении угара микродобавок, в частности ниобия.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе раскисления и микролегирования стали, включающем ввод в металл кремния, марганца, алюминия и микролегирующих добавок, ниобий, титан и цирконий вводят одновременно с частью потребного количества алюминия после присадки кремния и марганца при соблюдении соотношения Nb : (Ti, Zr, Al) = 1,0 - 2,5, после чего производят окончательное раскисление металла алюминием.

Сущность заявляемого способа раскисления и микролегирования заключается в том, что после раскисления кремнием и марганцем в металл одновременно вводят потребное для микролегирования количество ниобия, а также титан, цирконий и часть алюминия, исходя из соотношения Nb : (Ti, Zr, Al) = 1,0 - 2,5, а затем производят присадку остальной части алюминия, требующегося для окончательного раскисления стали заданной марки.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения и прототипа показывает, что предлагаемый способ раскисления и микролегирования стали отличается от прототипа тем, что микродобавки вводятся на более ранней стадии в недораскисленный металл и одновременно с частью алюминия при соблюдении соотношения Nb : (Ti, Zr, Al) = 1,0 - 2,5, после чего проводится окончательное раскисление оставшимся количеством алюминия. Такая технология приводит к снижению потерь микродобавок при раскислении, а в результате комплексного микролегирования ниобием, титаном и цирконием значительно повышается уровень механических свойств стали. Таким образом данное техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков, предлагаемых в заявляемом решении, по их функциональному назначению. Таким образом предлагаемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемые параметры технологии установлены экспериментальным путем. Найденное решение применимо для малоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей, так как известно, что микролегирование ниобием высокоуглеродистых сталей малоэффективно. Выбранное содержание ниобия в сталях в количестве 0,02 - 0,05% объясняется тем, что заметное влияние малых добавок ниобия на прочностные свойства проявляется при его вводе > 0,01%, а максимальный эффект достигается при 0,05% [4].

Опытные плавки стали 12ГС проведены в двухванной печи садкой 2х250 т с раскислением и легированием в ковше. Начиная с наполнения ковша на 1/5 высоты в металл присаживали марганец и кремний в виде силикомарганца и ферросилиция из расчета получения заданного содержания марганца и кремния в готовой стали, затем ферросплавы, содержащие ниобий, титан, цирконий, а также часть алюминия. Последним вводили оставшийся алюминий при общем расходе алюминия 1 кг/т стали. Плавку-прототип раскисляли следующим образом. Ферросплавы, содержащие ниобий, цирконий, титан присаживали после ввода всего потребного количества марганца, кремния и алюминия. Металл всех плавок был прокатан на лист толщиной 10 мм. Результаты опытных плавок приведены в таблице.

Приведенные в таблице данные показывают, что соблюдение технологии по предлагаемому способу раскисления и микролегирования стали позволяет значительно снизить угар ниобия и получить оптимальный комплекс механических свойств проката.