способ внепечной обработки стали
Классы МПК: | C21C7/00 Обработка расплавленных ферросплавов, например стали, не отнесенная к группам 1/00 C21C7/06 раскисление, например успокоение |
Автор(ы): | Феоктистов Юрий Васильевич (BY), Фоменко Александр Петрович (BY), Гуляев Михаил Павлович (BY), Фетисов Василий Павлович (BY), Квашнин Сергей Анатольевич (BY), Дюдкин Дмитрий Александрович (UA), Бать Юрий Израилевич (UA), Онищук Виталий Прохорович (UA), Кочевенко Иван Иванович (UA), Кушнарев Николай Николаевич (BY) |
Патентообладатель(и): | Белорусский металлургический завод (BY) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-08-20 публикация патента:
10.02.2000 |
Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способу внепечной обработки стали. Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении литейных и механических свойств стали за счет обеспечения возможности глобуляризации алюминатных и сульфидных включений и переводе твердого глинозема в жидкие (при температуре разливки) алюминаты кальция. Способ внепечной обработки стали включает раскисление стали алюминием, вводимым в расплав перед вводом кальцийсодержащих материалов (КМ). Расход КМ в пересчете на усвоенный металлом кальций с учетом содержания алюминия и серы в расплаве металла перед обработкой устанавливают по зависимости [Са] = (0,6...0,8)[0,003 - 0,04(0,017 - [Al])]%, при содержании серы в металле до 0,017% и по зависимости - [Са] = (0,6...0,8)[0,003 - 0,04([S] - 0,017)] - при содержании серы в металле 0,017 % и более, где [Са] - содержание кальция в металле, %, [Al] - содержание алюминия в металле, %, [S] - содержание серы в металле перед обработкой, %. В качестве кальцийсодержащих материалов используют силикокальций, который вводят в ковш в виде порошковой проволоки. 2 з.п.ф-лы.
Формула изобретения
1. Способ внепечной обработки стали, включающий раскисление стали алюминием, последующий ввод в нее кальцийсодержащих материалов, расход которых в пересчете на усвоенный металлом кальций устанавливают с учетом содержания алюминия и серы в расплаве металла перед обработкой, отличающийся тем, что при содержании серы в расплаве металла перед обработкой до 0,017% расход кальцийсодержащих материалов в пересчете на усвоенный металлом кальций устанавливают по зависимости[Ca] = (0,6 ... 0,8) х [0,003 - 0,04(0,017 - [Al])]%,
а при содержании серы в расплаве металла перед обработкой 0,017% и выше расход кальцийсодержащих материалов в пересчете на усвоенный металлом кальций устанавливают по зависимости
[Ca] = (0,6 ... 0,8) х [0,003 - 0,04([S] - 0,017)],
где [Ca] - содержание кальция в металле, %;
(Al) - содержание алюминия в металле, %;
[S] - содержание серы в металле перед обработкой, %. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащих материалов используют силикокальций. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что кальцийсодержащие материалы вводят в ковш в виде порошковой проволоки.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способу внепечной обработки стали. В качестве прототипа принят способ внепечной обработки стали, включающий раскисление стали алюминием, последующий ввод в нее кальцийсодержащих материалов, расход которых в пересчете на усвоенный металлом кальций устанавливают с учетом содержания алюминия и серы в расплаве металла перед обработкой (RU, 2102498 Cl, C 21 C 7/00, 20.01.1998). Недостаток прототипа состоит в том, что при обработке стали силикокальцием и алюминием не учитывается, что при определенных соотношениях кальция, алюминия и серы в расплаве могут образовываться твердые неметаллические включения в виде Al2O3 и CaS, которые, с одной стороны, ухудшают разливаемость стали, а с другой, являются концентраторами напряжений, сопутствующими развитию усталостных дефектов, особенно в высоконагруженных деталях. Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении литейных и механических свойств стали. Технический результат, достигаемый при использовании способа, состоит в обеспечении возможности глобуляризации алюминатных и сульфидных включений и переводе твердого глинозема в жидкие (при температуре разливки) алюминаты кальция. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в известном способе внепечной обработки стали, включающем раскисление стали алюминием, последующий ввод в нее кальцийсодержащих материалов, расход которых в пересчете на усвоенный металлом кальций устанавливают с учетом содержания алюминия и содержания серы в расплаве металла перед обработкой, по изобретению расход кальцийсодержащих материалов в пересчете на усвоенный металлом кальций устанавливают по следующей зависимости:/CA/ = (0,6...0,8)/0,003 - 0,04 (0,017 - /Al/)/,% при содержании серы в металле до 0,017%, и по зависимости /Ca/ = (0,6...0,8)/0,003 - 0,04(/S/ - 0,017)/,%, при содержании серы в металле 0,017% и более, где
/Ca/ - содержание кальция в металле, %;
/Al/ - содержание алюминия в металле, %;
/S/ - содержание серы в металле перед обработкой, %. В качестве кальцийсодержащих материалов предпочтительно использовать силикокальций, который целесообразно вводить в ковш в виде порошковой проволоки. Такой способ ввода силикокальция в металл обеспечивает возможность тонкого регулирования количества вводимого кальция в зависимости от содержания алюминия и серы в металле. Как показали исследования, ввод кальцийсодержащих материалов в предварительно раскисленную алюминием сталь превращает глинозем в алюминаты кальция, которые остаются жидкими при температурах разливки стали. При этом содержание кальция в системе CaO - Al2O3 должно находиться в определенных соотношениях. Как недостаток, так и избыток кальция могут препятствовать образованию жидких алюминатов кальция. При этом, как показали исследования, при содержании серы в металле до 0,017% должно быть выдержано определенное соотношение между кальцием и алюминием, а при содержании серы в металле более 0,017% должно быть обеспечено определенное соотношение между кальцием и содержанием серы в расплаве. Таким образом, для обеспечения требуемых литейных и механических свойств стали необходимо введение в расплав строго определенного количества кальция, что и достигается при использовании приведенных выше соотношений. Примеры реализации способа:
Пример 1. Выплавленную в электропечи сталь 20 раскисляли в ковше алюминием в количестве 0,3 кг на тонну стали. В конечной пробе содержание серы и алюминия в стали было 0,008% и 0,010% соответственно. Затем в ковш вводили в виде порошковой проволоки силикокальций СК-30. Количество необходимого и достаточного кальция определяли следующим образом. Так как остаточное содержание серы в металле меньше 0,017%, то лимитирующим фактором является содержание алюминия в металле. Поэтому металлом должно усвоиться количество кальция, определяемое из выражения
[Ca] = (0,6...0,8)[0,003 - 0,04(0,017 - [Al])]%,
[Ca] = 0,7[0,003 - 0,04(0,017 - 0,010)] = 0,0019%
Количество силикокальция СК - 30 при коэффициенте усвоения 0,15 составляет
Силикокальций был введен в металл в виде порошковой проволоки. Остаточное содержание кальция в металле составило 0,0020%. Температура металла в промежуточном ковше составила 1540oC. При скорости разливки 0,65 м/мин металл ковша был разлит полностью без потерь и затягивания стаканов. Качество металлопродукции по поверхностным дефектам и неметаллическим включениям отвечало требованиям нормативной документации при повышенных показателях ударной вязкости на образцах с острым надрезом (КС) 3,0...3,1 кгм/м2. Пример 2. Выплавленную в электропечи сталь 20 раскисляли в ковше алюминием в количестве 0,40 кг/т. В конечной пробе сталь содержала серы 0,028% и алюминия 0,020%. Так как остаточное содержание серы в металле больше 0,017%, то определяющим фактором является содержание серы в металле. Поэтому металлом усвоится количество кальция, определяемое из выражения:
[CA] = (0,6...0,8)[0,003 - 0,04([S] - 0,017)]%,
[Ca] = 0,7[0,003 - 0,04(0,028 - 0,017)] = 0,0018%
Количество введенного в виде порошковой проволоки силикокальция СК - 30 при коэффициенте усвоения 0,15 составило
Как и в предыдущем примере, металл ковша был разлит полностью без потерь и затягивания стаканов. Качество металлопродукции по поверхностным дефектам и неметаллическим включениям отвечало требованиям нормативной документации.
Класс C21C7/00 Обработка расплавленных ферросплавов, например стали, не отнесенная к группам 1/00
Класс C21C7/06 раскисление, например успокоение