SU1296597A1 - Method for producing structural low-alloyed steel - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к способам обработки расплавленной стали. Цель изобретени  - уменьшение в стали содержани  кислорода, снижение структурной неоднородности,, получение более стабильных механических свойств,, сокращение расхода раскис- лителей и легирующих, улучшение качества поверхности слитков и проката из них. Способ включает введение в легированньй никелем стальной расплав с содержанием 0,05-0,20% углерода в сталеплавильном агрегате 0,05- 0,25% кремни  и одновременно хрома, вьтуск в ковш, раскисление алюминием в количестве 0,05-0,13% до вьтуска 50% расплава, введение хрома, кремни  и марганца в процессе выпуска от 20 до 50% металла. Хром в ковш ввод т в количестве 0,65-1,1 от содержани  в расплаве никел  в смеси с кремнием и марганцем при соотношении в смеси хрома, кремни  и марганца 1 : (1,55-2,5):(0,67-Г, 1) соответственно; алюминий в количестве 0,01- 0,02% ввод т в расплав непосредственно перед введением смеси ферросплавов , а остальной алюминий - пос- ле введени  смеси в поток поступающего в ковш расплава равномерно. При содержании углерода 0,05-0,10% суммарное количество вводимого алюмини  определ ют по формуле: А, % 0,02 + (0,0045-0,0055)/ с,%. Б процессе выпуска в расплав ввод т 0,01-0,05% титана и 0,01-0,05% углерода . Соотношение легирующих компонентов и последовательность их ввода в расплав позвол ют сократить расход хрома на 15%, кремни  на 10%,- мар- . ганца на 8%, увеличить выход годного и уменьшить расходный коэффициент в дальнейшем переделе. 4 з.п. ф-лы, 2 табл. кэ о: ел со This invention relates to ferrous metallurgy, in particular to methods for treating molten steel. The purpose of the invention is to reduce the oxygen content in the steel, reduce the structural heterogeneity, obtain more stable mechanical properties, reduce the consumption of deoxidizers and alloying, improve the surface quality of the ingots and rolled from them. The method includes the introduction of 0.05-0.20% carbon in a steel-smelting aggregate 0.05-0.25% silicon and chromium at the same time into a alloyed nickel steel melt, injection into a ladle, and deoxidation with aluminum in an amount of 0.05-0.13 % to 50% melt injection, the introduction of chromium, silicon and manganese in the process of release from 20 to 50% of the metal. Chromium is introduced into the ladle in the amount of 0.65-1.1 from the content of nickel in the melt mixed with silicon and manganese at a ratio of 1: (1.55-2.5) in the mixture of chromium, silicon and manganese :( 0.67 -G, 1) respectively; Aluminum in an amount of 0.01-0.02% is introduced into the melt immediately before the introduction of the mixture of ferroalloys, and the remaining aluminum is introduced evenly into the stream entering the ladle. When the carbon content is 0.05-0.10%, the total amount of aluminum introduced is determined by the formula: A,% 0.02 + (0.0045-0.0055) / s,%. In the exhaust process, 0.01-0.05% of titanium and 0.01-0.05% of carbon are introduced into the melt. The ratio of alloying components and the sequence of their entry into the melt can reduce the consumption of chromium by 15%, silicon by 10%, - mar-. Ghana by 8%, increase the yield and reduce the expenditure ratio in the further redistribution. 4 hp f-ly, 2 tab. ke o: ate with

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии, а частности, к способам выплавки стали с легированием и раскислением в печи и вне печи.The invention relates to ferrous metallurgy, and in particular, to methods for smelting steel with alloying and deoxidation in and outside the furnace.

Цель изобретени  - уменьшение в стали содержани  кислорода, снижение структурной неоднородности, получение более, стабильных механических свойств, сокращение расхода рас- кислителей и легирующих, улучшение качества поверхности слитков и про-. ката из них.The purpose of the invention is to reduce the oxygen content in the steel, reduce the structural heterogeneity, to obtain more stable mechanical properties, reduce the consumption of acid and alloying materials, improve the surface quality of the ingots and pro-. kata of them.

Способ основан на установленном экспериментально  влении увеличени  скорости растворени  хрома в стальных расплавах, содержащих до 1% никел , при введении хрома в смеси с кремнием и марганцем.The method is based on the experimentally established increase in the rate of dissolution of chromium in steel melts containing up to 1% nickel, with the introduction of chromium in a mixture with silicon and manganese.

Благодар  этому в процессе вьтус- ка металла из сталеплавильного агрегата в ковш, который, как правило, не превьппает 20 мин, оказываетс  - возможным при некоторых дополнительных услови х ввести хром в количестве 0,65-1,1 от содержани  в расплаве никел , что дл  большинства низколегированных никельсодержащих марок стали соответствует не менее 75% всего необходимого дл  легировани  хрома. Остальной хром (как правило, не более 25% от общего количества) вводитс  в печь, причем дл  более быстрого усвоени  и разрушени  карбидов он вводитс  одновременно с 0,,25% кремни . Это способствует более полному усвоению хрома стальным расплавом, меньшему его запутыванию в шлаке, сокращению продолжительности выдержки на раскислении .Due to this, in the process of metal loading from the steel-smelting unit into the ladle, which, as a rule, does not exceed 20 minutes, it turns out that it is possible under certain additional conditions to introduce chromium in the amount of 0.65-1.1 of the nickel content in the melt, which for the majority of low-alloyed nickel-containing steel grades, at least 75% of the total required for chromium alloying corresponds to chromium. The rest of the chromium (as a rule, not more than 25% of the total amount) is introduced into the furnace, and for faster assimilation and destruction of carbides, it is introduced simultaneously with 0, 25% silicon. This contributes to a more complete assimilation of chromium by the steel melt, less entanglement of it in the slag, and a reduction in the duration of exposure during deoxidation.

Введение в ковш хрома в смеси с кремнием и марганцем в соотношении 1:(1,55-2,5):(0,67-1,1) после присадки 0,01-0,02% алюмини  способствует быстрому разрушению карбидов хрома и шпинелей, noBbi iaeT скорость растворени  хрома в стальном расплаве, обеспечивает более равномерное распределение легирующих и способствует получению стали более однородного химического состава с более равномерными механическими свойствами.The introduction of chromium into the ladle in a mixture with silicon and manganese in the ratio of 1: (1.55-2.5): (0.67-1.1) after the addition of 0.01-0.02% aluminum contributes to the rapid destruction of chromium carbides and spinel, noBbi iaeT, the rate of dissolution of chromium in the steel melt, provides a more uniform distribution of alloying materials and contributes to a more uniform steel with a more uniform mechanical properties.

Первую порцию алюмини  в количестве 0,01-0,02% ввод т в процессе выпуска непосредственно перед введением смеси легирукщих. Это способствует некоторому снижению окислениости стального расплава и повьшению скоThe first portion of aluminum in the amount of 0.01-0.02% is introduced in the process of release just prior to the introduction of a mixture of alloyants. This contributes to a certain decrease in the oxidation of the steel melt and to an increase in the rate of

5five

00

5five

5five

00

5five

00

5five

рости растворени  хрома, введенного с кремнием и марганцем, снижению загр зненности стали оксидами шпи- нельного типа.the chances of dissolving chromium introduced with silicon and manganese, reducing pollution, became spine-type oxides.

Вторую порцию алюмини , как правило , в количестве О,05-0,11% ввод т в поток поступающего в кэвш расплава равномерно после присадки смеси до выпуска 50% металла.The second portion of aluminum, as a rule, in the amount of 0.05-0.11% is introduced into the stream of the melt entering the kevs evenly after the mixture is added before the release of 50% of the metal.

Присадку смеси производ т в .процессе выпуска 20-50% металла, однако целесообразно завершать эту операцию несколько раньше - к моменту выпуска 30% металла.The mixture is added in the process of release of 20-50% metal, however it is advisable to complete this operation a little earlier - by the time of the release of 30% of the metal.

В диапазоне содержаний углерода 0,05-0,10% суммарное количество вводимого в металл алюмини  задают в соответствии с эмпирической формулой:In the range of carbon content of 0.05-0.10%, the total amount of aluminum introduced into the metal is set in accordance with the empirical formula:

Гл 71 п по - А, 7.J 0,02 -f -i- ----J,Ch 71 p on - A, 7.J 0.02 -f -i- ---- J,

где A, % - суммарное количествоwhere A,% is the total amount

вводимого в металл алюмини  ,introduced into the metal of aluminum

с, % - содержание углерода .в расплаве.c,% - carbon content in the melt.

В этом случае наблюдаетс  дополнительное повьш1ение вькода годного проката за счет более быстрого и полного усво€:ни  легирующих.In this case, an additional increase in the rental code is observed due to faster and more complete absorption of the alloyed materials.

Положительный эффект увеличиваетс  в случае присадки в металл в процессе вьтуска 0,01-0,05% титана. - Введение титана обеспечивает повьшге- ние технологичес;сой пластичности за счет св зывани  части азота в устойчивые нитриды, уменьшени  свободно- го азота в стали и ограничени  азота и нитридов алкшини , вьщел ющих- с  по границам зерен при температурах гор чей прокатки, а также снижение температуры плавлени  смеси ферросплавов и ускорение ее., усвоени  стальным расплавом.The positive effect is increased in the case of an additive to the metal in the process of the introduction of 0.01-0.05% titanium. - The introduction of titanium provides for an increase in technological plasticity by binding part of nitrogen to stable nitrides, reducing free nitrogen in steel and limiting nitrogen and alkschine nitrides that occur along the grain boundaries at hot rolling temperatures, and a decrease in the melting temperature of the mixture of ferroalloys and its acceleration, assimilation by the steel melt.

Роль углеродистого вещества состоит в дополнительном раскислении расплава, перемешивании его вьщел - ющимис  газообразными продуктами реакции (оксидами углерода) и ускорении растворени  смеси легирующих в стали.The role of the carbonaceous matter is to further de-melt the melt, stirring it with the gaseous reaction products (carbon oxides) and accelerating the dissolution of the alloying mixture in the steel.

Способ может быть осуществлен с использованием раскислителей и легирующих обычного промьпзшенного качества - феррохрома, силикомарганца, ферросилици , снликохрома, ферромарганца , алюмини , ферротитана, тита .новой губки. Могут быть использованы содержащие эти элементы отходы производств, например отходы ферросплавной промьрленности, цветного лить  и т.п. В качестве углеродисто- го материала могут быть использованы коксик, графит, электродна  крошка и т.п.The method can be carried out using deoxidizing agents and dopants of usual industrial quality - ferrochrome, silicomanganese, ferrosilicon, snlicchrome, ferromanganese, aluminum, ferrotitanium, titanium sponge. Waste materials containing these elements, such as ferroalloy waste, non-ferrous castings, etc. may be used. As carbon material, coking, graphite, electrode chips, etc. can be used.

Примеры 1-5. В основной мартеновской печи выплавл ли конст- рукционную низколегированную сталь, содержащую 0,05-0,2% углерода, кремний , марганец, хром, никель.Examples 1-5. In the main open-hearth furnace, structural low-alloy steel, containing 0.05-0.2% carbon, silicon, manganese, chromium, and nickel was melted.

Легирование стали хромом рассчитывали следующим образом.The alloying of steel with chromium was calculated as follows.

Количество хрома, вводимого в ковш, задавали по соотношению Сг,% , % 0,65-1,1. Остальное ко-, личество хрома, необходимого дл  получени  стали заданного состава, вводили в печь, корректиру  величину присадки по фактическому содержанию остаточного хрома в расплаве.The amount of chromium introduced into the ladle was set by the Cr ratio,%,% 0.65-1.1. The rest of the amount of chromium required to produce steel of a given composition was introduced into the furnace, adjusting the amount of the additive according to the actual content of residual chromium in the melt.

Количество вводимых в ковш кремни  и марганца задавали в зависимое- ти от вводимого в ковш хрома по соотношению между хромом, кремнием и марганцем 1 :(1,55-2,5) : (0,67тэ1,1) . Недостающее до заданной марки количество этих элементов вводили в печьThe amount of silicon and manganese introduced into the bucket was set depending on the chromium, silicon and manganese ratio of 1: (1.55-2.5): (0.67 te1.1) introduced into the bucket. Missing to a given mark the number of these elements was introduced into the furnace

Предварительное раскисление в печи осуществллли кремнием, который вводили на 0,05-0,25% одновременно с хромом. В печь может быть введена также коррект ировочна  порци  мар- ганца. Через 10-20 мин после присадки ферросплавов плавку вьшускали в ковш.Preliminary deoxidation in the furnace was carried out with silicon, which was injected at 0.05-0.25% simultaneously with chromium. A manganese correction portion may also be introduced into the furnace. After 10-20 minutes after the addition of ferroalloys, the melting was released into the ladle.

После выпуска первых 10-20% металла присаживали 0,01-0,02% алюми- ни , а затем смесь ферросплавов, содержащую хром, кремний и марганец в соотношении 1:(1,55-2,5):(0,67-1, соответственно.After the release of the first 10–20% metal, 0.01–0.02% aluminum was applied, and then a mixture of ferroalloys containing chromium, silicon, and manganese in a ratio of 1: (1.55-2.5) :( 0.67 -1, respectively.

Непосредственно после присадки смеси в металл добавл ли вторую порцию алкмини , которую вводили равномерно до вьтуска 50% металла. Сум- .марную навеску алюмини  задавали в зависимости от содержани  в расплаве углерода по эмпирическому соотношениюImmediately after the addition of the mixture to the metal, a second portion of alcumini was added, which was added evenly until 50% of the metal was added. The total weight of aluminum was set depending on the content of carbon in the melt according to the empirical ratio

А, % . 0,02BUT, % . 0.02

0,0045-0,00550,0045-0,0055

-ГсГ%   -GS%

На плавках 1,2 и 4 в металл дополнительно вводили титан в количестве 0,01-0,05%. Присадку всех материаловTitanium was additionally introduced into the metal in batches of 1,2 and 4 in the amount of 0.01-0.05%. Additive of all materials

5five

0 0

5 050

5 five

0 0

5 0 50

5five

заканчивали до выпуска в ковш 50% металла.finished up to release in the bucket 50% of the metal.

На плавках 1,2 и 5 дополнительно | вводили 0,01-0,05% углерода после выпуска 10% металла (на плавке 2 перед введением рафинировочного шлака ) .In swimming trunks 1,2 and 5 additionally | 0.01-0.05% of carbon was introduced after the release of 10% of metal (in smelting 2 before the introduction of refining slag).

Режимы осуществлени  способа приведены в табл. 1, технико-экономические показатели - в табл. 2.Modes of implementation of the method are given in Table. 1, technical and economic indicators - in Table. 2

Металл разлили в слитки, которые прокатали на лист толщиной 20 мм. Механические свойства испытывали в состо нии закалки.The metal was poured into ingots, which were rolled onto a sheet 20 mm thick. Mechanical properties were tested in quenching.

Плавка 6 аналогичного плавкам 1-5 химического состава и назначени - получена по прототипу. В основной мартеновской печи предварительное раскисление осуществл ли одновременным введением в ванну 0,25% кремни  и 0,75% хрома, после выпуска 20% металла в ковш ввели 0,58% марганца, затем 1,10% кремни , затем 0,10% хром ма. Количество введенного в ковш хрома составило 0,2 от содержани  ни- никел . Апюминий в количестве 0,06% ввели после присадки ферросплавов и закончили к моменту вьтуска 50% металла (табл. 1).Smelting 6 of the same composition and purpose — smelting 1–5 — was obtained from the prototype. In the main open-hearth furnace, preliminary deactivation was carried out by simultaneously introducing 0.25% silicon and 0.75% chromium into the bath, after releasing 20% of the metal, 0.58% manganese was introduced into the ladle, then 1.10% silicon, then 0.10% chrome ma. The amount of chromium introduced into the bucket was 0.2% of the nickel content. Apiumium in the amount of 0.06% was added after the addition of ferroalloys and finished by the time of the injection of 50% of the metal (Table 1).

Плавки 7-9 проведены по режимам, близким к предлагаемому способу, но отклон к цимс  от него по некоторым параметрам (табл. 1). Дальнейший предел металла плавок 6-9 осуществл ли по аналогичной плавкам 1-5 схеме.Meltings 7-9 were carried out according to the modes close to the proposed method, but deviated from Cims from it in some parameters (Table 1). A further metal limit of heats 6–9 was carried out in a manner similar to heats 1–5.

Как правило из приведенных в табл.1 и 2 данных, изобретение позвол ет значительно увеличить количество присаживаемого в ковш хрома и улучшить качественные характеристики стали, причем не только конструкционные (однородность структуры и свойств), но и технологические (выход годного проката вьшзе на 3 - 5%). При этом достигаетс  также увеличение степени полезного использовани  легирующих и их экономи : хрома на 13-18%, кремни  на 6-15%, марганца На 6-13%.As a rule, from the data given in Tables 1 and 2, the invention allows a significant increase in the amount of chromium set in the ladle and improve the quality characteristics of steel, not only structural (uniformity of structure and properties), but also technological (yield of good output by 3 - five%). At the same time, an increase in the degree of useful use of doping and their economy is also achieved: chromium by 13–18%, silicon by 6–15%, manganese by 6–13%.

Дополнительное введение в металл 0,01-0,05% титана (пл. 1,2 и 4) дает дополнительное увеличение выхода годного проката от 3% (пл. 3) до 4,3% (пл. 4) и снижение структурной неоднородности.An additional introduction of 0.01-0.05% titanium (square 1.2 and 4) into the metal gives an additional increase in the yield of rolled products from 3% (square 3) to 4.3% (square 4) and a decrease in structural heterogeneity .

Введение в металл 0,01-0,05% углерода также способствует увеличе-The introduction of 0.01-0.05% carbon into metal also contributes to

нию выхода- годного от 3% (пл. 3) до 3,9% (пл. 5).yield from 3% (pl. 3) to 3.9% (pl. 5).

Наилучшие результаты по выходу годного (4,7-5,9%, пл. 1 и 2) достигаютс  при введении в металл в цессе вьтуска титана и углерода.The best results in yield (4.7-5.9%, pl. 1 and 2) are achieved with the introduction of titanium and carbon in the metal in the process.

Отклонение режимов осуществлени  способа от предлагаемых (пл. 7-9) по набору и последовательности операций , а также по количественным значени м параметров приводит к значительному ухудшению качества и свойств полученной стали li снижению экономических показателей.The deviation of the modes of implementation of the method from the proposed (pl. 7-9) for the set and sequence of operations, as well as for the quantitative values of the parameters leads to a significant deterioration in the quality and properties of the steel produced and a decrease in economic indicators.

Claims (5)

Формула изобретени Invention Formula 1, Способ получени  конструкционной низколегированной стали, с соf 0,030,78О,IS1, Method of producing low-alloy structural steel, with comf3030.78O, IS 20,070,730,2020,070,730.20 30.200,500,0830.200,500,08 4O.tl0.600,104O.tl0.600,10 50,100,500.1450,100,500.14 66 (.., .(.., Т(тшГ0.090,530,10T (tshG0.090,530,10 0,140.050,060.140.050.06 0,050,180,210,050,180,21 0,120,100,120,120,100,12 0,080,25О.ЗО0.080.25O.ZO 0. to,0,230.250. to, 0,230.25 0,511.050„41f:2,1:0,80.511.050 „41f: 2.1: 0.8 0,610,950,411:1,55:0,0.610,950,411: 1,55: 0, 0,510,870,,7:0,90.510.870, 7: 0.9 0,44,1,100,681:2,5:1,50,44,1,100,681: 2,5: 1,5 0.541,060,561:2:10.541,060,561: 2: 1 0,tO 0,25 0,75 0,10 0,,58 1:11:5,80, tO 0.25 0.75 0.10 0,, 58 1: 11: 5.8 7 0,05 0,60 0,17 0,09 0,12 0,15 0.80 1,08 0,40 1:1,4:0,5 1,33 8 0,08 0,80 0,08 0,16 0.21 0,22 0,43 1,20 0,73 1:2,8:1.7 0,55 9 0,10 0,64 O.It 0,13 0.23 0.21 0,55 1.,56 1:2:1 7 0.05 0.60 0.17 0.09 0.12 0.15 0.80 1.08 0.40 1: 1.4: 0.5 1.33 8 0.08 0.80 0.08 0, 16 0.21 0.22 0.43 1.20 0.73 1: 2.8: 1.7 0.55 9 0.10 0.64 O.It 0.13 0.23 0.21 0.55 1., 56 1: 2: one Ферросплав введены последовательно Ferroalloy introduced sequentially Оротопш . PexHMf осуцвст  вми  способа отклон ютс  от npcAnaraehOA Orotopsh. PexHMf otscuts in the way they deviate from npcAnaraehOA держанием 0,05-0,20% углерода, включающий введение te легированный никелем стальной расплав в сталеплавиль- ном агрегате 0,05-0,25% кремни  и.holding 0.05-0.20% carbon, including the introduction of te, a nickel-alloyed steel melt in a steel-making unit, 0.05-0.25% silicon and. одновременно хрома, вьтуск в ковш, раскисление алюминием в количестве 0,05-0,13% до вьтуска 50% расплава, введение хрома, кремни  и марганца в в процессе вьтуска от 20 до 50% стали , отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  в стали содержани  кислорода, снижени  структурной неоднородности, ползгчени  более стабильных механических свойств,at the same time chromium, vtusk in the ladle, aluminum deoxidation in the amount of 0.05-0.13% to 50% melt injection, the introduction of chromium, silicon and manganese in the process of injection from 20 to 50% of steel, characterized in that oxygen content in steel, reduction of structural heterogeneity, creep of more stable mechanical properties, сокращени  расхода раскислителей и легирующих, улучшени  качества поверхности слитков и проката из них, хром в ковш ввод т в количествеreducing the consumption of deoxidizers and alloying, improving the surface quality of ingots and rolled ones, chrome is introduced into the ladle in the amount of 0,511.050„41f:2,1:0,80.511.050 „41f: 2.1: 0.8 0,610,950,411:1,55:0,670.610,950,411: 1,55: 0,67 0,510,870,,7:0,90.510.870, 7: 0.9 0,44,1,100,681:2,5:1,550,44,1,100,681: 2,5: 1,55 0.541,060,561:2:10.541,060,561: 2: 1 0,20.2 0,65-1,1 от содержани  в расплаве никел  в смеси с кремнием и марганцем при соотношении в смеси хрома, кремни  и марганца 1:(1,55-2,5) : : (0,67-1,1) соответственно, алюминий в количестве 0,01-0,02% ввод т в расплав непосредственно перед введением смеси ферросплавов, а остальной алюминий - после .введени  смеси в поток поступающего в ковш стального расплава равномерно.0.65-1.1 of the content in the melt of nickel in a mixture with silicon and manganese with a ratio in the mixture of chromium, silicon and manganese 1: (1.55-2.5):: (0.67-1.1), respectively , aluminum in the amount of 0.01-0.02% is introduced into the melt immediately before introducing the mixture of ferroalloys, and the rest of aluminum — after the mixture is introduced into the stream of steel melt entering the ladle evenly. 2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что при содержании углерода в расплаве 0,05-0,10% алюминий (А,%) ввод т в количестве2. The method according to claim 1, characterized in that, when the carbon content in the melt is 0.05-0.10%, aluminum (A,%) is introduced in an amount д. ,. 0.02 . -0.0 ||lO|p-где С - углерод.d. 0.02. -0.0 || lO | p- where С is carbon. :10 40-50 - . : 10 40-50 -. 20-30 50 10-20 20-30 50 10-20 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и- чающийс  тем, что в процессе выпуска в ковш в расплав дополнительно ввод т 0,01 - 0,05 % титана .3. Method according to paragraphs. 1 and 2, that is, in the course of the release, 0.01-0.05% of titanium is additionally introduced into the ladle in the melt. 4.Способ по пп. 1-3, отличающийс  тем, что в процессе вьшуска в расплав ввод т углеродистое вещество в количестве 0,01- 0,05%.4. Method according to paragraphs. 1-3, characterized in that during the extrusion process, a carbonaceous substance in an amount of 0.01-0.05% is introduced into the melt. 5.Способ по пп. 1-4, отличающийс  тем, что углеродистое вещество ввод т непосредственно перед введением рафинирующего агента .5. Method according to paragraphs. 1-4, characterized in that the carbonaceous matter is introduced just prior to the introduction of the refining agent. Тав нка 1Tav nka 1 10 - 0,03 0,092 - 0,03 0,0058 10-20 0,05 0,08 0,0210 - 0.03 0.092 - 0.03 0.0058 10-20 0.05 0.08 0.02 Таблица 2Table 2