Спосіб мікролегування сталі бором

Изобретение относится к области металлургии и направлено на совершенствование технологии микролегирования стали бором, Известен способ микролегирования стали бором, который производится борсодержащими ферросплавами и лигатурами [1] в частности ферробором, который присаживают в сталь при выпуске плавки из сталеплавильного агрегата. Известен способ микролегирования сталей бором комплексными борсодержащими сплавами, в состав которых включены другие элементы совместно с элементами, технологически необходимыми для усвоения бора жидким металлом [2]. Высокая стоимость сплавов и лигатур повышает себестоимость металлопродукции, а взаимодействие бора в процессе выпуска с азотом снижает эффективность бора как элемента, улучшающего качество металлопродукции, Известен способ микролегирования стали бором, достигаемое с помощью использования датолитового концентрата за счет реализации термодинамической возможности восстановления бора из его окиси растворенными в стали элементами с высоким сродством к кислороду, например, алюминием. Такой способ микролегирования бором [3], принятый за наиболее близкий аналог заявленного изобретения, предусматривает присадку в ковше кремнемарганцевых сплавов и алюминия и ввод борсодержащей добавки (экзотермическая шлаковая смесь с датолитовым концентратом) в изложницы при сифонной разливке спокойной стали, содержащей (в %) С - 0,21; Mn - 0,45; Si - 0.025; S - 0,018; P -0,007; Al - 0,03-0,04. Количество датолитового концентрата определяется из расчета получения стали в среднем 0.002% бора. Недостатком известного способа является высокий расход датолитового концентрата. обусловленный тем. что при сифонной разливке спокойной стали из-за малоактивного перемешивания шлаковой и металлической фаз, а также в связи с образованием на стенках изложниц шлакового гарнисажа, значительная часть концентрата не используется для целей микролегирования стали бором. Кроме того, при использовании известного способа из-за непрерывного распределения бора в слитке не достигается стабильное повышение качества металлопродукции. Неравномерное распределение обусловлено тем, что переход бора в металл из шлакообразующей смеси протекает постепенно и заканчивается при затвердении прибыльной части слитка. Поэтому кристаллизирующиеся в первую очередь поверхностные слои слитки и донная его часть оказываются обедненными, а верхняя часть, в особенности в осевой зоне, обогащенной бором, что приводит к неоднородности физико-механических свойств металлопродукции. Задачей настоящего изобретения является усовершенствование способа микролегирования стали бором, позволяющее снизить расход датолитового концентрата и получить равномерное распределение бора в слитке металла. Поставленная задача решается тем, что в способе микролегирования стали бором. включающем ввод в жидкий металл в ковше датолитового концентрата, алюминия и кремнемарганцевых сплавов, согласно изобретению, концентрат вводят в ковш перед выпуском металла из агрегата в количестве 0.5-1,5 кг/т металла, а алюминий в количествах (кг/т стали) 0.13 (0.5-1,5) х 0.3-0.7; 0,5-0.8 и 0,1-0,15 вводят соответственно перед вы' ! пуском плавки: по ходу выпуска после присадки кремнемарганцевых сплавов и после окончания выпуска металла в процессе схода шлака в ковш. Сущность способа заключается в следующем. Датолитовый концентрат в количестве 0,5-1,5 кг на тонну стали за 10-15 мин до выпуска плавки из сталеплавильного агрегата укладывают в бумажных или полиэтиленовых мешках на днище сталеразливочного ковша у стенки на максимально возможном удалении от ожидаемой зоны падения струи металла. Используются только освобожденные от предыдущей плавки ковши с нагретой футеровкой. Концентрат должен быть сухим. Время его присадки обусловлено необходимостью гарантированного удаления влаги. Выбор места укладки концентрата связан с необходимостью минимизации его уноса в нерасплавленном состоянии восходящими воздушными потоками, возникающими в процессе выпуска плавки в осевой зоне полости ковша. Количество присаживаемого датолитового концентрата обусловлено требуемым содержанием бора в стали, которое для планируемого сортамента металла изменяется в пределах 0,001-0,005%. Минимальному содержанию бора в стали должен соответствовать минимальный расход концентрата (0.5 кг/т), а максимальному - максимальный (1,5 кг/т). При этом учтено, что с повышением расхода концентрата степень усвоения бора возрастает. После датолитового концентрата в ковш присаживают алюминий в виде стандартных чушек в количестве (кг/т стали) 0,131 (0,5...1,5) + 0.3...0,7. Оба слагаемых этой суммы определены, исходя из ожидаемой массы плавки. Первое слагаемое соответствует количеству алюминия, необходимому для восстановления бора из его окиси. В этом слагаемом 0,5... 1,5 - количество датолитового концентрата, а коэффициент 0,13 равен произведению 0,17 х 0,77, где: 0,17 - доля В2Оз в датолитовом концентрате, а 0,77 сте-хиометрическое соотношение алюминия и В2О3 в реакции восстановления. Второе слагаемое соответствует количеству алюминия, необходимому для обеспечения его Содержания в стали к моменту окончания присадки кремнемаргаицевых сплавов в пределах 0,02...0,04%. К этому моменту количество металла, слитого в ковш, составляет примерно 1/3 массы плавки. Для получения заданного содержания алюминия на среднем уровне (0,03%) при стопроцентном усвоении и расчете на массу всей плавки его потребовалось бы 0,3 кг/т 1/3 = 0,1 кг/т. В реальных условиях, как видно из приведенных экспериментальных данных (табл.1) усвоение алюминия, вводимого в не раскисленную сталь, значительно меньше. Оно изменяется в широких пределах в зависимости от содержания в стали углерода перед выпуском, что и определяет величину второго слагаемого первой присадки. Заданный уровень содержания в стали алюминия обеспечивает, благодаря его высокому сродству к азоту, блокировку образования нитридов бора. Это усиливает эффективность бора как элемента, повышающего качество металлопродукции. Вторая присадка алюминия необходима для поддержания упомянутого уровня его содержания до окончания выпуска плавки в ковш. Время ее ввода (после кремнемарганцевых сплавов) обусловлено подтвержденным экспериментально (табл.2) повышением усвоения алюминия, присаживаемого в раскисленную сталь. Величина второй присадки алюминия (см, табл.2) определена аналогично второму слагаемому первой присадки с уче том массы сливаемого металла (примерно 2/3 от массы плавки) и экспериментально полученных значений усвоения алюминия. Третью присадку алюминия Производят для снижения окисленности шлака, сливаемого в ковш в конце выпуска плавки, так как высокоокисленный шлак, находясь в процессе разливки в длительном контакте с жидкой сталью, может приводить по вторичному окислению алюминия и бора и, как следствие, снижению их содержания в металле подшлаковой зоны. Величина третьей присадки обусловлена окисленностью шлака, связанной с содержанием углерода в стали перед выпуском, при содержании углерода менее 0,1% она составляет 0,15 кг/т, а при 0,1 % и более - 0,1 кг/т. Таким образом при реализации заявляемого способа жидкая сталь с температурой более 1500°С, заполняя сталеразливочный ковш, расплавляет вначале алюминия (tпл ~ 700°С), а затем датолитовый концентрат (tпл ~ 1100°С). Значительная часть алюминия окисляется, а остальной -растворяется в стали. Расплавленный датолитовый концентрат образует шлаковую фазу, а состав которой входит В2 О3. Активное перемешивание металлической и шлаковой фаз в процессе выпуска достигается благодаря энергии падающей струи. Этому дополнительно способствует широко применяемая на предприятиях продувка металла в ковше нейтральным газом. Активное перемешивание, а также отсутствие характерных для прототипа потерь датолитового концентрата на образование гарнисажа на стенках изложницы повышает степень использования концентрата для целей микролегирования. Введенный в сталь бор равномерно распределяется по объему ковша, что обеспечивает однородность физико-механических свойств металла. Поддерживаемое на протяжении выпуска и разливки стали содержание алюминия в пределах 0,02-0,04 % предотвращает образование нитридов бора, что увеличивает прокаливаемость и снижает запороченность проката поверхностными дефектами, повышая тем самым качество металлопродукции.