Спосіб підвищення якості низьколегованих та вуглецевих сталей

1. Спосіб підвищення якості низьколегованих і вуглецевих сталей, що включає введення присадок алюмінію й вапна на випуску в ківш, який відрізняється тим, що відношення маси присадок вапна й алюмінію дорівнює 4-5, а також у ківш додатково вводять плавиковий шпат у кількості 1020 % від маси вапна. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вапно і плавиковий шпат вводять в вигляді твердої шлакової суміші при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: вапно 75-80 плавиковий шпат 20-25. (19) (21) u200704681 (22) 27.04.2007 (24) 10.09.2007 (46) 10.09.2007, Бюл. № 14, 2007 р. (72) Троцан Анатолій Іванович, Бродецький Ігор Леонідович, Бєлов Борис Федорович, Крейденко Фіра Семенівна, Кодак Олександр Васильович, Явтушенко Павло Михайлович, Александров Валерій Дмитрович, Мєльнік Сергій Григорович, Бузун Ігор Леонідович, Носоченко Ігор Олегович, Іценко Анатолій Іванович (73) ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА ІМ. І.М.ФРАНЦЕВИЧА НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ 3 26217 Вапно і плавиковий шпат можуть використовуватись у вигляді твердої шлакової суміші при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: вапно 75-80; плавиковий шпат 20-25. Були проведені дослідження НВ у низьколегованих і вуглецевих сталях (ст. 10, ст. 20, сталі класу К52-К60) із використанням растрової електронної мікроскопії й мікрорентгеноспектрального аналізу. Дослідження показали, що НВ, які обумовлюють підвищений рівень забруднення сталей (більш 3,0 балів за ГОСТ 1778-70) і ідентифікуються оптико-металографічним контролем як крихкі й такі, що не деформуються, силікати насправді являють собою алюмінати кальцію рядкової та веретеноподібної форм. Перерахунок даних мікрорентгеноспектрального аналізу шляхом перетворення елементного складу у відповідні термодинамічно стійкі оксиди й обчислення співвідношення мас оксидів за допомогою подвійних діаграм стану показало, що найбільш імовірною хімічною сполукою, що утворює ці включення, є алюмінат кальцію 12СаО×7Аl2О3. Алюмо-кальцієві сполуки цього складу мають низьку температуру плавлення (1455°С) в порівнянні з температурою плавлення сталі (1500°С). Ці включення мають відносно великі розміри і при гарячій прокатці сильно деформуються а при охолодженні стають крихкими й розтріскуються в рядках. При цьому кожен рядок створює відповідну структурну напругу внаслідок різниці термічного розширення сталі й алюмінату кальцію цього типу 12,5.10-6 0С-1 і 7,6.10-6 0С-1. Найсприятливішим неметалевим оксидним включенням для низьколегованих і вуглецевих сталей може бути алюмінат кальцію на основі 3СаО×АІ 2О3, розміри якого відносно невеликі, а температура плавлення достатньо висока (1535°С) в порівнянні з 12СаО.7АІ 2О3 і вища температури гарячої деформації сталі. В той же час, 4 коефіцієнт його термічного розширення 10,0.10-6 0 -1 С близький до коефіцієнта термічного розширення сталі. Зсув рівноваги від утворення сполук із несприятливими складами вбік утворення алюмінату 3СаО×Аl2О3 можливий при зміні співвідношення присадок вапна й алюмінію в ківш вбік збільшення відносної витрати кальцію. Статистичний аналіз результатів обробки плавок сталей, що досліджувались, показав, що основним технологічним параметром позапічної обробки, який впливає на розмір балу забруднення сталей крихкими й такими, що не деформуються, алюмінатами кальцію є відношення мас присадок вапна до алюмінію у ківш на випуску й при їх відношенні, рівним 4-5, значно зменшуються як максимальний, так і середній максимальний бал, а також загальна щільність включень, визначених відповідно до ГОСТ 1778-70 (метод Ш6, метод К). Для поліпшення асиміляції покривними шлаками неметалевих включень у ківш, крім вапна й алюмінію, доцільно також присаджувати плавиковий шпат у кількості 10-20% від маси присадок вапна. Приклад 1. Пропонований спосіб підвищення якості сталі був випробуваний в умовах електросталеплавильного цеху «ММЗ Істіл» (Україна)» при виплавці ст. 10. Відношення мас присадок у ківш на випуску з дугової сталерозливної печі (ДСП-120) вапна й алюмінію вторинного змінювалося від 1,0 до 6,0. В ківш також присаджували плавиковий шпат у кількості 10% від маси присадок вапна. В таблиці 1 наведені порівняльні результати забруднення крихкими й такими, що не деформуються, включеннями при різних співвідношеннях мас присадок вапна й алюмінію. Таблиця 1 Спосіб З позамежним відношенням З пропонованим відношенням З позамежним відношенням Відомий 2,0 3,0 4,0 5,0 Частка плавок (%), що мають більше одного випаду із забрудненням зразків НВ з балом > 2,5 53,6 23,1 11,6 5,7 6,0 5,5 25,5 1,0 55,2 76,3 Відношення мас вапна до алюмінію З наведених у таблиці 1 даних видно, що в плавках із позамежним відношенням мас вапна до алюмінію 2,0-3,0, а також відомого з відношенням 1,0, частка плавок, що мають більш одного випаду із забрудненням зразків крихкими й такими, що не деформуються, НВ, які перевищують бал 2,5, складає від 23,1 до 55,2%. Загальна щільність розподілу включень також значна й складає 50,789,2 вкл/см2. Плавки з пропонованими співвідношеннями 4,0-5,0 характеризуються зниженням в 2-4 рази частки плавок, що мають більш одного випаду з Щільність розподілу НВ, Вкл. /см2 89,2 50,7 47,6 27,8 забрудненістю зразків крихкими й такими, що не деформуються, НВ, що перевищують бал 2,5, і значним зниженням щільності розподілу НВ. Подальша зміна співвідношення до 6,0 (позамежне відношення) недоцільна, тому що вона не призводить до помітного поліпшення характеристик, але ускладнює існуючу технологію виробництва сталі. Приклад 2. Пропонований спосіб підвищення якості сталі був випробуваний в умовах КЦ ВАТ МК «Азовсталь» при виплавці конверторних сталей класу К52-К60. На випуску в ківш вводилися тверда шлакова суміш (ТШС) складу 80% СаО 5 26217 +20% CaF2 і чушковий алюміній. Відношення присадок ТШС /А1 змінювалося від 2,5 до 7,5. В таблиці 2 наведені результати аналізу вмісту НВ при 6 різних співвідношеннях мас вапна й алюмінію, що вводяться. Таблиця 2 Відношення мас ТШС ДО алюмінію З позамежним 2,50 відношенням 3,75 З пропонова5,0 ним відно6,25 шенням З позамежним 7,5 відношенням Відомий Спосіб Відношення мас вапна до алюмінію 2,0 3,0 4,0 Середній 3,3 2,7 1,2 Максимальний 5,0 3,5 1,5 5,0 ІД 1,0 2,16 2,0 6,0 1,0 1,0 2,15 2,0 1,0 3,6 5,0 4,5 5,0 Крихкі НВ, бал З наведених у таблиці 2 даних видно, що в плавках із позамежним відношенням мас вапна до алюмінію 2,0 і 3,0, а також відомого з відношенням 1,0, середній і максимальний бали для крихких НВ складають 2,7-3,6 і 3,5-5,0, відповідно; для НВ, що не деформуються, - 2,9-4,5 і 4,0-5,0. Для плавок із пропонованим відношенням спостерігається зниження на 1,5-2,5 балів забруднення сталі. Подальша зміна співвідношення до 6,0 (позамежне відношення) недоцільна, тому що вона не приводить Комп’ютерна верстка А. Крулевський НВ, що не деформуються, бал Середній Максимальний 4,2 5,0 2,9 4,0 2,25 2,5 до помітного поліпшення характеристик, але ускладнює існуючу технологію виробництва сталі. Таким чином, пропонований спосіб забезпечує на 1,5-2,5 зниження максимального й середнього максимального балу крихких та таких, що не деформуються, алюмінатів кальцію, а також зменшення в 2 рази щільності розподілу включень і тим самим підвищує якість металу й знижує рівень відсортування. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601