Спосіб позапічної обробки високовуглецевої сталі

Спосіб позапічної обробки високовуглецевої сталі, що містить в собі введення в розплав алюмінію і силікокальцію, який відрізняється тим, що алюміній вводять в розплав перед введенням силікокальцію, а витрати силікокальцію установлюють з урахуванням ступеня засвоєння кальцію в залежності від засвоєного алюмінію та вмісту сірки в розплаві, при цьому нижню межу вмісту кальцію в розплаві визначають із співвідношення [Са]=0,01[АІ]+0,0016, %, а верхню межу визначають при ВМІСТІ сірки в розплаві до 0,014% із співвідношення [Са]=0,036[АІ]+0,0026, %, або із співвідношення [Са]=0,0037-0,042[S], %, при вмісті сірки в розплаві більше 0,014%, де [Са] - КІЛЬКІСТЬ кальцію, розчиненого в розплаві, %, [АІ] - КІЛЬКІСТЬ алюмінію, розчиненого в розплаві, %, [S] - КІЛЬКІСТЬ сірки, розчиненої в розплаві, % Винахід відноситься до чорної металурги, а саме до способу позапічної обробки вксоковуглецевої сталі Відомо, ЩО існує спосіб отримання якісної сталі, по якому метал рафінують в ковші шлаками, а розкиснення проводять спочатку силікокальцієм, а потім алюмінієм (а с СРСР №447424) Цей спосіб використано в якості прототипу Недоліком способу є те, що при обробці сталі силікокальцієм і алюмінієм не враховується вміст сірки в металі Тому при певних співвідношеннях кальцію, алюмінію і сірки в розплаві можуть утворюватися тверді неметалеві включення в вигляді АЬОз і СаО, які, з одного боку, зменшують розливні властивості сталі, а, з другого боку, є концентраторами напружень, які приводять до розвитку дефектів по причині втомленості металу, особливо в високонавантажних деталях В основу винаходу поставлена задача удосконалити спосіб позапічної обробки високовуглецевої сталі алюмінієм і кальцієм таким чином, щоб була забезпечена можливість глобуляризацм сульфідних включень і переводу твердого глинозема в рідкі (при температурах розливки) алюмінати кальцію Така обробка підвищила б розливні і механічні властивості сталі Ця задача вирішується шляхом установлення певної ПОСЛІДОВНОСТІ введення алюмінію і кальцію в розплав, а також установлення оптимального співвідношення між КІЛЬКІСТЮ алюмінію і сірки в розплаві Суттю винаходу є те, що в способі позапічної обробки високовуглецевої сталі, який містить в собі введення в розплав алюмінію і кальцію, алюміній юобять в розплав перед введенням силікокальцію, а витрати силікокальцію установлюють за обліком ступені усвоения кальцію в залежності від усвоєного алюмінію і вмісту сірки в розплаві При цьому нижню межу вмісту кальцію в розплаві визначають із співвідношення [Са] = 0,01 [АІ] + 0,0016%, а верхню межу визначають при вмісту сірки в розплаві до 0,014% із співвідношення [Са] = 0,036 [АІ] + 0,0026,% або із співвідношення [Са] = 0,0037 - 0,042 [S],% при вмісту сірки в розплаві більше 0,014%, де [Са] - КІЛЬКІСТЬ кальцію, розчиненого в ме та л і, % [АІ] - КІЛЬКІСТЬ алюмінію, розчиненого в металі, % [S] - КІЛЬКІСТЬ сірки, розчиненої в металі, % Силікокальцій бажано водити в ківш в вигляді порошкового дроту Такий спосіб введення силікокальцію в метал забезпечує можливість тонкого регулювання КІЛЬКОСТІ вводжуваного кальцію в залежності від вмісту алюмінію та сірки в металі Загальною з прототипом суттєвою ознакою винаходу є введення в розплав алюмінію і силіко О о (О 46029 кальцію Відрізняючими від прототипа суттєвими ознаками винаходу є - введення алюмінію в розплав перед введенням силікокальцію, - витрати силікокальцію установлюють з рахунком ступені усвоения кальцію в залежності від усвоєного алюмінію і КІЛЬКОСТІ сірки в розплаві При цьому нижня межа вмісту кальцію в розплаві визначають із співвідношення [Са] = 0,01 [АІ] + 0,0016%, а верхню межу визначають при КІЛЬКОСТІ сірки в розплаві до 0,014% із співвідношення [Са] = 0,036 [АІ] + 0,0026%, або [Са] = 0,0037 - 0,042 [S],%, при КІЛЬКОСТІ сірки в розплаві більше 0,014% Додатковою ознакою є те, що силікокальцій в розплав вводять в вигляді порошкового дроту Між суттєвими ознаками і технічним наслідком - підвищенням литтевих і механічних властивостей сталі існує причинно-наслідковий зв'язок, який пояснюється наступним Як показали дослідження, введення силікокальцію в попередньо розкиснену алюмінієм сталь перетворює глинозем в алюмінати кальцію, які залишаються рідкими при температурах розливки сталі При цьому вміст кальцію в системі СаО АЬОз бути в певних співвідношеннях Як недолік, так і надлишок кальцію можуть перешкоджати утворенню рідких алюмінатів кальцію При цьому, як показали дослідження, при КІЛЬКОСТІ сірки в металі до 0,014% має бути витримано певне співвідношення між розчиненими в медалі кальцієм і алюмінієм, а при КІЛЬКОСТІ сірки в металі більше 0,014% має бути забезпечено певне співвідношення між розчиненими в металі кальцієм і сіркою Таким чином, для забезпечення потрібних розливних і механічних якостей сталі необхідно введення в розплав певної КІЛЬКОСТІ, ЩО І досягається при виконанні приведених вище співвідношень Приклад 1 Виплавлену в кисневому конвертері сталь У8 розкисляли в ковші алюмінієм в КІЛЬКОСТІ О.Зкгл" сталі В кінцевій пробі МІСТКІСТЬ сірки і алюмінію в сталі були 0,010% та 0,010% Потім в ківш вводили в вигляді порошкового дроту силікокальцій СК-30 Межі допустимої КІЛЬКОСТІ введеного силікокальцію визначали наступним чином Мінімально допустиму КІЛЬКІСТЬ усвоєного кальцію визначали по залежності [Са] = 0,01 [АІ] + 0,0016% [Са] = 0,01 *0,01 +0,0016 = 0,0017% Мінімально допустима КІЛЬКІСТЬ ВВОДИМОГО си лікокальцію СК-30 при коефіцієнті усвоения 0,16 складає 0 0 0 1 7 = 0 035% або 0,35кг/т 016-030 Максимально допустиму КІЛЬКІСТЬ усвсєного кальцію визначали по залежності [Са] = 0,036 [АІ] + 0,0026 [Са] = 0,036 * 0,01 + 0,0026 = 0,00296 Максимально допустима КІЛЬКІСТЬ ВВОДИМОГО силікокальцію СК-30 при коефіцієнті усвоения 0,16 складає 0 00296 0 0 6 2 о/ б о,62кг/т 016-030 В ківш було введено О.ббкгл" силікокальцію СК30 в вигляді порошкового дроту Залишкова вмісткість кальцію в металі складала 0,0025% Температура металу в проміжному ковші складала 1537°С При швидкості розливки 0,6м/хв метал був розлитий повністю в круглу заготовку без втрати і затягування стаканів Якість металу по поверхневих дефектах, неметалевих включеннях відповідала вимогам нормативної документації при підвищених показниках ударної в'язкості на зразках 3 гострим надрізом (КС) 3,0 3,2кгм/мм2 Приклад 2 Виплавлену в кисневому конвертері сталь У8 розкисляли в ковші алюмінієм в КІЛЬКОСТІ 0,37кгл' В кінцевій пробі МІСТКІСТЬ сірки і алюмінію в сталі були 0,025% і 0,020% ВІДПОВІДНО Температура металу складала 1570°С Потім в ківш вводили силікокальцій СК-30 в вигляді порошкового дроту Межі допустимої КІЛЬКОСТІ потрібного силікокальцію визначали наступним чином Мінімально допустиму КІЛЬКІСТЬ усвоєного кальцію визначали по залежності [Са] = 0,01 [АІ] + 0,0016% [Са] = 0,01 * 0,020 + 0,0016 = 0,0018% Мінімально допустима КІЛЬКІСТЬ ВВОДИМОГО си лікокальцію СК-30 при коефіцієнті усвоения 0,16 складає 0 0 0 1 8 016-030 = 0 039% або 0,39кг/т Максимально допустиму КІЛЬКІСТЬ усвоєного кальцію визначали по залежності [Са] = 0,0037 - 0,042 [S] [Са] = 0,0037 - 0,042 * 0,025 = 0,0027% Максимально допустима КІЛЬКІСТЬ ВВОДИМОГО силікокальцію СК-30 при коефіцієнті усвоения 0,16 складає 0 0 0 2 7 016-030 = о 056% або 0,56кг/т В ківш було введено 0,4кг/г силікокальцію Ск30 в вигляді порошкового дроту Залишкова вмісткість кальцію в металі складала 0,0020% Температура металу в проміжному ковші складала 1540°С При швидкості розливки 0,6м/хв метал був розлитий певністю Якість металу по неметалевих включеннях задовільна Метал мав однорідну структуру, високі пластичні характеристики і ударну в'язкість на зразках з гострим надрізом 2,9 3,1кгм/мм2 46029 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71