Спосіб виготовлення низьковуглецевої сталевої смуги

1. Спосіб виготовлення низьковуглецевої сталевої смуги із частково заспокоєного марганцем (Мn) і кремнієм (Sі) сталевого розплаву відливанням, при якому сталевий розплав подають із пла C2 2 (19) 1 3 кожен оброблюваний ківш має склад, в якому забезпечена наявність рідких неметалевих включень в процесі відливання. Таким чином знову можуть виникати тріщини та дефекти поверхні. Задача винаходу Задача винаходу полягає в тому, щоб запобігти відомим недолікам рівня техніки і створити спосіб виготовлення позбавленої від тріщин та дефектів поверхні сталевої смуги з однорідною поверхнею із низьковуглецевого частково заспокоєного Μn/Si сталевого розплаву. При цьому способі допуск температури плавлення неметалевих включень відносно відхилень від заданого значення для складу сталі є достатнім для того, щоб в промислових процесах плавлення забезпечити в кожному оброблюваному ковші наявність рідких неметалевих включень в процесі відливання. Детальний опис винаходу Задачу згідно з винаходом вирішено за допомогою способу, при якому сталевий розплав з вмістом Μn та Si в певному співвідношенні та з певним вмістом сірки обробляють в нормальному режимі при застосуванні певного зусилля формування смуги (roll separating force, RSF - зусилля розведення валків). Отже, спосіб стосується виготовлення відливанням низьковуглецевої сталевої смуги із частково заспокоєного Μn/Si сталевого розплаву, при якому сталевий розплав виходить із плавильного резервуару між принаймні двома охолоджуваними відливними роликами, що рухаються сталевою смугою, і на цих відливних роликах він принаймні частково застигає, перетворюючись у сталеву смугу, і спосіб відрізняється тим, що сталевий розплав має вміст сірки 20 - 300 частин на мільйон та співвідношення Mn/Si ≥ 3,5, а при нормальному режимі сила формування смуги становить 2-50 кН/м. Виготовлена таким чином сталева смуга неочікувано виявилася такою, що значною мірою позбавлена від тріщин та дефектів поверхні і має однорідну поверхню. Під низьковуглецевою сталевою смугою слід розуміти сталеву смугу, в якій вміст вуглецю є меншим за 0,1 мас.%. Завдяки запропонованому складу сталевого розплаву забезпечується низька температура плавлення неметалевих включень. Низька температура плавлення приводить до того, що неметалеві включення при процесі відливання під час застигання сталевої оболонки залишаються на відливних роликах у рідкому стані. Шляхом розширення діапазону обраного хімічного складу, який містить рідкі неметалеві включення в багатофазовій системі, підвищується допуск температури плавлення неметалевих включень відносно відхилень від заданого значення для складу сталі. Такий розширений діапазон складу гарантує, що сталевий розплав має склад, що забезпечує наявність рідких неметалевих включень при процесі відливання навіть тоді, коли в промислових процесах плавлення задане значення для певного складу сталі не дотримується. В ході підготовки сталі у сталевому розплаві виникають неметалеві включення оксидного та сульфідного типу. Основними компонентами не 93097 4 металевих включень у частково заспокоєних Μn/Si сталевих розплавах є МnО та SiO2. Завдяки дотриманню вмісту сірки на значеннях між 20 та 300 частин на мільйон та співвідношення Μn/Si на значеннях ≥3,5 досягають того, що неметалеві включення складаються головним чином із основних компонентів MnO-SiO2-MnS. Якщо частка MnS у цій багатофазовій системі є меншою за 37 мас.%, то температура плавлення цієї багатофазової системи є нижчою за температуру плавлення багатофазової системи із основних компонентів МnО та SiO2. Трифазова система MnO-SiO2MnS виявляє потрійну евтектику при близько 1130°С. Моделювання трифазової системи MnO-SiO2MnS на фіг. 1 показує, що ділянка ліквідусу торкається бінарної граничної системи MnO-SiO2 при її евтектичній температурі 1251 °С у евтектичній точці, а при переході до трифазової системи зі зростаючим вмістом MnS поширюється. При більш низьких температурах ділянка ліквідусу підіймається над граничною системою і існує лише як певна мінімальна частка MnS. Типові робочі точки з одночасно низькою температурою плавлення неметалевих включень та при достатньому для промислового плавлення допуску температури плавлення відносно відхилень у вмісті MnS становлять у запропонованому складі сталевого розплаву близько 15 мас.%. Імітація співвідношень застигання в установці для відливання тонкої смуги за допомогою досліджень зануренням при відповідних для відливання смуги умовах для інертного газу, терміну контактування та перегрівання, з вмістом сірки у сталевому розплаві від 150 до 500 частин на мільйон виявила середні значення MnS-вмісту в рідких неметалевих включеннях від 7 до 40 мас.%. Більш високий вміст сірки у низьковуглецевому частково заспокоєному Μn/Si сталевому розплаві призводить до більш високого вмісту неметалевих включень. На фіг. 2 зображено вплив вмісту сірки у низьковуглецевому частково заспокоєному Μn/Si сталевому розплаві (0,05 мас.% С; 0,7 мас.% Μn; 0,2 мас.% Si) зі співвідношенням Μn/Si ≥ 3,5 на схильність до утворення тріщин, виражену частотою тріщин та шириною інтервалу плавлення сталевого розплаву, на склад неметалевих включень та на температуру плавлення (температуру ліквідусу) неметалевих включень. Дані вимірювань на фіг. 2 отримані в результаті вищеописаних досліджень зануренням. Нижче того вмісту сірки в розплаві, який призводить до вмісту MnS в неметалевих включеннях, що відповідає третинній евтектиці при 1130°С, температура плавлення неметалевих включень падає при зростанні вмісту сірки. Вище того вмісту сірки в розплаві, який призводить до вмісту MnS в неметалевих включеннях, що відповідає третинній евтектиці при 1130°С, температура плавлення неметалевих включень і частота виникнення тріщин різко зростають. Ширина інтервалу плавлення зростає аж до вмісту сірки близько 300 частин на мільйон, після чого залишається майже постійною. 5 На фіг. 2 зображено протилежні характеристики зростання схильності до утворення тріщин та зниження температури плавлення неметалевих включень. Отже, фіг. 2 дає уявлення про рекомендований згідно з винаходом вміст сірки, який забезпечує достатньо низькі температури плавлення неметалевих включень при одночасно прийнятному рівні схильності до утворення тріщин. Наявність сірки в сталевому сплаві призводить до розширення двофазової зони «твердий/рідкий», тобто інтервалу плавлення сталевого сплаву при одночасному зниженні температури її переходу в твердий стан, завдяки чому розширюється температурний діапазон виникнення гарячих тріщин між температурою проникнення рідини (Liquid Impenetration Temperature LIT) та температурою нульової в'язкості (zero ductility temperature ZDT). До межі вмісту сірки в 300 частин на мільйон в сталевому розплаві ширина двофазової ділянки збільшується приблизно лінійно до 45 °С. Починаючи з цього значення вмісту сірки ширина двофазової ділянки внаслідок осадження MnS в ході застигання залишається приблизно постійною при подальшому збільшенні вмісту сірки. Ці осади MnS накопичуються у твердій формі на поверхнях відливних валків, перешкоджаючи однорідному тепловому потоку або однорідному охолодженню, що сприяє утворенню дефектів поверхні та тріщин. Зростання вмісту сірки у сталевому розплаві призводить до зростання кількості осадів MnS, а відтак і збільшенню дефектів поверхні та тріщин. Тому максимальний вміст сірки згідно з винаходом обмежується значенням в 300 частин на мільйон. При вмісті сірки в сталевому розплаві нижче 20 частин на мільйон зниження температури плавлення рідких неметалевих включень відносно багатофазових систем із основних компонентів МnО та SiO2 не є настільки великим, щоб можна було забезпечити наявність рідких неметалевих включень в процесі відливання під час застигання сталевої оболонки на відливних роликах. Крім того, при вмісті сірки нижче 20 частин на мільйон ширина діапазону складових частин, в якому рідкі неметалеві включення є присутніми в багатофазовій системі, не є достатньою для того, щоб при промисловому процесі плавлення забезпечити достатній допуск відносно відхилень від заданого значення для складу сталі. Краще, коли вміст сірки становить принаймні 50 частин на мільйон, особливо принаймні 70 частин на мільйон. Верхня межа для вмісту сірки становить доцільним чином 250 частин на мільйон, особливо доцільно 200 частин на мільйон. Вміст сірки в сталевому розплаві можна довести до потрібного рівня шляхом десульфурації або шляхом контрольованого додавання сірки чи сірчаних з'єднань. При співвідношенні Mn/Si  3,5 в сталевому розплаві не утворюється багатофазової системи із основних компонентів MnO-SiO2-MnS, яка б мала, порівняно з багатофазовою системою із основних компонентів МnО та SiO2, достатньо велике зниження температури плавлення рідких неметалевих включень до значень, що є меншими за темпера 93097 6 туру плавлення сталевого розплаву. Тому згідно з винаходом співвідношення Mn/Si має бути не меншим за 3,5. Зусилля для формування смуги (RSF) є силою, з якою відливні ролики в процесі відливання притискаються один до одного, причому вони є нормованими на ширину сталевої смуги. Зусилля для формування смуги (RSF) має вплив на наявність тріщин та дефектів поверхні сталевої смуги, виготовленої методом відливання. Чим вищим є зусилля для формування смуги, тим більшою є температурна неоднорідність в точці контакту сталевих оболонок. Подібна температурна неоднорідність призводить до нерівномірного охолодження сталевої смуги, що є причиною утворення тріщин на поверхні. До того ж, високі зусилля для формування смуги (RSF) створюють напруження у відлитій сталевій смузі, що також може призвести до тріщин та зниження механічних властивостей. Застосування низького зусилля для формування смуги запобігає подібним проблемам і до того ж створює ту перевагу, що механічне навантаження на відливні апарати стає меншим. Звісно, обирання низького зусилля для формування смуги може негативно впливати на стабільність процесу відливання, оскільки тут існує загроза, що застиглі на відливних роликах металеві оболонки внаслідок неоднорідності при застиганні недостатньою мірою спресовуються між собою, і сталева смуга рветься під дією власної ваги, і що сталеві оболонки частково або по всій ширині залишаються приліпленими до відливного ролика, і справа доходить до розривів сталевої оболонки. При способі з рівня техніки величина сили розділення роликів в нормальному режимі становить від 5 до 250 кН/м. Згідно з винаходом сила формування смуги є нижчою за 50 кН/м. Оскільки запропонований винаходом склад сталевого розплаву на основі забезпечення появи рідких неметалевих включень зводить до мінімуму виникнення проявів неоднорідності під час застигання сталевих оболонок, то така низька сила формування смуги може бути застосована без загрози для стабільності процесу відливання. Частота утворення тріщин збільшується разом зі зростанням сили формування смуги. Застосування сил формування смуги вище 50 кН/м не може гарантувати виготовлення однорідної, майже вільної від дефектів та тріщин поверхні сталевої смуги. Згідно з винаходом нижня межа для сили формування смуги становить 2 кН/м. Нижче цього значення не може бути гарантована достатня стабільність процесу відливання. Доцільно, коли сила формування смуги становить щонайменше 5 кН/м. Краще, коли верхня межа не перевищує 30 кН/м. Наведені значення сили формування смуги стосуються встановленого звичного режиму відливної установки, а не умов при її запуску або при тимчасових надзвичайних навантаженнях. Згідно з іншою доцільною формою виконання способу згідно з винаходом неметалеві включення 7 93097 в сталевому розплаві мають масову частку АІ2О3. Утворена багатофазова система з основними компонентами MnO-SiO2-MnS- AI2O3 має температуру плавлення, що є нижчою за температуру плавлення багатофазової системи із основних компонентів МnО та SiO2. Крім того, діапазон хімічного складу, в якому присутні рідкі неметалеві включення, в Комп’ютерна верстка І.Скворцова 8 багатофазовій системі з основними компонентами MnO-SiO2-MnS- АІ2О3 є ширшим, ніж в багатофазовій системі із основних компонентів МnО та SiO2. Вміст АІ2О3 можна регулювати шляхом обрання вихідних речовин для сталевого розплаву або принагідно шляхом додавання алюмінію або алюмінієвих сполук. 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