Способ внепечного микролегирования стали бором

(51)21 7/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ВНЕПЕЧНОГО МИКРОЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ БОРОМ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод(72) Авторы Гуненков Валентин ЮрьевичПивцаев Виталий ВасильевичПишикин Вадим СерафимовичТерлецкий Сергей ВалерьевичКисиленко Владимир ВасильевичОнищук Виталий Прохорович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод(57) Способ внепечного микролегирования стали бором, включающий ввод в расплав борсодержащей порошковой проволоки в стальной оболочке, отличающийся тем, что перед вводом проволоки определяют содержание углерода в расплаве, определяют расход проволоки в пересчете на усвоенный металлом бор, содержание которого устанавливают из соотношения 0,0038 - (0,00230,0032)С,где В - содержание бора, усвоенного металлом, мас. , - содержание углерода в металле перед вводом борсодержащей проволоки, мас. ,при вводе проволоки поддерживают массовую скорость поступления бора в расплав 1,5-4,0 г/тс, а после ввода проволоки осуществляют продувку расплава инертным газом с интенсивностью 0,05-0,25 м 3/тч в течение не менее 2 мин. Изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке металлургических расплавов порошкообразными реагентами. В качестве прототипа принят способ внепечного микролегирования стали, включающий ввод борсодержащих материалов в жидкий расплав в виде порошковой проволоки 1. При использовании данного способа обеспечивается высокая повторяемость и воспроизводимость технологического процесса микролегирования бором стали широкого марочного состава с содержанием 0,04-0,95 С 0,30-2,000,03-1,000,001-0,008 В. Однако степень усвоения бора при этом нестабильна и составляет 55,7-94,3 , что не позволяет использовать данный способ для стабильного получения заданного содержания бора в узких пределах (0,0005 и ниже) и, соответственно, обеспечения необходимого качества, служебных и эксплуатационных характеристик проката. Это объясняется отсутствием регламентации по массовой скорости подачи бора в жидкий металл и по режимам 9023 1 2007.04.30 продувки металла инертным газом после ввода проволоки, что приводит к локальному пересыщению отдельных участков металла в ковше бором, недостаточному его перемешиванию и, как следствие, повышенному угару или неравномерному распределению бора по высоте ковша. Необходимое качество не обеспечивается также по причине отсутствия регламентации в соотношении между содержаниями бора и углерода в составе металла,что может приводить к охрупчиванию и другим нежелательным явлениям. Задача, решаемая изобретением, состоит в усовершенствовании способа внепечного микролегирования стали бором путем установления зависимости между количеством вводимого бора и содержанием углерода в расплаве перед вводом бора. А также установлением пределов поступления бора в единицу времени на единицу объема жидкого металла и регламентацией интенсивности и длительности продувки металла инертным газом после ввода борсодержащих материалов. Технический результат, достигаемый при использовании способа, состоит в увеличении степени усвоения бора (до 90-100 ), стабильном получении заданного содержания бора в узких пределах (0,0005 и ниже), повышении качества, повышении и стабилизации служебных и эксплуатационных характеристик проката. Между существенными признаками изобретения и техническим результатом - увеличением степени усвоения бора (до 90-100 ), стабильном получении заданного содержания бора в узких пределах (0,0005 и ниже), повышении качества, повышении и стабилизации служебных и эксплуатационных характеристик проката - существует причинно-следственная связь, которая объясняется следующим образом. Как известно, наличие бора в стали сказывается на уменьшении отрицательного остаривающего влияния свободного азота за счет связывания его в боронитридные и карбоборонитридные соединения, что увеличивает пластичность и деформируемость проката при холодном формоизменении. Проведенными исследованиями было установлено, что наиболее оптимальные значения пластичности и деформируемости металла при сохранении высоких показателей служебных свойств (вязкость, прочность, твердость и др.) достигаются при условии, когда в металле массовая доля бора, увеличенная в 250-300 раз, и массовая доля углерода составляют в сумме определенную постоянную величину. Исходя из установленной величины суммы массовой доли углерода и увеличенной в 250-300 раз массовой доли бора, определяют расход борсодержащих материалов, который в пересчете на усвоенный металлом бор составляет В 0,0038-(0,00230,00032)С, мас. . Если расход борсодержащих материалов в пересчете на усвоенный металлом бор будет больше, чем вытекает из представленного выражения, то в готовом прокате будет наблюдаться охрупчивание по границам зерен, резко ухудшится пластичность и деформируемость металла. Если расход борсодержащих материалов в пересчете на усвоенный металлом бор будет меньше, чем вытекает из представленного выражения, то бор не будет оказывать влияние на пластичность и деформируемость и, соответственно, качество металла, служебные и эксплуатационные характеристики проката не повысятся. По мере вхождения порошковой проволоки в жидкий металл стальная оболочка расплавляется и борсодержащий наполнитель высвобождается в расплав, при этом, для того, чтобы обеспечивалось равномерное распределение бора по всему объему металла, массовая скорость его поступления в расплав должна составлять 1,5-4,0 г/тс. При массовой скорости поступления бора, превышающей 4,0 г/тс могут образовываться локальные участки металла, перенасыщенные бором, в результате чего бор не будет успевать растворяться и во время ввода проволоки восходящими потоками металла будет выноситься на поверхность расплава, что приведет к снижению его усвоения. При массовой скорости поступления бора ниже 1,5 г/тс увеличатся время ввода проволоки и затраты на микролегирование металла. После равномерного растворения бора в объеме металла существуют отдельные участки, где бора находится несколько больше или несколько меньше (до 0,0005 ), но при точной корректировке содержания бора и попадания в узкие заданные пределы даже таких незначительных отклонений по высоте ковша не должно 2 9023 1 2007.04.30 наблюдаться. Поэтому после ввода проволоки с борсодержащим материалом для точного выравнивания концентрации бора по всему объему металла в ковше осуществляют продувку металла аргоном с интенсивностью 0,05-0,25 м 3/тч и длительностью не менее 2 мин. В случае, когда интенсивность продувки будет превышать 0,25 м 3/тч, может наблюдаться оголение поверхности металла, что приведет к угару бора. В случае, когда интенсивность продувки будет менее 0,05 м 3/тч и длительностью менее 2 мин, не будет обеспечиваться выравнивание концентрации бора по всему объему металла. Таким образом, чтобы увеличить степень усвоения бора до 90-100 и стабильно получать заданное содержание бора в узких пределах (0,0005 и ниже), повысить качество,повысить и стабилизировать служебные и эксплуатационные характеристики проката,внепечное микролегирование стали необходимо производить порошковой проволокой с борсодержащим наполнителем с регламентированной массовой скоростью поступления бора в единицу времени и регламентированным режимом продувки металла инертным газом после ввода проволоки. Заявленный способ используется следующим образом. В дуговой электросталеплавильной печи выплавляют сталь 60, выпускают ее в 100-тонный ковш и передают на установку внепечной обработки, где производят раскисление, усреднительную продувку и другие необходимые технологические операции. Перед вводом проволоки с наполнением борсодержащим материалом отбирают пробу металла и определяют содержание углерода. В нашем случае оно составило 0,60 . Затем рассчитывается необходимое количество бора в металле и, соответственно, количество вводимой борсодержащей проволоки. В нашем случае в готовой стали необходимо получить 0,0020 бора. Для этого в ковш с помощью трайбаппарата вводят 25 м порошковой проволоки 13 мм с наполнением ферробором 450 г/м (содержание бора в наполнителе 18 ). Скорость ввода - 3 м/с. При этом массовая скорость поступления бора в металл составляет 2,4 г/тс. После ввода проволоки осуществляют продувку металла аргоном с интенсивностью 20 м 3/ч (0,15 м 3/тч),длительностью 3 мин. После этого отдают металл на разливку, где отбирают по ходу непрерывной разливки 5 проб с разной высоты ковша. Во всех пробах содержание бора составило 0,0020 . Степень усвоения составила 99,0 . С использованием данной технологии проведено 20 плавок с получением содержания бора в узких заданных пределах,степень усвоения на всех плавках составила 98100 . При этом обеспечивается более высокая деформируемость катанки при волочении без промежуточной термообработки. Удельная обрывность при волочении катанки, изготовленной из опытного металла, составляла 0,1 обр./т при допустимой норме 0,5 обр./т. На этой же установке проводили внепечное микролегирование стали 60 порошковой проволокой со скоростью ввода 1,5 м/с (массовая скорость поступления бора в металл 1,2 г/тс, расход проволоки 25 м), интенсивность продувки после ввода проволоки - 40 м 3/ч(0,15 м 3/тч), длительностью 3 мин. После этого отдают металл на разливку, где отбирают по ходу непрерывной разливки 5 проб с разной высоты ковша. Во всех пробах содержание бора составило 0,0020 . Степень усвоения составила 99,0 . С использованием данной технологии проведено 20 плавок с получением содержания бора в узких заданных пределах,степень усвоения на всех плавках составила 98100 . При этом обеспечивается более высокая деформируемость катанки при волочении без промежуточной термообработки. Удельная обрывность при волочении катанки, изготовленной из опытного металла, составляла 0,1 обр./т при допустимой норме 0,5 обр./т. На этой же установке проводили внепечное микролегирование стали 60 порошковой проволокой со скоростью ввода 1,5 м/с (массовая скорость поступления бора в металл - 1,2 г/тс,расход проволоки 25 м), интенсивность продувки после ввода проволоки - 40 м 3/ч(0,30 м 3/тч). Степень усвоения бора по маркировочной пробе составила 75 , при этом по высоте ковша содержание бора изменялось от 0,00145 до 0,00205 . Удельная обрывность при волочении катанки, изготовленной из сравнительного металла, составляла 0,4-0,8 обр./т. 3 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4