способ внепечного легирования стали титаном

Формула изобретения

Способ внепечного легирования стали титаном, включающий ввод в жидкий расплав титансодержащей порошковой проволоки в стальной оболочке, отличающийся тем, что титансодержащую проволоку вводят со скоростью 150-300 м/мин, а массовую скорость поступления титана в металл поддерживают в диапазоне 4,0-10,0 г/тс.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке металлургических расплавов порошкообразными реагентами.

Известен способ внепечного легирования стали, который включает легирование металла в ковше при выпуске плавки кусковым ферротитаном [1].

Недостатком данного способа является низкое усвоение титана (35…45%), не обеспечивающее стабильное содержание титана в стали в узких пределах на каждой плавке.

В качестве прототипа принят способ внепечного легирования стали титансодержащей порошковой проволокой в стальной оболочке, подаваемой в жидкий металл со скоростью 60…80 м/мин [1]. При использовании данного способа достигнута высокая степень усвоения титана.

Недостатком прототипа является то, что невысокая скорость подачи титансодержащей проволоки в жидкий металл не позволяла ей достигать нижних слоев металла, и проволока в основном расплавлялась в верхней части ковша, что сказалось на нестабильности усвоения титана (разброс по усвоению – 66…91%). Нестабильному усвоению способствовала и низкая массовая скорость поступления титана в металл (1,78…2,31 г/тс), что приводило к неравномерному распределению титана по объему металла и к значительным затратам на выравнивание его концентрации.

Задача, решаемая изобретением, заключается в усовершенствовании способа внепечного легирования стали титаном путем установления оптимальной скорости подачи титансодержащей проволоки в расплав, а также регламентации подачи титана в металл в единицу времени.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе внепечного легирования стали титаном, включающем ввод в жидкий расплав титансодержащей порошковой проволоки в стальной оболочке, титансодержащую проволоку вводят со скоростью 150…300 м/мин, а массовую скорость поступления титана в металл поддерживают в диапазоне 4,0…10,0 г/тс.

Это дает возможность титансодержащему материалу высвобождаться в жидком металле в нижней части ковша, предотвращая неравномерное распределение и локальное пересыщение металла титаном, что позволит достигать стабильно высокую степень усвоения титана и стабильно получать его содержание в узких заданных пределах.

Общим с прототипом существенным признаком является ввод в жидкий расплав титансодержащей порошковой проволоки в стальной оболочке.

Отличительными от прототипа существенными признаками являются:

- скорость ввода титансодержащей порошковой проволоки составляет 150…300 м/мин;

- массовую скорость поступления титана в металл поддерживают в диапазоне 4,0…10,0 г/тс.

Приведенные выше признаки являются необходимыми и достаточными для всех случаев, на которые распространяется область изобретения.

Между существенными признаками и техническим результатом - достижение стабильно высокой степени усвоения титана и стабильного получения его содержания в узких заданных пределах - существует причинно-следственная связь, которая объясняется следующим образом. При вводе титансодержащей порошковой проволоки в стальной оболочке, с указанной скоростью, высвобождение титансодержащего материала в жидкую сталь будет происходить в нижней части ковша и весь титан будет растворяться в объеме металла. При скорости подачи проволоки менее чем 150 м/мин проволока будет расплавляться в верхних слоях металла, что приведет к снижению усвоения титана. При скорости ввода проволоки более чем 300 м/мин проволока успеет изменить направление своего движения от днища ковша и, всплывая, будет растворяться в верхних слоях металла, что также приведет к снижению усвоения титана. В случае, когда массовая скорость поступления титана превышает величину 10,0 г/тс, происходит локальное пересыщение жидкого металла титаном и, соответственно, повышенный его угар. Если массовая скорость поступления титана будет меньше 4,0 г/тс, то в объеме металла будет неравномерное распределение титана и нужны значительные дополнительные затраты на выравнивание его концентрации, что приведет к удорожанию обработки и нестабильному усвоению титана.

Таким образом, чтобы достигать стабильно высокую степень усвоения титана и стабильно получать его содержание в узких заданных пределах, необходимо внепечное легирование стали производить титансодержащей порошковой проволокой в стальной оболочке с указанной оптимальной скоростью ввода проволоки и регламентированной массовой скоростью поступления титана в единицу времени. Заявляемый способ используется следующим образом.

В дуговой сталеплавильной печи выплавляют сталь марки 18ХГТ, выпускают ее в 100-тонный ковш и передают его на установку внепечной обработки стали, где производят раскисление, усреднительную продувку и другие технологические операции. Затем отбирают пробу металла, определяют содержание в металле титана и рассчитывают то количество титана, которое необходимо внести в виде порошковой проволоки. После этого с помощью трайбаппарата вводят порошковую проволоку диаметром 13 мм в оболочке из стали 08Ю с наполнением ферротитаном 70%. Наполнение проволоки по ферротитану составляет 350 г/м, по титану 245 г/м. Скорость ввода проволоки составляет 210 м/мин, массовая скорость подачи титана 7,15 г/тс. Вводят 298 м проволоки. Прирост содержания титана в готовом металле составляет 0,05%, степень усвоения титана 97%. Проведено 20 обработок. Минимальная степень усвоения титана составила 92%, средняя 97%. На этой же установке внепечной обработки обрабатывали сталь марки 18ХГТ этой же титансодержащей проволокой, когда скорость ввода составляла 100 м/мин, а массовая скорость подачи титана 3,4 г/тс. Степень усвоения титана на сравнительных обработках составляла 65…95%, что иногда приводило к непопаданию по содержанию титана в заданные пределы.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:

1. Преимущества микролегирования стали титаном с помощью порошковой проволоки/ А.Ф.Каблуковский, С.И.Ябуров. А.Н.Никулин и др. //Металлург. - 1999. - №9. - Стр.37-38.