RU2007492C1

RU2007492C1 - Alloy for deoxidizing and alloying of steel and cast iron

Info

Publication number: RU2007492C1
Authority: RU
Inventors: Н.И. Фомкин; Ю.С. Щекалев; О.Н. Кокареко; В.Д. Хромов; Ю.Г. Алешин
Original assignee: Фомкин Николай Иванович; Щекалев Юрий Степанович; Кокареко Олег Николаевич; Хромов Виктор Дмитриевич; Юргинский абразивный завод
Priority date: 1990-05-23
Filing date: 1990-05-23
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: manufacture of complex alloys. SUBSTANCE: the alloy for deoxidizing and alloying of steel and cast iron further comprises Ni, Cu and Ga, the ratio of the components being as follows ( wt % ): 5-20 Si; 0.05-0.18 Mn; 1.0-2.0 C; 0.10-0.18 P; 0.5-5.0 Ti; 0.001-0.10 Cap; 0.1-30 Ni; 0.01-1.0 Cu; 0.05-2.0 Ga; and Fe, the balance. The addition of Ni, Cu and Ga to the claimed alloy reduces chemical heterogeneity of an alloy ingot to 76% , decreases the tendency of the alloy of being disintegrated by 1.8-2.25 times and also increases the yield of the suitable alloy to 1.4 times. At the same time the Si loss is reduced to 4% and the Mn loss to 3.3% . EFFECT: better properties of the alloy. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке композиций экономичных сплавов для раскисления и легирования стали и чугуна. The invention relates to metallurgy, in particular to the development of compositions of economical alloys for deoxidation and alloying of steel and cast iron.

Цель изобретения - уменьшение химической неоднородности слитка сплава, склонности его к рассыпаемости, увеличение выхода годного сплава, а также снижение угара его компонентов при легировании стали и чугуна. The purpose of the invention is to reduce the chemical heterogeneity of the ingot of the alloy, its tendency to scatter, increase the yield of the alloy, and also reduce the burning of its components during alloying of steel and cast iron.

Изобретение иллюстрируется примерами конкретного применения. The invention is illustrated by examples of specific applications.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в сплаве предлагаемого состава обусловлен следующим. The choice of boundary limits for the content of components in the alloy of the proposed composition is due to the following.

Входящие в состав предлагаемого сплава компоненты, имеющиеся в известном сплаве, в основном, выполняют ту же функцию, что и в известном сплаве. Так, в частности, входящий в том же соотношении (5-20% ) кремний сплава является как активным раскислителем, так и легирующим компонентом. При этом снижение кремния в сплаве менее 5% нецелесообразно, так как значительно увеличивает расход сплава на легирование металла, значительно снижает температуру легируемого металла, увеличивает продолжительность этого периода и т. д. The constituents of the proposed alloy components available in the known alloy basically perform the same function as in the known alloy. So, in particular, the silicon alloy included in the same ratio (5-20%) is both an active deoxidizer and an alloying component. In this case, a decrease in silicon in the alloy of less than 5% is impractical, since it significantly increases the consumption of the alloy for alloying the metal, significantly reduces the temperature of the alloyed metal, increases the duration of this period, etc.

В то же время и с точки зрения показателей получения предлагаемого сплава снижение кремния в сплаве менее 5% также нерационально, так как этот процесс характеризуется сравнительно низкой температурой, загромождением горна недовосста- новленными продуктами плавки, снижением производительности, ухудшением качества сплава (загрязнение метвключениями) и т. д. Ограничение верхнего предела (20% ) концентрации кремния в сплаве преимущественно диктовалось поставленными целями предлагаемого решения. At the same time, from the point of view of the indicators of obtaining the proposed alloy, a decrease in silicon in the alloy of less than 5% is also irrational, since this process is characterized by a relatively low temperature, clogging of the hearth with unreduced melting products, decreased productivity, and deterioration of the quality of the alloy (pollution by metal inclusions) and etc. The limitation of the upper limit (20%) of the silicon concentration in the alloy was mainly dictated by the goals of the proposed solution.

Так при увеличении этого компонента более 20% значительно повышается его химическая неоднородность, повышается склонность его к рассыпанию и уменьшается выход годного сплава. В то же время, вследствие заметного снижения плотности сплава, увеличивается угар компонентов сплава при его использовании для раскисления и легирования стали и чугуна, т. е. снижаются и его эксплуатационные свойства. So, with an increase of this component by more than 20%, its chemical heterogeneity significantly increases, its tendency to scatter increases, and the yield of the alloy decreases. At the same time, due to a noticeable decrease in the density of the alloy, the burnup of the components of the alloy increases when it is used for deoxidation and alloying of steel and cast iron, i.e., its operational properties also decrease.

Входящий почти в том же количестве (1,0-2,0% ) в сплав углерод значительно снижает температуру сплава, способствуя увеличению производительности как производства, так и использования сплава, и в этом смысле углерод способствует достижению поставленных целей. The carbon entering the alloy in almost the same amount (1.0-2.0%) significantly reduces the temperature of the alloy, contributing to an increase in both the production and use of the alloy, and in this sense, carbon contributes to the achievement of goals.

В то же время и снижение его менее 1,0% , приводя к существенному повышению температуры плавления сплава (что значительно ухудшает как показатели его получения, так и использования) нецелесообразно. At the same time, a decrease in it of less than 1.0%, leading to a significant increase in the melting temperature of the alloy (which significantly worsens both its production and use), is impractical.

Аналогично и повышение в сплаве углерода более 2,0% уже практически не влияет на поставленные цели и труднодостижимо практически. Similarly, an increase in the carbon alloy of more than 2.0% has almost no effect on the goals and is almost impossible to achieve.

Ограничение в предлагаемом сплаве концентрации алюминия (0,8-2,0% ) против содержания (0,05-5,0% ) его в известном сплаве вызвано преимущественно тем, что в этом оптимальном интервале достигаются стабильность как товарно-потребительских, так и эксплуатационных свойств сплава. И поэтому снижение алюминия в сплаве менее 0,8% , также как и увеличение его более 2,0% уже нецелесообразно, так как эти значения уже достигаются в технологически неоптимальных вариантах его получения. The limitation in the proposed alloy of the concentration of aluminum (0.8-2.0%) versus the content (0.05-5.0%) of it in the known alloy is mainly due to the fact that in this optimal range the stability of both commodity and operational properties of the alloy. And therefore, a decrease in aluminum in the alloy of less than 0.8%, as well as an increase of more than 2.0%, is already impractical, since these values are already achieved in technologically non-optimal options for its production.

То же самое можно сказать и о причинах ограничения концентрации фосфора (0,10-0,18% ) и кальция (0,001-0,1% ) в предлагаемом сплаве по сравнению с известным, где они составляют соответственно 0,1-1,0% и 0,005-1,0% . The same can be said about the reasons for the limitation of the concentration of phosphorus (0.10-0.18%) and calcium (0.001-0.1%) in the proposed alloy compared to the known one, where they are 0.1-1.0, respectively % and 0.005-1.0%.

Ограничение верхнего предела концентрации титана (5% ) в предлагаемом сплаве против (10% ) в известном при неизменности нижнего содержания этого компонента (0,5% ) вызвано не только тем, что при увеличении Ti>5% значительно повышается химическая неоднородность сплава, ухудшаются показатели его получения, но, и, кроме того, практически не улучшаются и эксплуатационные его свойства, таких как угар компонентов сплава при легировании, измельчение зерна легируемого металла и др. The limitation of the upper limit of the concentration of titanium (5%) in the proposed alloy versus (10%) in the known alloy with a constant lower content of this component (0.5%) is caused not only by the fact that with an increase in Ti> 5% the chemical inhomogeneity of the alloy increases significantly, worsen indicators of its production, but, and, in addition, its operational properties, such as the burning of alloy components during alloying, grain grinding of the alloyed metal, etc., are practically not improving.

Однако, в то же время и снижение Ti<0,5% тоже нецелесообразно как с точки зрения его получения, так и использования. However, at the same time, a decrease in Ti <0.5% is also impractical both in terms of its production and use.

Особо следует отметить, что изменение оптимального интервала концентраций марганца в предлагаемом сплаве (0,05-0,18% ) по сравнению с известным, где он находился в пределах (0,2-2,5% ) благоприятно сказывается на показателях его получения, устраняя так называемый "карбидный" ход печи, значительно ухудшающий показатели его получения, повышая химическую неоднородность получаемого сплава, склонность его к рассыпанию и снижают выход годного сплава. It should be especially noted that a change in the optimal range of manganese concentrations in the proposed alloy (0.05-0.18%) compared with the known one, where it was in the range (0.2-2.5%), favorably affects the rates of its production, eliminating the so-called "carbide" course of the furnace, significantly worsening its production, increasing the chemical heterogeneity of the resulting alloy, its tendency to scatter and reduce the yield of the alloy.

В то же время снижение концентрации марганца в сплаве менее 0,05% труднодостижимо, а увеличение его более 0,18% уже является признаком "карбидного" хода печи. At the same time, a decrease in the concentration of manganese in the alloy of less than 0.05% is difficult to achieve, and an increase of more than 0.18% is already a sign of the carbide course of the furnace.

Дополнительно введенные в сплав никель, медь и, в особенности, галлий в совокупности приводит к заметному снижению температуры плавления сплава, что увеличивает его перегрев перед выпуском, уменьшая его химическую неоднородность. Главное, однако, состоит в том, что медь и никель и, в большей мере, галлий уменьшает активность, например, кремния и фосфора в сплаве, сдерживая развитие фронтальной ликвации этих компонентов при его кристаллизации. С другой стороны, уменьшение активности фосфора в сплаве уменьшает вероятность образования (при наличии влаги) в объеме сплава газообразного РН₃, который, выделяясь из расплава, разрушает его с образованием большого количества некондиционной мелочи. Перечисленные эффекты достигаются однако в заявляемом интервале концентраций: выход за их пределы приводит к снижению эффекта от указанных явлений.Additionally introduced into the alloy nickel, copper and, in particular, gallium in the aggregate leads to a noticeable decrease in the melting temperature of the alloy, which increases its overheating before release, reducing its chemical heterogeneity. The main thing, however, is that copper and nickel and, to a greater extent, gallium reduce the activity of, for example, silicon and phosphorus in the alloy, inhibiting the development of frontal segregation of these components during its crystallization. On the other hand, a decrease in the phosphorus activity in the alloy reduces the likelihood of the formation (in the presence of moisture) in the volume of the alloy of gaseous pH ₃ , which, released from the melt, destroys it with the formation of a large amount of substandard fines. The listed effects are achieved, however, in the claimed concentration range: going beyond them leads to a decrease in the effect of these phenomena.

В целом заявляемый уровень основных компонентов сплава способствует выравниванию химического состава получаемого слитка сплава, уменьшению его потерь при выплавке (за счет снижения металловключений) и угара компонентов сплава при использовании его дли легирования стали или чугуна, способствует сохранению физических характеристик (размеров, плотности и т. д. ) при длительном хранении сплава и т. д. In general, the claimed level of the main components of the alloy helps to level the chemical composition of the obtained alloy ingot, to reduce its losses during smelting (by reducing metal inclusions) and the burnout of alloy components when using its alloying length of steel or cast iron, helps to maintain physical characteristics (dimensions, density, etc.). d.) for long-term storage of the alloy, etc.

П р и м е р. В руднотермическую электропечь РКЗ-16,5 загружают 60т шихты, включающей 6т (10% ) антрацита, 1,2т (2% ) кварцевого песка, 3 т (5% ) отходов белого и нормального корунда и бокситовый агломерат (49,5 т) и проплавляют в течение 6 ч, выбирая ежечасно по 13,5-14,5 тыс. квт электроэнергии. После выпуска шлакового расплава, называемого нормальным корундом (содержание Al₂O₃ ≥94% ) загрузили 20 т шихтовых материалов, взятых в том же соотношении и дальнейшая загрузка происходила непрерывно по мере проплавления шихты и выпуска корунда.PRI me R. 60 tons of charge are loaded into the ore-thermal electric furnace RKZ-16.5, including 6 tons (10%) of anthracite, 1.2 tons (2%) of quartz sand, 3 tons (5%) of white and normal corundum wastes and bauxite sinter (49.5 tons) and melted for 6 hours, choosing 13.5-14.5 thousand kW of electricity every hour. After the release of the slag melt, called normal corundum (Al ₂ O ₃ content ≥ 94%), 20 tons of charge materials taken in the same ratio were loaded and further loading continued continuously as the charge was melted and corundum was released.

Выпуск попутного сплава, защищаемого предлагаемым техническим решением, осуществляют через 3 выпуска (10 ч) электрокорунда. Сплав содержал, мас. % : кремний 12,4; марганец 0,12; алюминий 1,1; углерод 1,8; фосфор 0,12; титан 2,1; кальций 0,012; никель 1,8; медь 0,6. The release of the associated alloy protected by the proposed technical solution is carried out through 3 releases (10 hours) of electrocorundum. The alloy contained, wt. %: silicon 12.4; manganese 0.12; aluminum 1.1; carbon 1.8; phosphorus 0.12; titanium 2.1; calcium 0.012; nickel 1.8; copper 0.6.

Сплав сливали в плоскую футерованную, имеющую форму сегмента, изложницу. Высота слитка составляла 310 мм. Диаметр верхнего круга слитка 21006 мм. Выход сплава составил 342 кг на 1 т корунда. Слиток сплава затем охлаждали непосредственно в изложнице в течение 6 час, после чего его дробили до размеров кусков 100-300 мм, оценивая при этом не только вес кондиционного по размерам кусков сплава, но и некондиционной мелочи, размером 0,5-5 мм. Ее количество составляло 8,2% . Часть кондиционных кусков сплава сохраняли для длительного хранения (6 мес) для определения склонности сплава к рассыпанию. Оказалось, что после 6 мес. хранения сохранилось 92% кусков в кондиционном виде (8% рассыпалось). The alloy was poured into a flat lined, segment-shaped mold. The height of the ingot was 310 mm. The diameter of the upper circle of the ingot is 21006 mm. The alloy yield was 342 kg per 1 ton of corundum. The ingot of the alloy was then cooled directly in the mold for 6 hours, after which it was crushed to pieces of 100-300 mm in size, while evaluating not only the weight of the conditionally sized pieces of the alloy, but also substandard fines, 0.5-5 mm in size. Its amount was 8.2%. Part of the conditioned pieces of the alloy was stored for long-term storage (6 months) to determine the tendency of the alloy to spill. It turned out that after 6 months. storage, 92% of the pieces were preserved in a conditioned form (8% scattered).

Анализ полученного слитка сплава на химическую неоднородность показал, что в наиболее ликвируемых местах (верх и низ центра слитка) неоднородность по кремнию и фосфору (по сравнению с практически неликвируемым местом постоянного отбора проб - мгновенно кристаллизующимся краем слитка) составляла 12 и 8% соответственно. Analysis of the obtained alloy ingot for chemical heterogeneity showed that in the most liquified places (top and bottom of the center of the ingot), the heterogeneity in silicon and phosphorus (compared to the practically non-illiquidized place of constant sampling — the instantly crystallizing edge of the ingot) was 12 and 8%, respectively.

Соотношение компонентов в сплаве отрабатывалось также и при использовании его в промышленной 5-т печи при выплавке стали 17Г1С, при этом в качестве базового варианта использовали 45% -ный ферросилиций и силикомарганец из расчета введения в сталь 0,2-0,4% кремния и 0,6-0,8% марганца. The ratio of components in the alloy was also worked out when it was used in an industrial 5-t furnace in the smelting of 17G1S steel, while 45% ferrosilicon and silicomanganese were used as the base case based on the introduction of 0.2-0.4% silicon and 0.6-0.8% manganese.

Основные данные промышленного получения и использования сплава приведены в таблице. The main data on the industrial production and use of the alloy are given in the table.

Из этих данных следует, что заявляемый уровень концентраций компонентов сплава позволяет не только вовлечь в производство новые источники сырья, но и увеличить его производство, улучшить качество сплава и технологично использовать его при раскислении и легировании металла. (56) Авторское свидетельство СССР N 715636, кл. C 22 C 35/00, 1978. From these data it follows that the claimed level of concentrations of the components of the alloy allows not only to involve new sources of raw materials in production, but also to increase its production, improve the quality of the alloy and use it technologically for deoxidation and alloying of metal. (56) Copyright certificate of the USSR N 715636, cl. C 22 C 35/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР N 1122732, кл. C 22 C 35/00, 1983. USSR author's certificate N 1122732, cl. C 22 C 35/00, 1983.

Claims

Alloy for the decomposition and alloying of steel and cast iron, containing silicon, manganese, carbon, aluminum, phosphorus, titanium, calcium and iron, characterized in that, with the aim of increasing the chemical uniformity of the ingot, the yield of the alloy, reducing the tendency to crumbling and burning of components during alloying steel and cast iron, it additionally contains nickel, copper and gallium in the following ratio of components. wt. %:
Silicon 5 - 20
Manganese 0.05 - 0.18
Carbon 1.0 - 2.0
Aluminum 0.8 - 2.0
Phosphorus 0.10 - 0.18
Titanium 0.5 - 5.0
Calcium 0.001 - 0.10
Nickel 0.1 - 3.0
Copper 0.01 - 1.0
Gallium 0.05 - 2.0
Iron Else