Патент на изобретение №2270257

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛИ ДЛЯ МЕТАЛЛОКОРДА, ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ПРУЖИН И КАНАТОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к металлургии, в частности к технологии производства марок высокоуглеродистой стали для изготовления кордной и канатной проволоки, требующих повышенной чистоты по содержанию неметаллических включений всех видов, а также высокоуглеродистых пружинных сталей повышенного качества типа 70 “экстра”. Способ включает выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск его в ковш, раскисление алюминием, легирование присадками ферромарганца и ферросилиция, обработку металла и продувку аргоном на установке по доводке металла или агрегате печь-ковш, последующую разливку стали. В начале выпуска в ковш вводят науглероживатель и сразу после него для раскисления вводят алюминий в количестве 0.5-1.0 кг/т, а после ввода алюминия производят легирование по ходу выпуска присадками ферромарганца с последующим частичным вводом ферросилиция на нижний маркировочный предел или полностью на агрегате по доводке металла или на агрегате печь-ковш. Изобретение позволяет получить высококачественную сталь с низкой степенью загрязненности неметаллическими включениями всех видов, что позволяет повысить технологичность производства канатной проволоки и металлокорда на всех стадиях от выплавки до волочения и улучшить качество готовой продукции. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к металлургии, в частности к технологии производства марок высокоуглеродистой стали для изготовления кордной и канатной проволоки, требующих повышенной чистоты по содержанию неметаллических включений всех видов, а также высокоуглеродистых пружинных сталей повышенного качества типа 70 “экстра”.

Известен способ выплавки высокоуглеродистой стали для высокопрочной проволоки, преимущественно в конвертере, включающий завалку лома, заливку чугуна, ввод шлакообразующих материалов, продувку газообразным окислителем, например, кислородом в два периода, ввод в конвертер за 1,5…3,0 мин. До окончания первого периода продувки уртита в количестве 1-3 кг/т стали, скачивание промежуточного шлака, раскисление и легирование стали в ковше добавками ферромарганца и ферросилиция [1].

Недостатками данного способа являются то, что образующиеся в процессе выплавки стали неметаллические включения в виде сульфидов и силикатов практически не удаляются из жидкой стали и оказывают негативное влияние на технологичность дальнейшего передела и ухудшают качество готовой продукции. Особенно это касается хрупких и недеформируемых силикатов.

Известен также способ раскисления углеродистой стали, содержащей 0,45…0,80% углерода, включающий раскисление в печи марганцем, в ковше – кремнием и алюминием и в изложнице алюминием, при этом с целью уменьшения количества глинозема и хрупких силикатов, повышения технологичности металла при волочении и увеличения выходного годного, алюминий в ковш вводят в количестве 60-130 г/т стали, а в изложницы – порциями с увеличением на каждые 0,01% фактического уменьшения содержания углерода на 2 г/т стали, причем отношение суммарного количества алюминия, введенного в ковш и изложницу, к введенному в ковш кремнию поддерживают в соотношении 1:(15-80) [2].

Недостатками данного способа является наличие в готовой стали силикатов и особенно оксидов алюминия, которые не могут быть удалены из объема металла при раскислении стали в изложнице и оказывают отрицательное влияние на технологичность процесса вытяжки (повышенная обрывность), а также ухудшают служебные характеристики кордовых и канатных сталей, в частности, приводят к снижению многоцикловой усталости.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения стали для металлокорда, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск его в ковш с одноврменным раскислением в ковше, подачей силикокальция и алюминия, легирование марганцевыми ферросплавами и разливку стали, при этом силикокальций и алюминий подают в ковш с расходом, выбранным в соотношении (40-60):1, а после легирования марганцевыми ферросплавами проводят вакуумирование под покровным шлаком с основностью 1,8-2,2 при сумме оксидов марганца и железа не более 1,5%, после чего проводят обработку на установке по доводке металла с добавкой в объем металла рафинировочной шлаковой смеси из оксидов кальция, кремния и бария, взятых в соотношении (30-35):(50-60): (10-15), а разливку стали осуществляют на машине непрерывного литья заготовок, поддерживая скорость разливки постоянной [3].

Данное изобретение принято за прототип.

Недостатками известного способа являются повышенное содержание в разливаемой стали жидких включений окисного типа, представляющих собой сложное соединение оксидов кремния и кальция nSiO₂ mCaO. Данные включения склонны к коагуляции и хорошо смачиваются сталью, что резко ухудшает эффективность их удаления во время вакуумирования и обработки на установке по доводке металла. Данное обстоятельство усугубляется тем, что в рассматриваемом способе получения стали для металлокорда не предусмотрена выдержка металла в ковше непосредственно перед непрерывной разливкой в течение не менее 30 минут, что позволило бы удалить включения путем их всплывания и ассимиляции шлаком. В итоге готовая сталь оказывается загрязненной неметаллическими включениями, что ухудшает служебные характеристики корда. Также недостатком данного способа получения стали является высокая стоимость силикокальция и одной из составляющих рафинировочной шлаковой смеси – оксида бария, что ведет к удорожанию продукции без существенного повышения качества.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение высококачественной стали с низкой степенью загрязненности неметаллическими включениями всех видов, что позволит повысить технологичность производства канатной проволоки и металлокорда на всех стадиях от выплавки до волочения и улучшить качество готовой продукции.

Поставленная задача достигается тем, что предложен способ получения стали для металлокорда, высококачественных пружин и канатов, который включает выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск его в ковш, раскисление алюминием, легирование присадками ферромарганца и ферросилиция, обработку металла и продувку аргоном на установке по доводке металла или в агрегате печь-ковш, последующую разливку стали, при этом в начале выпуска в ковш вводят науглероживатель и сразу после него для раскисления вводят алюминий в количестве 0,5-1,0 кг/т, а после ввода алюминия производят легирование по ходу выпуска присадками ферромарганца с последующим частичным вводом на нижний маркировочный предел или полностью на агрегате по доводке металла или на агрегате печь-ковш. Причем в качестве сталеплавильного агрегата используют конвертер и металл в ковш выпускают при содержании углерода 0,05-0,15%. Разливку стали производят в слитки массой 4…10 т или на установке непрерывного литья заготовок.

Остановка плавки в случае выплавки стали в конверторе при содержании углерода 0,05-0,15% позволит получить полупродукт с оптимальным содержанием таких элементов, как кремний, сера, фосфор и достаточно низким содержанием кислорода. Глубокое раскисление полупродукта присадкой оптимального количества алюминия в начале выпуска из сталеплавильного агрегата, сразу после ввода науглероживателя и до присадки других раскислителей, обеспечивает образование продуктов раскисления преимущественно в виде частиц глинозема, которые практически полностью удаляются в результате барботирования металла во время выпуска в ковш и во время продувки на установке по доводке металла или на агрегате ковш-печь. Присадку ферромарганца производят по ходу выпуска металла после ввода алюминия, а ферросилиций частично вводится в последнюю очередь во время выпуска или полностью на агрегате по доводке металла или на агрегате печь-ковш, что в итоге позволяет получить сталь с низким содержанием неметаллических включений.

Остановка плавки в случае выплавки стали в конвертере на углероде менее 0,05% приводит к существенному повышению содержания кислорода в стали, что приводит к образованию большого числа неметаллических включений окисного типа. С другой стороны, в случае остановки плавки на углероде более 0,15%, готовая сталь будет иметь содержание серы и фосфора выше предельно допустимых технической документацией значений.

Присадка алюминия в количестве менее 0,5 кг/т не позволяет произвести глубокое раскисление, что приводит к высокому остаточному содержанию кислорода в стали, и, как следствие, к образованию включений силикатного типа в процессе дальнейшего раскисления. Присадка алюминия в количестве более 1,0 кг/т приведет к тому, что не весь алюминий свяжется в оксиды, и его остаточное содержание в стали превысит предельно допустимые значения согласно нормативной документации (не более 0,005%).

Пример конкретного выполнения.

В 140-тонном конверторе выплавляли углеродистый полупродукт и при содержании 0,1% углерода выпускали металл в ковш. В начале выпуска вводили науглероживатель в количестве 900 кг, непосредственно после ввода науглероживателя – алюминий из расчета 0,7 кг/т, затем ферромарганец в количестве 300 кг. Далее на агрегате печь-ковш в сталь одновременно с продувкой аргона был добавлен ферросилиций в количестве 550 кг. Затем металл был разлит в изложницы массой 4,5 и 6,5 тн (комбинированный состав). Далее сталь была прокатана на кв. 200 мм с дальнейшим перекатом в катанку диаметром 6,0 мм с последующим отбором проб для анализа на загрязненность неметаллическими включениями. Оценка загрязненности проводилась в соответствии с ГОСТ 1778 “Металлографические методы определения неметаллических включений”, шкала Ш4. Результаты испытаний показали следующее содержание неметаллических включений: оксиды – 1,0 макс., сульфиды – 0,5 макс., силикатов не обнаружено.

Таким образом, сталь, выплавленная по предлагаемому способу имеет более низкую загрязненность неметаллическими включениями по сравнению со сталью, принятой за прототип. Получение высококачественной стали по предлагаемому способу позволит повысить технологичность производства канатной проволоки, высококачественных пружин и металлокорда на всех стадиях от выплавки до волочения и улучшить качество готовой продукции. Кроме этого, выплавляемая по предлагаемому способу сталь имеет более низкие затраты на производство.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №1712424, кл. С 21 С 5/28, 1992 г.

2. Авторское свидетельство №607846, кл. С 21 C 7/06, 1978 г.

3. Патент РФ №2212451, кл. С 21 С 7/00 – принят за прототип.

Формула изобретения

1. Способ получения стали для металлокорда, высококачественных пружин и канатов, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск его в ковш, раскисление алюминием, легирование присадками ферромарганца и ферросилиция, обработку металла и продувку аргоном на установке по доводке металла или агрегате печь-ковш, последующую разливку стали, отличающийся тем, что в начале выпуска в ковш вводят науглероживатель и сразу после него для раскисления вводят алюминий в количестве 0,5-1,0 кг/т, а после ввода алюминия производят легирование по ходу выпуска присадками ферромарганца с последующим частичным вводом ферросилиция на нижний маркировочный предел или полностью на агрегате по доводке металла или на агрегате печь-ковш.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сталеплавильного агрегата используют конвертор, при этом металл в ковш выпускают при содержании углерода 0,05-0,15%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что разливку стали производят в слитки массой 4…10 т или на установке непрерывного литья заготовок.