СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БОРСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ
METHOD OF PRODUCING BORON-CONTAINING STEEL

Изобретение относится к области металлургии стали, а конкретно к производству сортового проката из борсодержащей стали.
Известен способ производства, включающий выплавку полупродукта в конверторе, раскисление, легирование, ввод нитридообразующих элементов, рафинирование синтетическим шлаком в ковше в процессе выпуска плавки и продувку металла инертным газом, присадку борсодержащих добавок в ковш производят в процессе продувки после снижения содержания закиси железа в шлаке до 0,2-2,0 вес.% (USSR №918314, МПК С 21 С 7/00, опубл. 07.04.1982).
Недостатками известного способа является недостаточный выход годного по механическим свойствам (прокаливаемости), присадка борсодержащих добавок при содержании окислов железа в интервале 0,5-2,0% приведет к нестабильному угару борсодержащих добавок и соответственно к неполучению заданного химического состава и, как следствие, к отсортировке готового проката по прокаливаемости.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ производства борсодержащей стали (RU №2382086, МПК С21С 7/00, опубл. 20.02.2010), включающий выплавку стали в сталеплавильном агрегате, ее раскисление, внепечную обработку, присадку ферробора и продувку аргоном через донные фурмы во время внепечной обработки стали, внепечную обработку стали производят на установке печь-ковш, затем осуществляют усреднительную продувку стали аргоном и определяют окисленность и температуру металла по приходу на установку печь-ковш, присаживают кальцийсодержащую порошковую проволоку, проводят доводку по содержанию химических элементов и температуре стали в ковше перед отдачей металла на разливку, а присадку ферробора, осуществляют, совместно с продувкой стали аргоном с расходом, определяемым из соотношения:
фб
ФСа
Р=0,05×Р-0,169×О-146,5×Тприх/Тотд+172,3, где
фб
Р - расход ферробора, кг
ФСа
Р - расход кальцийсодержащей порошковой проволоки, кг;
О - окисленность металла по приходу на установку печь-ковш, ррм;
Тприх - температура металла по приходу на установку печь-ковш, °С;
Тотд - температура металла в ковше перед отдачей его на разливку, °С;
0,05 - коэффициент показывает влияние расхода кальцийсодержащей порошковой проволоки на расход ферробора;
0,169 - коэффициент показывает влияние окисленность металла по приходу на установку печь-ковш на расход ферробора;
146,5 - коэффициент показывает влияние отношения температура металла по приходу на установку печь-ковш к температуре металла в ковше перед отдачей его на разливку
172,3 - коэффициент, показывает влияние всех неучтенных технологических факторов на расход ферробора.
Известный способ не обеспечивает получение требуемого технического результата по следующим причинам.
Сталь (согласно ТУ 14-101-185-95 «Полоса горячекатаная сортовая из стали марок 53Г1Р и 40Г1Р» содержит не более 0,03% серы), полученная известным способом, имеет недостаточный выход годного по механическим и потребительским свойствам (при содержании серы в металле менее 0,01% при изготовлении готового изделия у потребителя из полосового проката усложняется процесс фрезерования заготовки после горячей штамповки).
Расход борсодержащего материала в зависимости только от расхода кальцийсодержащей порошковой проволоки и окисленности металла по приходу на внепечную обработку, без учета содержания серы приведет к зарастанию каналов разливочных стаканов сульфидами кальция (CaS), увеличению аварийности при разливке на сортовых МНЛЗ и высокому удельному расходу металлошихты.
В основу изобретения, поставлена задача, усовершенствования способа, производства стали путем изменения технологии проведения внепечной обработки, в частности введения хрома, титана, серы.
Ожидаемый технический результат - получение заданного химического состава стали, обеспечение требуемых механических и потребительских свойств, улучшение разливаемости металла на сортовых МНЛЗ и повышение выхода годного по механическим свойствам и снижение удельного расхода металлошихты.
3
Технический результат достигается тем, что в способе производства борсодержащей стали включающий выплавку стали в сталеплавильном агрегате, ее раскисление, внепечную обработку стали на установке печь-ковш, усреднительную продувку стали аргоном, определение химического состава стали и присадку ферробора, согласно изобретения, для выплавки стали содержащей серы 0,01-0,03%; хрома 0,15-0,25%; титана 0,02-0,045%, при получении после определения химического состава стали содержания серы в нем более 0,012% проводят раскисление шлака и присадку извести в количестве 10·(% S - 0,012)·90…110 СаО, где: %S - содержание серы в стали, %; 0,012 - граничное содержание серы в стали, %; 90…110 СаО - на каждую сотую часть серы, превышающую 0,012%, в кг, затем осуществляют удаление шлака на установки печь-ковш и присаживают песок в количестве 5,0…8,0 кг/т, после чего осуществляют корректировку химического состава стали присадкой марганец-, кремний-, хром- и молибденсодержащих ферросплавов и углеродсодержащего материала, присаживают феррокальций, ферротитан и ферробор, производят нагрев стали на 10-15°С выше заданной температуры и вводят в сталь алюминиевую катанку из расчета содержания алюминия в готовой стали ближе к нижнему пределу марочного интервала, феррокальций в количестве 2,0-8,5 кг/т стали в виде порошковой проволоки и серу в количестве 0,1-0,5 кг/т стали в виде порошковой проволоки с наполнителем сера или серный колчедан, далее осуществляют усреднительную продувку стали аргоном.
Сущность заявляемого технического решения заключается в обеспечении в готовом металле содержания алюминия, кальция, серы, титана и бора, позволяющего обеспечить требуемый уровень механических (прокаливаемость) и потребительских свойств, улучшить разливаемость металла на сортовых МНЛЗ и повысить выход годного по механическим свойствам и снижение удельного расхода металлошихты.
Введение в металл кальция, обладающего наибольшей раскислительной способностью, позволяет получить оптимальную окисленность металла, снизить образование недеформированных неметаллических включений.
Металл, содержащий титан в интервале 0,02-0,045% снижает поверхностную энергию зерен аустенита и увеличивает устойчивость переохлажденного аустенита в надмартенситном районе температур, что позволяет получить требуемый уровень прокаливаемости стали.
Содержание серы в металле в интервале 0,01-0,03% при изготовлении готового изделия у потребителя из полосового проката упрощается процесс фрезерования заготовки после горячей штамповки.
Растворенный в твердом железе хром (содержание 0,15-0,25%), существенно изменяет его механические свойства, увеличивая прочностные характеристики.
Данный способ иллюстрируется следующим примером.
Сталь марки 35Г1Р выплавлялась в двухванном сталеплавильном агрегате. Во время выпуска плавки в ковш присадили 1,0 т ферромарганца (ФМн78), 2.0 т силикомарганца (FeMnSil7), 0,5 т феррохрома (FeCr) и 0,2 т чушкового алюминия (АВ86). Внепечная обработка плавки производилась на установке печь-ковш.
После усреднительной продувки аргоном была отобрана проба металла и произведено измерение температуры и окисленности металла датчиком системы «Celox Multi Lab». Металл содержал: углерода 0,274%, кремния 0,11%, марганца 0,955%, серы 0,024%, фосфора 0,015%, хрома 0,189%, никеля 0,034%, меди 0,048%, молибдена 0,005%, алюминия 0,044%, титана 0,003%, бора 0,00039%, температура металла составила 1547°С, а окисленность 16,6 ррм.
Для снижения содержания серы в металле присадили известь из соотношения
3
10·(0,024-0,012)·100=1200 кг
и 300 кг плавикового шпата, провели раскисление шлака присадкой 150 кг чушкового алюминия, произвели нагрев металла для растворения извести, после полного растворения извести и перемешивания металла и шлака отобрали пробу металла. Металл содержал 0,011% серы. Прекратили внепечную обработку, произвели откантовку из сталеразливочного ковша около 60% шлака и присадили песок в количестве 1,0 т. После присадки песка произвели нагрев металла до температуры 1584°С. Затем провели корректировку химического состава стали, присадили 450 кг силикомарганца, 201 кг 65% ферросилиция, 150 кг графита в виде порошковой проволоки, 100 кг ферромолибдена, 200 кг феррокальция в виде порошковой проволоки, 320 кг ферротитана в виде порошковой проволоки и 45 кг ферробора, провели усреднительную продувку и отобрали пробу металла. Металл содержал: углерода 0,365%, кремния 0,245%, марганца 1,204%, серы 0,006%, фосфора 0,016%, хрома 0,206%, никеля 0,034%, меди 0,048%, молибдена 0,031%, алюминия 0,012%, титана 0,039%, бора 0,00262%, температура металла составила 1564°С, а окисленность 1,6 ррм. После получения результатов анализа, дополнительно произвели нагрев металла на 10°С, присадили алюминий в виде катанки, в количестве 15 кг, ввели 1360 кг феррокальция в виде порошковой проволоки и 45 кг технической серы в виде порошковой проволоки. После окончания присадки всех раскислителей провели усреднительную продувку металла аргоном в течении 90 сек, измерили температуру метала и отобрали пробу. Металл содержал: углерода 0,369%, кремния 0,248%, марганца 1,201%, серы 0,015%, фосфора 0,016%, хрома 0,206%, никеля 0,034%, меди 0,048%, молибдена 0,031%, алюминия 0,022%, титана 0,041%, бора 0,00256%, температура металла составила 1566°С, а окисленность 1,2 ррм.
После получения требуемого химического состава и проведения усреднительной продувки плавка была передана на машину непрерывного литья заготовки.
Непрерывная разливка стали производилась на 5-ти ручьевой сортовой МНЛЗ в заготовки сечением 150×150 мм. Отлито 176,5 т сортовых заготовок, содержащих 0,379% углерода, 0,24% кремния, 1,194% марганца, 0,016% фосфора, 0,012% серы, 0,195% хрома, 0,034% никеля, 0,048% меди, 0,017% алюминия, 0,039% титана, 0,0024% бора, 0,007% азота и 0,002% кальция.
При данном способе производства стали получается требуемое содержание химических элементов в стали, снижается содержание неметаллических включений, повышается выход годного по механическим свойствам, увеличивается производство и прибыль.