СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БОРСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ
MANUFACTURING METHOD OF BORON STEEL

Изобретение относится к области черной металлургии, а конкретно к производству сортового проката из борсодержащей стали.
Известны способы производства борсодержащей стали с вводом борсодержащих добавок в сталеплавильный агрегат или сталеразливочный ковш в виде комплексных сплавов или ферробора. (Бор, кальций, ниобий и цирконий в чугуне и стали. М.: Машиностроение, 1961 г., с.15-19).
Недостатком известных способов является введение дорогостоящих раскислителей в виде борсодержащего сплава и ферробора в печь и на выпуске приведет к нестабильному усвоению борсодержащих добавок, анизотропии свойств, отсортировке готового проката по механическим свойствам (прокаливаемости).
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ производства стали, 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.%. (RU №918314, МПК C21C 7/00, опубл. 07.04.1982).
Известный способ не обеспечивает получения требуемого технического результата по следующим причинам.
Сталь, полученная известным способом, имеет недостаточный выход годного по механическим свойствам (прокаливаемости), реализация способа приводит к увеличению себестоимости стали.
Найденный в известном способе технологический прием введения на выпуске дорогостоящих раскислителей приведет к нестабильному усвоению их, неравномерному распределению по объему ковша, анизотропии свойств, снижению выхода годного по механическим свойствам,
В то же время присадка борсодержащих добавок при содержание окислов железа в интервале 0.5-2.0% приведет к нестабильному угару борсодержащих добавок, отсортировке готового проката по механическим свойствам.
Кроме того, рафинирование синтетическим шлаком на выпуске, проведение химического анализа ковшевого шлака для определения содержания закиси железа и использование сильных нитридообразующих элементов, способствующих формированию в металле неметаллических включений, которые очень сложно удалить в процессе внепечной обработки при продувке через аргонную фурму даже при ее переменном положении, подразумевает использование дополнительного оборудования для изготовления синтетического шлака, время для проведения химического анализа шлака, а также дополнительные затраты кранового времени для кантовки шлака в ковш.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа производства стали путем изменения технологии проведения внепечной обработки, в частности введения бора.
Ожидаемый технический результат - получения требуемого содержания бора в металле, формирование в металле неметаллических включений, легко удаляемых в процессе внепечной обработки, улучшение качества стали и повышение выхода годного по механическим свойствам.
Технический результат достигается тем, что в способе производства борсодержащей стали, включающий выплавку стали в сталеплавильном агрегате, ее раскисление, внепечную обработку стали, присадку ферробора и продувку аргоном через донные фурмы во время внепечной обработки стали, согласно изобретению внепечную обработку стали производят на установке печь-ковш, 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,
фб
где 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 окисленности 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.
Сущность заявляемого технического решения заключается в определении расхода ферробора для получения требуемого содержания бора в стали в виде твердого раствора, что обеспечивает требуемый уровень механических свойств стали.
Расчет расхода ферробора в зависимости от расхода кальцийсодержащей порошковой проволоки, окисленности металла по приходу на установку печь-ковш, отношения температуры металла по приходу на установку печь-ковш к температуре металла в ковше перед отдачей его на разливку позволяет получить требуемое содержание бора в стали, сформировать в металле неметаллические включения, легко удаляемые в процессе внепечной обработки, повысить выход годного по механическим свойствам.
Введение в металл кальция, обладающего наибольшей раскислительной способностью, позволяет получить оптимальную окисленность металла, снизить образование недеформированных неметаллических включений.
Металл, содержащий одновременно бор, титан и кальций, значительно снижает поверхностную энергию зерен аустенита и увеличивает устойчивость переохлажденного аустенита в надмартенситном районе температур, что позволяет получить требуемый уровень прокаливаемости стали.
Данный способ иллюстрируется следующим примером.
Сталь марки 40Г1Р выплавлялась в дуговой электросталеплавильной печи. Во время выпуска плавки в ковш присадили 0,512 т извести, 0,185 т плавикового шпата, 0,58 т 65% ферросилиция и 0,75 т силикомарганца.
Внепечная обработка плавки производилась на установке печь-ковш.
После усреднительной продувки аргоном была отобрана проба металла и произведен замер температуры и окисленности металла датчиком системы «Celox Multi Lab». Металл содержал: углерода 0,343%, кремния 0,29%, марганца 0,662%, серы 0,040%, фосфора 0,009%, хрома 0,052%, никеля 0,082%, меди 0,138%, а температура металла составила 1625°С, а окисленность 24,5 ррм.
Затем в металл добавили алюминиевую катанку, порошковую проволоку с титаном, порошковую проволоку с кальцием (470 кг), известь, плавиковый шпат, провели десульфурацию металла и произвели окончательную корректировку химического состава стали, по всем химическим элементам (кроме бора) и температуре (заказанная температура металла перед отдачей его на разливку составляет 1565°С).
После этого произвели расчет необходимого количества ферробора ФБ20, содержащего 20% бора, для получения в стали содержания бора 0,003% по формуле:
фб
Р=0,05×470-0,169×24,5-146,5×1625/1565+172,3=40,0 кг
После присадки требуемого количества ферробора 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 182,2 т сортовых заготовок, содержащих 0,416% углерода, 0,37% кремния, 1,13% марганца, 0,008% фосфора, 0,003% серы, 0,007% хрома, 0,066% никеля, 0,133% меди, 0,021% алюминия, 0,022% титана, 0,0021% бора, 0,007% азота и 0,004% кальция.
При данном способе производства стали получается требуемое содержание бора в готовой стали, снижается содержание неметаллических включений, повышается выход годного по механическим свойствам, увеличивается производство и прибыль.