книги из ГПНТБ / Шнееров, Я. А. Полуспокойная сталь

головной обрези в пределах установленных норм (3— 5%)- Слитки недораскисленных плавок (рис. 36), металл которых искрил в изложнице в течение 45—80 с, харак­ теризовались рослой поверхностью головной части слит-

ка и наличием рванин на поверхности раскатов. На рас­ катах слитков перераскисленных плавок (рис. 36) с про­ должительностью искрения металла на разливке в тече­ ние 5—10 с наблюдались усадочные дефекты.

Было установлено, что оптимальная концентрация кислорода в полуспокойной стали при температурах на-

чала затвердевания снижается с увеличением содер­

новской полуспокойной стали располагаются ниже, чем для конвертерной, в близких условиях разливки, и боль­ ше удалены от равновесной с углеродом.

Поскольку давление газовыделения при формирова­ нии одинаковых слитков нормально раскисленной полу­

объяснить более высокими значениями других составля­ ю щ и х — p H j и pN _. Содержание азота во всех исследован­ ных конвертерных и мартеновских сталях было пример­ но одинаковым и составляло 0,003—0,005%- Содержание же водорода в конвертерной стали было, как правило, ниже, чем в мартеновской аналогичных марок (табл. 33).

Очевидно, повышенное содержание водорода в мар­ теновской стали способствует более интенсивному газо­ выделению при кристаллизации слитка. Для обеспечения одинаковой интенсивности газовыделения в слитке со­ держание кислорода в мартеновской стали должно быть ниже, чем в конвертерной (при одинаковом содержании углерода).

Этим же, видимо, можно объяснить более низкие оп­ тимальные содержания кислорода в мартеновской стали МСт.Зпс Коммунарского завода по сравнению с та­ кой же сталью, выплавленной на заводе им. Петров­ ского.

Уровень оптимальных содержаний кислорода в полу­ спокойной стали повышается при увеличении скорости

* Наши расчеты по экспериментальным данным показали, что при повышении температуры до характерной для сталеплавильной

114

пая концентрация кислорода в ней выше, чем в анало­ гичной стали Коммунарского завода. Это, очевидно, объ­ ясняется значительно более высокой скоростью разливки (2,5—3,0 м/мин) на Криворожском заводе (на Коммунарском заводе 0,3—0,5 м/мин). Масса и высота слитка в обоих случаях практически одинаковы.

Оптимальное содержание кремния в углеродистой по­ луспокойной стали увеличивается с повышением содер­ жания углерода, что связано с необходимостью установ­ ленного выше уменьшения оптимальной концентрации кислорода (рис. 38). Если, например, для получения нор­ мально раскисленной конвертерной полуспокойной стали с 0,14% С (нижний предел для стали Ст.З по ГОСТ 380— 60*) достаточно иметь в ней 0,06% Si, то при 0,22% С (верхний предел для стали Ст.З по ГОСТ 380—60*) требуется 0,08—0,09% Si.

Полученная экспериментальным путем зависимость между содержанием кремния и углерода в нормально

раскисленной полуспокойной стали получила подтверж­ дение в работах Р. Скимара, И. Даванса и П. Ниллса [205, 206], которые на основе расчета газовыделения в слитке нормально раскисленной полуспокойной стали установили необходимое соотношение между концентра­ циями кремния и марганца в зависимости от содержа­ ния углерода.

Указанные закономерности качественно также хоро­ шо согласуются с установленными в работах [207—211] общими принципами раскисления спокойных и кипящих сталей.

Несмотря на некоторое увеличение содержания мар­ ганца с повышением содержания углерода (см. табл.32), повышение оптимальных концентраций кремния при уве­ личении содержания углерода наблюдалось для полу­ спокойной стали всех заводов (рис. 39).

Оптимальное содержание кремния в стали увеличи­ вается с повышением содержания водорода в ней, так как для получения одинаковой структуры слитка окис­ ленность его при этом должна снижаться. Вследствие этого содержание кремния в мартеновской стали, как правило, выше, чем в конвертерной. Оптимальное содер­ жание кремния увеличивается при снижении скорости разливки.

116

Рис. 39. Оптимальные концентрации кремния в углеродистой по луспокойной стали в зависимости от с о д е р ж а н и я углерода (обоз начения те ж е , что на рис. 37)

Расход ферросилиция для раскисления полуспокой­ ной стали зависит от необходимого содержания кремния, увеличивающегося при повышении содержания углерода, и его угара, уменьшающегося с увеличением содержания

металла, шлака и воздуха при выпуске, выдержке в ков­ ше и разливке стали (табл.34).

Более значительный угар кремния при раскислении выплавленной в 32-т конвертере стали К08пс по сравне­ нию со сталью КСт.Зпс, произведенной в этом же агрега­ те, объясняется в основном более высокой окисленностью

кислении стали КСт.Зпс, выплавленной в 32-т конверте­ ре, чем в конвертере емкостью 26 т (см. табл. 34). Не­ смотря на более низкую окисленность шлака перед рас­ кислением мартеновской стали и более высокий уровень оптимальных содержаний кремния в ней, угар кремния при ее раскислении значительно выше, чем конвертерной. Очевидно, это обусловлено более длительным и энергич­ ным взаимодействием металла, шлака и воздуха при вы­

на угар раскислителей большое влияние оказывает окис­ лительное воздействие шлака и воздуха при выпуске плавки.

Влияние изменения условий взаимодействия металла, шлака и воздуха во время выпуска, выдержки и разлив­ ки плавки на угар элементов-раскислителей трудно учи­ тываемо, поэтому необходима стандартизация указанных периодов процесса производства стали. При обеспечении стандартных условий выпуска плавки, выдержки в ковше и разливки металла можно статистически определить за­ висимость угара кремния от содержания углерода и окис­ ленное™ шлака перед раскислением для определенных сталеплавильных агрегатов.

118

* З а исключением ж е л е з а корольков.

Данные по угару марганца при раскислении опытных плавок углеродистой полуспокойной стали на заводе им. Петровского приведены в табл. 35.

Т а б л и ц а 35. Угар марганца при раскислении

значительное различие в окисленности шлака при про­ изводстве этих сталей (см. табл. 34), объясняется раз­ личием применяемых раскислнтелей (силикомарганца и ферромарганца), а также количеств введенного марган­ ца при раскислении стали этих марок.

Полученные данные по оптимальному содержанию кремния и его угару позволили определить необходимый для получения нормального слитка полуспокойной ста­ ли расход ферросилиция в зависимости от содержания углерода (рис. 41). Этот расход при увеличении содер­ жания углерода заметно изменялся только для конвер­

лах марочного состава. Для других рассмотренных це-

120

хов расход раскислителей может быть принят постоян­ ным, независимо от содержания углерода, так как при этом обеспечивается необходимое повышение содержа­ ния кремния в стали при увеличении содержания угле­ рода в ней. Подтверждением необходимости корректи­ ровки количества присаживаемого ферросилиция при из­ менении содержания углерода в полуспокойной стали

для получения нормального слитка в конвертерном цехе завода им. Петровского могут служить результаты ана­ лиза брака полуспокойной стали КСт.Зпс на этом заводе в зависимости от содержания углерода (рис. 42). Анали­ зировали данные по 1200 плавкам текущего производст­ ва за 1968 г., прокатанным на крупный фасонный про­ филь (балка, швеллер). Сталь раскисляли в соответст­ вии с установленной на заводе технологией: на плавку

на этом заводе непосредственно из слитка, т.е. без про­ межуточного нагрева и зачистки заготовки, определяет высокие требования к качеству поверхности и макро-

121

структуры раската слитка. Дефектная часть раската, пораженная рваниной или усадкой, перед прокаткой ука­ занных профилей на рельсо-балочном стане обязательно удаляется. Это дало возможность оценить влияние рас­ хода раскислнтелей па качество проката из полуспокой­ ной стали. При содержании углерода ближе к нижнему пределу для стали КСт.Зпс главной причиной брака яв­ ляется «усадка» (0,6—0,7%), а ближе к верхнему пре­ делу— рванина (0,4—0,7%). Минимальный суммарный брак (около 0,6%) получен при содержании углерода в металле 0,18—0,19%.

Полученные данные показывают, что для получения минимального количества брака на первом переделе при содержании в стали Ст.Зпс 0,20—0,22% С (верхний пре­ дел) расход 45%-ного ферросилиция должен быть уве­ личен, а для содержания углерода 0,14—0,16% (нижний предел) — уменьшен по сравнению с установленным ко­ личеством. Установленное количество раскислнтелей обеспечивает получение нормального слитка (надлежа­ щее качество проката) только при среднем для марки содержании углерода.

Особенности раскисления полуспокойной стали с повышенным содержанием марганца

При раскислении стали одним марганцем (т. е. без участия кремния) образуются продукты раскисления в виде фазы FeO—МпО в результате протекания реакций:

[Мп] + [О] = (МпО); [Fe] + [О] == (FeO).

Для рассматриваемых сталей будут образовываться твердые продукты раскисления, так как установлено [211, 213], что при раскислении стали одним марганцем (при температурах, близких к ликвидусу) жидкие про­ дукты раскисления образуются только при низком его содержании (до 0,2%).

Предельное содержание марганца в полуспокойной стали при легировании бескремнистым ферромарганцем может быть определено решением системы уравнений констант равновесия приведенных выше реакций:

[% Мп] = 1 0 ° - К о - [ % ° 1 КоК М п- оГ%0] *

122