RU2009205C1

RU2009205C1 - Method for production of copper-bearing iron-carbon alloys

Info

Publication number: RU2009205C1
Authority: RU
Inventors: Римма Павловна Бобова; Валентин Васильевич Попов; Галина Васильевна Сакун; Вольдемар Валентинович Сингер; Израиль Зиновьевич Радовский; Владимир Иванович Жучков; Равиль Яковлевич Шарафутдинов; Владимир Иванович Богомяков; Григорий Аркадьевич Обласов
Original assignee: Римма Павловна Бобова; Валентин Васильевич Попов; Галина Васильевна Сакун; Вольдемар Валентинович Сингер; Израиль Зиновьевич Радовский; Владимир Иванович Жучков; Равиль Яковлевич Шарафутдинов; Владимир Иванович Богомяков; Григорий Аркадьевич Обласов
Priority date: 1991-07-03
Filing date: 1991-07-03
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: metallurgy, copper-bearing alloys and irons production. SUBSTANCE: during an alloy smelting copper is added in an amount necessary to obtain a copper content in the alloy of Cu ≅ 0.5- 0.5[% C] , where [% C] is the alloy carbon content. The melt is let out into an ladle poured out at a temperature T_l≅ T_s+1,5·10² [% Ni]/[% Cu] , where [% Ni] and [% Cu] is nickel and copper content in the alloy, respectively, in % by mass, Tcr is the alloy solidification temperature. EFFECT: reduced rejects due to fracturing. 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству стали и чугуна, используемых для изготовления атмосферостойких изделий, например, в строительстве вагоностроения, машиностроения. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the production of steel and cast iron, used for the manufacture of weather-resistant products, for example, in the construction of carriage building, mechanical engineering.

Известно, что при выплавке медьсодержащей стали в шихту вводят медьсодержащие отходы, незагрязненные оловом, свинцом, сурьмой, мышьяком, цинком. Недостающее количество меди вводят в печь по расплавлении, а окончательную корректировку содержания меди производят во время доводки до начала предварительного раскисления. It is known that in the smelting of copper-containing steel, copper-containing wastes are introduced into the charge that are not contaminated with tin, lead, antimony, arsenic, and zinc. The missing amount of copper is introduced into the furnace by melting, and the final adjustment of the copper content is carried out during refinement before the start of preliminary deoxidation.

За прототип выбран способ, включающий выплавку стали в печи, выпуск в ковш и разливку, согласно которому назначение плавки на заданную марку стали ограничивают по предельному содержанию меди. В таких сталях медь вызывает охрупчивание металла, ведущее к образованию трещин. For the prototype, a method was selected that included steelmaking in a furnace, production into a ladle and casting, according to which the purpose of melting to a given steel grade is limited by the limiting copper content. In such steels, copper causes embrittlement of the metal, leading to cracking.

Целью изобретения является повышение трещиностойкости стали. The aim of the invention is to increase the crack resistance of steel.

Это достигается тем, что в известном способе производства медьсодержащих железоуглеродистых сплавов, включающем выплавку сплава в печи, выпуск в ковш и разливку, медь вводят из расчета получения ее в сплава Cu≅ 0,5-0,5 [% С] , где [% C] - содержание в сплаве углерода, мас. % , а разливку производят при температуре расплава
Траспл. ≅ Ткр + 1,5 ˙10² T_распл.≅ T_кр.+1.5·10²

, где % Ni и % Cu - содержание в сплаве никеля и меди, соответственно, мас. % ; Ткр - температура кристаллизации сплава.This is achieved by the fact that in the known method for the production of copper-containing iron-carbon alloys, including the smelting of the alloy in a furnace, the production of a ladle and casting, copper is introduced based on its production in the Cu≅ alloy of 0.5-0.5 [% C], where [% C] - content in the carbon alloy, wt. %, and casting is carried out at a melt temperature
TRSPL. ≅ Tkr + 1.5 ˙10 ² T _spread ≅ T _cr + 1.5 · 10 ²

, where% Ni and% Cu is the content of nickel and copper in the alloy, respectively, wt. %; Tcr is the crystallization temperature of the alloy.

Известно, что содержание никеля и температура разливки влияют на охрупчивание медьсодержащих сталей. Однако указанные в формуле зависимости не были ранее выявлены. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". It is known that the nickel content and casting temperature affect the embrittlement of copper-containing steels. However, the dependencies indicated in the formula have not been previously identified. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "significant differences".

В предлагаемом способе получения сплавов количество вводимой меди выбирают из расчета получения ее в сплаве Cu≅ 0,5 - 0,5 [% C] . В процессе нагрева происходит окисление железа, как менее благородного по отношению к кислороду и более окисляемому в присутствии меди. При превышении предельной растворимости в твердом растворе Fe-С, определяемой содержанием углерода, медь выделяется с образованием легкоплавкой фазы. Таким образом, при высоких содержаниях углерода в сплаве интенсивнее протекают процессы выделения свободной меди по границам зерен, что ведет к охрупчиванию сплава. Чтобы этого не происходило, с повышением содержания углерода необходимо соблюдать соотношение Cu≅ 0,5-0,5 [% C] . In the proposed method for producing alloys, the amount of introduced copper is selected on the basis of obtaining it in a Cu≅ alloy of 0.5 - 0.5 [% C]. During heating, iron is oxidized, which is less noble with respect to oxygen and more oxidizable in the presence of copper. When exceeding the maximum solubility in the Fe-C solid solution, determined by the carbon content, copper is released with the formation of a low-melting phase. Thus, at high carbon contents in the alloy, the processes of free copper evolution along grain boundaries proceed more intensively, which leads to embrittlement of the alloy. To avoid this, with an increase in carbon content, it is necessary to observe the ratio Cu≅ 0.5-0.5 [% C].

Согласно предлагаемому способу металл разливается при Тразл. ≅ Ткр. + +1,5 ˙10²

_≅

. Известно, что медьсодержащий расплав склонен к расслоению: в нижней части объема - металл с меньшим содержанием меди, в верхней - обогащенный медью [4] . С повышением температуры эффект расслоения усиливается и создаются зоны с повышенным содержанием меди. Для устранения расслоения в сплав вводят никель, образующий высокотемпературные устойчивые интерметаллиды с медью. Поэтому требуемая технологическая температура разливки металла обеспечивается корректировкой по уравнению
Тразл. ≅ Ткр + 1,5 ˙10²

_≅

Испытания проводили на Северском трубном заводе при производстве стали марки Д. Сталь выплавляли в 260-тонных основных мартеновских печах, работающих скрап-процессом на твердой завалке. После полного расплавления отбирали пробы металла и определяли содержание в ней С, Mn, P, S, Cu и Ni. Далее осуществляли доводку металла согласно марочному. В случае невыполнения условия Cu≅ 0,5 - 0,5 [% C] углерод выжигали. Затем металл сливали в два ковша, выдерживали до температуры Тразл. = Ткр + 1,5 ˙10²

_≅

и разливали.According to the proposed method, the metal is cast at Trazl. ≅ Tkr. + +1.5 ˙10 ²

_≅

. It is known that a copper-containing melt is prone to stratification: in the lower part of the volume is a metal with a lower copper content, in the upper part it is enriched in copper [4]. With increasing temperature, the stratification effect intensifies and zones with a high copper content are created. To eliminate delamination, nickel is introduced into the alloy, forming high-temperature stable intermetallic compounds with copper. Therefore, the required technological temperature of the metal casting is provided by the correction according to the equation
Trizl. ≅ Tkr + 1.5 ˙10 ²

_≅

The tests were carried out at the Seversky Pipe Plant in the production of D. grade steel. Steel was smelted in 260-tonne main open-hearth furnaces operating by the scrap filling process on a solid filling. After complete melting, metal samples were taken and the contents of C, Mn, P, S, Cu, and Ni were determined. Next, metal refinement was carried out according to vintage. If the Cu≅ condition is not fulfilled, 0.5–0.5 [% C] carbon is burned out. Then the metal was poured into two buckets, kept to the temperature of Trazl. = Tkr + 1.5 ˙10 ²

_≅

and poured.

Данные по химическому составу, температуре металла и браку металлопродукции по трещинам для плавок стали марки Д текущего производства и в соответствии с предлагаемым способом приведены в таблице 1. Data on the chemical composition, temperature of the metal and scrap metal products for cracks for melting steel grade D of the current production and in accordance with the proposed method are shown in table 1.

Результаты испытаний показывают, что соблюдение условий, приведенных в формуле позволяет снизить или исключить брак по трещинам. (56) Технологическая инструкция ТИ-102-СГМ-16-90. Выплавка стали в мартеновских печах, Н. Тагил, 1989. The test results show that compliance with the conditions given in the formula allows to reduce or eliminate rejects on cracks. (56) Technological instruction TI-102-SGM-16-90. Steel smelting in open-hearth furnaces, N. Tagil, 1989.

Claims

METHOD FOR PRODUCING COPPER-CONTAINING IRON-CARBON ALLOYS, including loading the charge into the furnace, melting it, adjusting the copper content in the alloy, releasing it into the ladle and casting, characterized in that copper is introduced based on the preparation of copper in the Cu ≅ 0.5 - 0.5 [% C], where [% C] is the content in the carbon alloy, wt. %, and casting is carried out at a melt temperature
T _dec ≅ T _cr + 1.5 · 10 ² [% Ni] / [% Cu],
where [% Ni] and [% Cu] is the content of nickel and copper in the alloy, wt. % respectively;
T _cr - the crystallization temperature of the alloy.