RU2434966C2 - Alloy for steel de-oxidation, refining, modifying and micro-alloying (versions) - Google Patents
Alloy for steel de-oxidation, refining, modifying and micro-alloying (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2434966C2 RU2434966C2 RU2010106964/02A RU2010106964A RU2434966C2 RU 2434966 C2 RU2434966 C2 RU 2434966C2 RU 2010106964/02 A RU2010106964/02 A RU 2010106964/02A RU 2010106964 A RU2010106964 A RU 2010106964A RU 2434966 C2 RU2434966 C2 RU 2434966C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- barium
- steel
- calcium
- strontium
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 43
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000007670 refining Methods 0.000 title claims description 16
- 230000000051 modifying effect Effects 0.000 title abstract description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title abstract description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 title abstract 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 25
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 28
- 239000002893 slag Substances 0.000 abstract description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- XMVAAAZAGOWVON-UHFFFAOYSA-N aluminum barium Chemical compound [Al].[Ba] XMVAAAZAGOWVON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 2
- 229910000600 Ba alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910052661 anorthite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001669 calcium Chemical class 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N dialuminum;calcium;disilicate Chemical group [Al+3].[Al+3].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 238000009847 ladle furnace Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве высококачественных марок стали, как низколегированных, к которым предъявляются высокие требования, так и высоколегированных марок сталей, требующих высокой степени раскисленности стали, при производстве которых раскисление алюминием недопустимо, например при производстве рельсовой стали.The invention relates to the field of metallurgy and can be used in the production of high-quality steel grades, both low-alloyed, to which high demands are made, and high-alloyed steel grades requiring a high degree of deoxidation of steel, in the production of which deoxidation with aluminum is unacceptable, for example, in the production of rail steel.
В настоящее время известно много сплавов для раскисления и рафинирования сталей. Многие основаны на введении в сталь активных по отношению к кислороду материалов, таких как алюминий (патент РФ №2072171), ферроалюминий (патент РФ №2310006), силикокальций, ферросиликобарий (патент РФ №2369642), силикокальций патент РФ №2234541. Недостатком применения в качестве раскислителя одного или нескольких вышеперечисленных сплавов является высокий процент не успевающих всплыть на поверхность продуктов раскисления, таких как SiO2 и Аl2О3, которые при затвердевании остаются в металле и ухудшают его пластические, прочностные, технологические и эксплуатационные свойства.Currently, many alloys are known for deoxidation and refining of steels. Many are based on the introduction of oxygen-active materials into steel, such as aluminum (RF patent No. 2072171), ferroaluminium (RF patent No. 2310006), silicocalcium, ferrosilicobarium (RF patent No. 2369642), silicocalcium RF patent No. 2234541. The disadvantage of using one or more of the above alloys as a deoxidizer is a high percentage of those who do not have time to surface deoxidation products, such as SiO 2 and Al 2 O 3 , which, when hardened, remain in the metal and worsen its plastic, strength, technological and operational properties.
Для модифицирования стали железнодорожных рельсов с целью снижения ее загрязненности строчечными оксидными включениями стали применяют сплав, содержащий алюмобарий [Снижение загрязненности рельсов строчечными включениями при раскалении стали алюмобарием. Дерябин А.А., Колосова Э.Л., Сырейщикова В.И. и др. Бюл. ЦНИИ ЧМ "Черная металлургия", 1981, с.57-58.] При этом достигнуто уменьшение анизотропии пластических свойств и более глубокое раскисление металла, общее содержание кислорода уменьшилось с 0,0036-0,006% до 0,0026%. Модификатор присаживали в ковш.To modify the steel of railway rails in order to reduce its contamination with line oxide oxide inclusions of steel, an aluminum-barium alloy is used [Reducing contamination of rails with line inclusions when steel is heated by aluminum-barium. Deryabin A.A., Kolosova E.L., Syreyshchikova V.I. and others. Byul. Central Research Institute of Chemistry "Ferrous Metallurgy", 1981, pp. 57-58.] In this case, a decrease in the anisotropy of plastic properties and a deeper deoxidation of the metal were achieved, the total oxygen content decreased from 0.0036-0.006% to 0.0026%. The modifier was seated in the bucket.
Наиболее близким к заявленному является сплав для раскисления и рафинирования стали по патенту РФ №2369642 в виде наполнителя для проволоки порошковой для внепечной обработки металлургических расплавов, содержащий силикокальций или силикокальций и металлический кальций, галогениды, ферросиликобарий, содержащий силикокальций с барием.Closest to the claimed is an alloy for deoxidation and refining of steel according to the patent of Russian Federation No. 2369642 in the form of a filler for a flux-cored wire for out-of-furnace treatment of metallurgical melts, containing silicocalcium or silicocalcium and metallic calcium, halides, ferrosilicobarium containing silicocalcium with barium.
Недостатком данного сплава является его низкая эффективность для модифицирования, связанная с присутствием лишь двух модифицирующих элементов -кальция и бария, время взаимодействия которых с жидким расплавом ограничено. Кроме того, в составе наполнителя отсутствуют микролегирующие добавки, что не позволяет в полной мере при раскислении, рафинировании и модифицировании получать в металле одновременно комплекс высоких прочностных, пластических и вязкостных характеристик.The disadvantage of this alloy is its low efficiency for modification, associated with the presence of only two modifying elements - calcium and barium, the interaction time of which with a liquid melt is limited. In addition, the filler contains no microalloying additives, which does not allow to fully obtain, when deoxidizing, refining and modifying, a complex of high strength, plastic and viscosity characteristics in metal.
Технический результат - повышение пластических и прочностных свойств стали за счет более эффективного раскисления и выведения продуктов раскисления в шлак, более эффективного модифицирования и микролегирования, которые обеспечивают более однородное распределение дисперсных упрочняющих фаз в структуре металла.The technical result is an increase in the plastic and strength properties of steel due to more efficient deoxidation and removal of deoxidation products into slag, more efficient modification and microalloying, which provide a more uniform distribution of dispersed hardening phases in the metal structure.
Указанный технический результат по первому варианту изобретения обеспечивается за счет того, что сплав для раскисления, рафинирования, модифицирования и микролегирования стали, содержащий кремний, кальций, барий, железо, дополнительно содержит медь, алюминий и стронций, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:The specified technical result according to the first embodiment of the invention is provided due to the fact that the alloy for deoxidation, refining, modification and microalloying of steel, containing silicon, calcium, barium, iron, additionally contains copper, aluminum and strontium, while the components are taken in the following ratio, wt .%:
при этом суммарное содержание кальций+барий+стронций составляет более 25%.the total content of calcium + barium + strontium is more than 25%.
Указанный технический результат по второму варианту изобретения обеспечивается за счет того, что сплав для раскисления, рафинирования, модифицирования и микролегирования стали, содержащий кремний, кальций, барий, железо, дополнительно содержит медь, алюминий и стронций, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:The specified technical result according to the second embodiment of the invention is provided due to the fact that the alloy for deoxidation, refining, modification and microalloying of steel, containing silicon, calcium, barium, iron, additionally contains copper, aluminum and strontium, while the components are taken in the following ratio, wt .%:
при этом суммарное содержание кальций + барий + стронций составляет более 25%.the total content of calcium + barium + strontium is more than 25%.
Сплавы для раскисления, рафинирования, модифицирования и микролегирования стали указанных составов отличаются высоким содержанием активных материалов по отношению к кислороду, силикатам, алюминатам, щелочноземельным элементам - кальций, барий и стронций, которые при совместном их применении позволяют получить более легкоплавкие соединения, легко выводящиеся из металла в шлак.Alloys for deoxidation, refining, modification and microalloying of steel of the indicated compositions are characterized by a high content of active materials with respect to oxygen, silicates, aluminates, alkaline-earth elements - calcium, barium and strontium, which, when used together, make it possible to obtain more fusible compounds that are easily derived from metal to slag.
В результате раскислительных реакций получают комплексные легкоплавкие соединения, по химическому составу соответствующие областям анортита, а также аналогичные соединения с барием и стронцием, легко выводящиеся из металла в шлак. Барий имеет размеры атома, сопоставимые с размерами кристаллической решетки железа, и не может оказывать микролегирующего воздействия, в то время как стронций, в небольших количествах оставаясь в металле, оказывает не только модифицирующее, но и микролегирующее воздействие, которое положительно отражается на прочностных и пластических характеристиках стали. Повышение пластических и прочностных свойств стали происходит за счет более эффективного раскисления и выведения продуктов раскисления в шлак благодаря введению в состав сплава стронция, повышающего активность кальция и бария, что в свою очередь способствует более полной глобуляризации неметаллических включений, более эффективному модифицированию и микролегированию, которые обеспечивают более однородное распределение дисперсных упрочняющих фаз в структуре металла.As a result of deoxidation reactions, complex fusible compounds are obtained that are chemically corresponding to anorthite regions, as well as similar compounds with barium and strontium, which are easily removed from metal to slag. Barium has an atomic size comparable to the size of the crystal lattice of iron, and cannot exert a microalloying effect, while strontium, remaining in small amounts in the metal, exerts not only a modifying, but also a microalloying effect, which positively affects the strength and plastic characteristics become. The increase in the plastic and strength properties of steel occurs due to more efficient deoxidation and removal of deoxidation products into slag due to the introduction of strontium in the alloy, which increases the activity of calcium and barium, which in turn contributes to a more complete globularization of nonmetallic inclusions, more efficient modification and microalloying, which provide more uniform distribution of dispersed hardening phases in the metal structure.
Применение предложенных сплавов для раскисления, рафинирования, модифицирования и микролегирования стали позволяет связать остаточное содержание кислорода в стали по реакциям:The use of the proposed alloys for deoxidation, refining, modification and microalloying of steel makes it possible to relate the residual oxygen content in steel according to the reactions:
с кремниемwith silicon
Si+FeO=SiO2+Fe,Si + FeO = SiO 2 + Fe,
с кальциемwith calcium
Са+FeO=CaO+Fe,Ca + FeO = CaO + Fe,
с бариемwith barium
Ва+FeO=BaO+Fe,Ba + FeO = BaO + Fe,
со стронциемwith strontium
Sr+FeO=SrO+Fe,Sr + FeO = SrO + Fe,
с алюминиемwith aluminum
Al+FeO=Аl2О3+Fe,Al + FeO = Al 2 O 3 + Fe,
и вывести продукты реакций в шлак, образуя легкоплавкие соединения типа:and remove the reaction products into slag, forming fusible compounds of the type:
с кальциемwith calcium
CaO*SiO2*Аl2О3, температура плавления ~ 1600°С,CaO * SiO 2 * Al 2 O 3 , melting point ~ 1600 ° С,
с бариемwith barium
BaO*SiO2*Аl2О3, температура плавления ~ 1400°С,BaO * SiO 2 * Al 2 O 3 , melting point ~ 1400 ° C,
со стронциемwith strontium
SrO*SiO2*Аl2О3, температура плавления ~ 1500°С,SrO * SiO 2 * Al 2 O 3 , melting point ~ 1500 ° C,
2СаО*BaO*3SiO2, температура плавления ~ 1320°С.2СаО * BaO * 3SiO 2 , melting point ~ 1320 ° С.
Образующиеся легкоплавкие соединения имеют температуру плавления значительно ниже, чем температура плавления чистого Аl2О3, составляющая 2050°С, чистого SiO2 1700°С.The resulting fusible compounds have a melting point significantly lower than the melting point of pure Al 2 O 3 , component 2050 ° C, of pure SiO 2 1700 ° C.
Эти соединения легче всплывают из металла в шлак, чем SiO2 и Аl2О3 по отдельности, соответственно, появляется возможность получать более чистую по неметаллическим включениям сталь, имеющую лучшие пластические и прочностные свойства. Совместное использование элементов в одном сплаве способствует лучшему образованию комплексных соединений, образованных продуктами реакций раскисления, данные комплексы находятся в жидком виде, что позволяет им эффективно укрупняться при взаимодействии за счет слияния мелких частиц в более крупные и всплывать из металла.These compounds more easily float from metal to slag than SiO 2 and Al 2 O 3 separately, respectively, and it becomes possible to obtain steel that is cleaner in non-metallic inclusions, having better plastic and strength properties. The joint use of elements in one alloy promotes better formation of complex compounds formed by the products of deoxidation reactions, these complexes are in liquid form, which allows them to be effectively enlarged during the interaction due to the fusion of small particles into larger ones and to float out of the metal.
Также сплав оказывает модифицирующее действие на металл за счет наличия в нем поверхностно-активных элементов бария и стронция. Модифицирующее действие выражено в измельчении зерна. Высокое содержание активных щелочноземельных элементов в сплаве для раскисления повышает раскисляющую способность сплава и дополнительно придает ему рафинирующее действие, благодаря выведению продуктов раскисления в шлак.Also, the alloy has a modifying effect on the metal due to the presence in it of surface-active elements of barium and strontium. The modifying effect is expressed in grinding grain. The high content of active alkaline earth elements in the deoxidation alloy increases the deoxidizing ability of the alloy and additionally gives it a refining effect due to the removal of deoxidation products into slag.
Введенная в состав сплава медь повышает степень усвоения кальция, бария и стронция сплавами на основе железа, так как имеет высокую степень растворимости как с кальцием, барием и стронцием, так и с железом. Медь способствует увеличению удельного веса сплава, повышает степень его растворимости в стали и позволяет получить более устойчивый в хранении сплав с высоким содержанием активных элементов Са, Ва и Sr. Количество меди зависит от массовой доли кальция, бария и стронция в сплавах. Чем выше доля кальция, бария и стронция в сплаве, тем большее содержание меди желательно поддерживать в сплаве - это позволяет одновременно решать две задачи: повышать удельный вес сплава и понижать начальную активность кальция, бария и стронция. При кажущемся невысоком изменении каждого из показателей (удельный вес и начальная активность) в отдельности суммарный эффект при использовании сплава значителен в комплексе и обеспечивает более эффективную работу сплава при температурах, превышающих температуру кипения кальция, бария и стронция. Больший удельный вес и пониженная начальная активность имеют большое преимущество при использовании сплава в условиях высокой вероятности связывания раскислителя шлаком - подача в печь, подача на дно ковша.The copper introduced into the alloy increases the absorption of calcium, barium, and strontium by iron-based alloys, since it has a high degree of solubility with both calcium, barium, and strontium, and with iron. Copper contributes to an increase in the specific gravity of the alloy, increases its solubility in steel, and makes it possible to obtain a more stable storage alloy with a high content of active elements Ca, Ba, and Sr. The amount of copper depends on the mass fraction of calcium, barium and strontium in the alloys. The higher the proportion of calcium, barium and strontium in the alloy, the higher the copper content it is desirable to maintain in the alloy - this allows you to simultaneously solve two problems: increase the specific gravity of the alloy and lower the initial activity of calcium, barium and strontium. With a seemingly low change in each of the indicators (specific gravity and initial activity) separately, the total effect when using the alloy is significant in the complex and provides more efficient operation of the alloy at temperatures above the boiling point of calcium, barium and strontium. A larger specific gravity and reduced initial activity have a great advantage when using an alloy in conditions of a high probability of binding of the deoxidizer to slag - feeding to the furnace, feeding to the bottom of the bucket.
Подача любого активного раскислителя в систему шлак - металл всегда имеет одну сложность - взаимодействие раскислителя с кислородом шлака. Эта проблема актуальна при использовании алюминия, высокопроцентного ферросилиция и силикокальция. Активность бария по отношению к кислороду в условиях температур, превышающих температуру кипения кальция, выше, чем у кальция. Стронций в ряду кальций, стронций, барий - наиболее активный элемент, соответственно, при взаимодействии с системой шлак - металл практически не растворимые в железе (кальций, барий и стронций) элементы будут взаимодействовать с кислородом шлака, а раскисление металла будет происходить с поверхности. Решение этой проблемы за счет подачи раскислителя в виде проволоки трайб аппаратом не всегда возможно и удобно. Кремний и алюминий хорошо растворяются в жидкой стали и также хорошо взаимодействуют с кислородом, соответственно комплексные сплавы, образованные кремнием, алюминием, кальцием, барием, стронцием, будут подвержены сильному окислению как кислородом воздуха, так и кислородом шлака.The supply of any active deoxidizing agent to the slag - metal system always has one difficulty - the interaction of the deoxidizing agent with slag oxygen. This problem is relevant when using aluminum, high percent ferrosilicon and silicocalcium. Barium activity with respect to oxygen at temperatures exceeding the boiling point of calcium is higher than that of calcium. Strontium in the series of calcium, strontium, barium is the most active element, respectively, when interacting with the slag - metal system, the elements practically insoluble in iron (calcium, barium and strontium) will interact with the oxygen of the slag, and the metal will be deoxidized from the surface. The solution to this problem by supplying a deoxidizer in the form of a wire tribal apparatus is not always possible and convenient. Silicon and aluminum dissolve well in liquid steel and also interact well with oxygen, respectively, complex alloys formed by silicon, aluminum, calcium, barium, strontium will be subject to strong oxidation by both atmospheric oxygen and slag oxygen.
Медь - элемент, имеющий низкое сродство к кислороду и очень хорошую растворимость в железе. Рентгеноструктурный анализ описываемых сплавов показал, что при достаточном содержании меди и высоких содержаниях бария и стронция сплав содержит соединения типа CuSr и СuВа, которые на стадии подачи раскислителя в металл будут лучше растворяться в металле и меньше взаимодействовать с кислородом шлака и атмосферы, имеющей высокую температуру, нежели соединение типа Si2Sr, Si2Ba или типа Al2Sr, Al2Ba. Поскольку именно барий и стронций являются наиболее эффективными элементами, раскисляющими сталь, можно повысить отдачу от их применения путем выбора более эффективных условий для их введения в сталь.Copper is an element with a low affinity for oxygen and a very good solubility in iron. X-ray diffraction analysis of the described alloys showed that, with a sufficient copper content and high barium and strontium contents, the alloy contains compounds of the CuSr and CuBa type, which will better dissolve in the metal at the stage of supplying the deoxidizer to the metal and less interact with the oxygen of the slag and the atmosphere having a high temperature, rather than a compound of the type Si 2 Sr, Si 2 Ba or type Al 2 Sr, Al 2 Ba. Since barium and strontium are the most effective elements that deoxidize steel, it is possible to increase the return on their application by choosing more effective conditions for their introduction into steel.
Подача сплава для раскисления стали может осуществляться кусками в печь, в раздаточный ковш, разливочный ковш, в форму или вводится в металл в виде порошковой проволоки.The supply of alloy for the deoxidation of steel can be carried out in pieces in a furnace, in a dispensing ladle, a casting ladle, in a mold, or introduced into metal in the form of a flux-cored wire.
В сплаве по первому варианту изобретения процентное содержание кремния 30-65%, алюминия 0,1-10%, меди 0,1-10%.In the alloy according to the first embodiment of the invention, the percentage of silicon is 30-65%, aluminum is 0.1-10%, copper is 0.1-10%.
В сплаве по второму варианту изобретения содержание алюминия 30-65%, кремния 0,1-10%, меди 0,1-10%.In the alloy according to the second embodiment of the invention, the aluminum content is 30-65%, silicon 0.1-10%, copper 0.1-10%.
В обоих вариантах сплава содержание активных щелочноземельных элементов составляет: Са - 10-20%, Ва - 7-20%, Sr 7-20% и суммарное содержание Са+Ва+Sr>25%.In both variants of the alloy, the content of active alkaline earth elements is: Ca - 10-20%, Ba - 7-20%, Sr 7-20% and the total content of Ca + Ba + Sr> 25%.
Пример 1. Опробование сплава проводилось на стали 20ГЛ, из которой в дальнейшем отливались ответственные детали подвижного железнодорожного состава.Example 1. Testing of the alloy was carried out on steel 20GL, from which crucial parts of the rolling stock were subsequently cast.
Плавки проводилась на 5 тонной электродуговой печи ДСП-5 с основной футеровкой. При штатной технологии в ковш подается алюминий в количестве 0,7 кг/т жидкой стали. Целью эксперимента было максимальное раскисление металла и выведение продуктов раскисления из металла в шлак. Оценивались: технологичность применения сплава для раскисления, микроструктура стали на предмет размера зерна, размера и количества неметаллических включений, механические свойства. Исследовались пробы типа «треф», заливаемые отдельно от отливки.Melting was carried out on a 5-ton electric arc furnace DSP-5 with the main lining. With standard technology, aluminum is fed into the bucket in an amount of 0.7 kg / t of liquid steel. The aim of the experiment was to maximize the deoxidation of the metal and the removal of deoxidation products from metal to slag. We evaluated: the manufacturability of the use of the alloy for deoxidation, the microstructure of steel for grain size, the size and number of non-metallic inclusions, and mechanical properties. Samples of the “club” type, which were poured separately from the casting, were investigated.
Для достижения поставленной цели использовался сплав на основе алюминия в виде кусков в количестве 0.7 кг на тонну стали.To achieve this goal, an aluminum-based alloy in the form of pieces in the amount of 0.7 kg per ton of steel was used.
Химический состав сплава:The chemical composition of the alloy:
Si 5%, Al 57%, Fe 3%, Ca 13%, Ba 8%, Sr 10%, Cu l%, пр. 3%.Si 5%, Al 57%, Fe 3%, Ca 13%, Ba 8%, Sr 10%, Cu l%, etc. 3%.
Было проведено 5 плавок с применением предложенного сплава для раскисления и рафинирования и 5 сравнительных плавок с применением в качестве раскислителя алюминия. Химический состав и механические свойства плавок приведены в таблице 1 и таблице 2 соответственно.There were 5 heats using the proposed alloy for deoxidation and refining and 5 comparative heats using aluminum as a deoxidizing agent. The chemical composition and mechanical properties of the heats are shown in table 1 and table 2, respectively.
На всех опытных плавках балл зерна составил 8-9, на сравнительных плавках балл зерна колеблется от 6 до 9.On all experimental swimming trunks, the grain score was 8–9; on comparative swimming trunks, the grain score ranged from 6 to 9.
Количества и размеры включений алюминатов, сульфидов и силикатов на границах зерен сократились.The amounts and sizes of inclusions of aluminates, sulfides, and silicates at grain boundaries have decreased.
Пластические и прочностные свойства стали, отраженные в таблице 2, увеличились от 10 до 23% как следствие измельчения зерна и рафинирования металла.The plastic and strength properties of steel, shown in table 2, increased from 10 to 23% as a result of grain refinement and metal refining.
Наблюдалось некоторое снижение серы в металле.Some reduction in sulfur in the metal was observed.
На данной марке стали в соответствии с нормативно технической документацией содержание меди не должно превышать 0,3%. Проведенные плавки показали, что наличие меди в сплаве практически не повлияло на ее содержание в металле. Содержание меди в опытных плавках, оказалось даже ниже, чем на плавках, раскисленных обычным алюминием.On this steel grade, in accordance with the regulatory technical documentation, the copper content should not exceed 0.3%. The conducted melts showed that the presence of copper in the alloy had practically no effect on its content in the metal. The copper content in the experimental heats was even lower than in the heats deoxidized with ordinary aluminum.
Сплав хранился в течение 3-х месяцев на открытом воздухе, свойства сплава не изменились.The alloy was stored for 3 months in the open air, the properties of the alloy did not change.
Пример 2. Глубинное раскисление стали марки 09Г2С осуществлялось с использованием проволоки порошковой с наполнителем сплавом на основе кремния для раскисления и рафинирования стали.Example 2. The deep deoxidation of steel grade 09G2S was carried out using flux-cored wire with a filler alloy based on silicon for deoxidation and refining of steel.
Плавки проводились на 120 тонной мартеновской печи с последующей обработкой металла на агрегате ковш-печь (АКП). При штатной технологии в ковш подается алюминий в виде проволоки в количестве 0,5 кг/т жидкой стали и силикокальций в количестве 1 кг/т жидкой стали. Целью эксперимента было максимальное раскисление металла и выведение продуктов раскисления из металла в шлак. Оценивались: технологичность применения сплава для раскисления, микроструктура стали на предмет размера зерна, размера и количества неметаллических включений, механические свойства. Исследовались пробы, вырезанные из готового проката листа толщиной 40 мм.Smelting was carried out on a 120-ton open-hearth furnace with subsequent metal processing on a ladle-furnace (ACP) unit. With standard technology, aluminum is fed into the bucket in the form of wire in the amount of 0.5 kg / t of liquid steel and silicocalcium in the amount of 1 kg / t of liquid steel. The aim of the experiment was to maximize the deoxidation of the metal and the removal of deoxidation products from metal to slag. We evaluated: the manufacturability of the use of the alloy for deoxidation, the microstructure of steel for grain size, the size and number of non-metallic inclusions, and mechanical properties. We studied samples cut from a finished rolled sheet with a thickness of 40 mm.
Для достижения поставленной цели использовался сплав на основе кремния в виде порошковой проволоки. Сплав подавали вместо силикокальциевой проволоки в колличестве 0.7 кг на тонну стали.To achieve this goal, an alloy based on silicon in the form of cored wire was used. Instead of silico-calcium wire, the alloy was fed in the amount of 0.7 kg per ton of steel.
Химический состав сплава:The chemical composition of the alloy:
Si 53%, Al 8%, Fe 2%, Са 15%, Ва 9%, Sr 9%, Cu 2%, пp. 3%.Si 53%, Al 8%, Fe 2%, Ca 15%, Ba 9%, Sr 9%, Cu 2%, for example 3%
Было проведено 3 плавки с применением предложенного сплава для раскисления и рафинирования и 5 сравнительных плавок с применением в качестве раскислителя алюминия и силикокальциевой проволоки. Химический состав и механические свойства плавок приведены в таблице 3 и таблице 4 соответственно.3 melts were carried out using the proposed alloy for deoxidation and refining and 5 comparative melts using aluminum and silico-calcium wire as a deoxidant. The chemical composition and mechanical properties of the heats are shown in table 3 and table 4, respectively.
Обработка стали проволокой порошковой с наполнителем сплавом на основе кремния для раскисления и рафинирования стали показало рост механических свойств готового проката. Исследование на неметаллические включения показало снижение количества и размеров включений алюминатов, сульфидов и силикатов на границах зерен.The treatment of steel with flux-cored wire with a filler made of a silicon-based alloy for deoxidation and refining of steel showed an increase in the mechanical properties of finished steel. A study of non-metallic inclusions showed a decrease in the number and size of inclusions of aluminates, sulfides and silicates at grain boundaries.
Опытные плавки также показали некоторое снижение серы в металле.Experimental swimming trunks also showed a slight decrease in sulfur in the metal.
На данной марке стали в соответствии с нормативно технической документацией содержание меди не должно превышать 0,3%. Проведенные плавки показали, что наличие меди в сплаве практически не повлияло на ее содержание в металле. Содержание меди в опытных плавках незначительно выше, чем на плавках, обработанных обычной силикокальциевой проволокой.On this steel grade, in accordance with the regulatory technical documentation, the copper content should not exceed 0.3%. The conducted melts showed that the presence of copper in the alloy had practically no effect on its content in the metal. The copper content in the experimental melts is slightly higher than in the melts treated with ordinary silico-calcium wire.
Claims (2)
при этом суммарное содержание кальций+барий+стронций составляет более 25%.1. An alloy for deoxidation, refining, modification and microalloying of steel containing silicon, calcium, barium, iron, characterized in that the alloy additionally contains copper, aluminum and strontium in the following ratio of components, wt.%:
the total content of calcium + barium + strontium is more than 25%.
при этом суммарное содержание кальций+барий+стронций составляет более 25%. 2. An alloy for deoxidation, refining, modification and microalloying of steel containing silicon, calcium, barium, iron, characterized in that the alloy additionally contains copper, aluminum and strontium in the following ratio of components, wt.%:
the total content of calcium + barium + strontium is more than 25%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010106964/02A RU2434966C2 (en) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | Alloy for steel de-oxidation, refining, modifying and micro-alloying (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010106964/02A RU2434966C2 (en) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | Alloy for steel de-oxidation, refining, modifying and micro-alloying (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010106964A RU2010106964A (en) | 2011-08-27 |
| RU2434966C2 true RU2434966C2 (en) | 2011-11-27 |
Family
ID=44756416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010106964/02A RU2434966C2 (en) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | Alloy for steel de-oxidation, refining, modifying and micro-alloying (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2434966C2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115141908B (en) * | 2022-08-08 | 2024-03-19 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | A kind of core material, alloy cored wire for low nitrogen steel and its use method |
| CN119634692B (en) * | 2024-12-16 | 2025-10-14 | 北京科技大学 | A method for efficiently modifying low-carbon and ultra-low-carbon steel continuous casting tundish slag |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1585278A (en) * | 1977-05-24 | 1981-02-25 | Metal Research Corp | Method for refining molten iron and steels |
| US4671820A (en) * | 1972-06-30 | 1987-06-09 | Tohei Ototani | Composite calcium clads for deoxidation and desulfurization from molten steels |
| RU2369642C1 (en) * | 2008-02-04 | 2009-10-10 | Закрытое акционерное общество "ФЕРРОСПЛАВ" | Wire for out-of-furnace treatment of melt (versions) |
-
2010
- 2010-02-24 RU RU2010106964/02A patent/RU2434966C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4671820A (en) * | 1972-06-30 | 1987-06-09 | Tohei Ototani | Composite calcium clads for deoxidation and desulfurization from molten steels |
| GB1585278A (en) * | 1977-05-24 | 1981-02-25 | Metal Research Corp | Method for refining molten iron and steels |
| RU2369642C1 (en) * | 2008-02-04 | 2009-10-10 | Закрытое акционерное общество "ФЕРРОСПЛАВ" | Wire for out-of-furnace treatment of melt (versions) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010106964A (en) | 2011-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2013527318A (en) | Control method for ultra-low carbon, ultra-low Ti aluminum and silicon killed steel | |
| JP6146908B2 (en) | Stainless steel with excellent surface properties and its manufacturing method | |
| JP5277556B2 (en) | Method for producing Ti-containing ultra-low carbon steel and method for producing Ti-containing ultra-low carbon steel slab | |
| CN102248142A (en) | Method for producing medium and low carbon aluminum killed steel | |
| CN112626302B (en) | Smelting method of high-cleanliness microalloyed high-strength steel | |
| JP2007277727A (en) | Stainless steel having excellent corrosion resistance, weldability and surface properties and method for producing the same | |
| JP2016191124A (en) | High Mn content Fe-Cr-Ni alloy and method for producing the same | |
| JP5151448B2 (en) | Method of melting ultra-low sulfur ultra-low oxygen ultra-low nitrogen steel | |
| JP2016222970A (en) | Superclean steel and method of refining the same | |
| Wang et al. | Effect of ferromanganese additions on non-metallic inclusion characteristics in TRIP steel | |
| RU2434966C2 (en) | Alloy for steel de-oxidation, refining, modifying and micro-alloying (versions) | |
| TW201002832A (en) | Steel-making method for titanium-containing ultralow carbon steel and method for manufacturing titanium-containing ultralow carbon steel slab | |
| Babenko et al. | Production technology for low-carbon, low-sulfur boron steel | |
| US9023126B2 (en) | Additive for treating resulphurized steel | |
| JPH03505755A (en) | Material for refining steel with multi-purpose applications | |
| RU2443785C1 (en) | Flux cored wire filler for out-of-furnace treatment of metallurgical melts | |
| Leont’ev et al. | Technology for complex deoxidation of steel with silicon carbide and calcium carbide in order to obtain steel with low nonmetallic inclusion and oxygen contents | |
| CN100535132C (en) | Iron and steel metallurgical compound refining agent | |
| JP2021025122A (en) | MELTING METHOD OF HIGH Al-CONTAINING STEEL | |
| CN101993976B (en) | Aluminum killed steel refining deoxidation and desulfurization synthetic slag | |
| Behera et al. | Use of Al-killed ladle furnace slag in Si-killed steel process to reduce lime consumption, improve slag fluidity | |
| TWI274077B (en) | Highly ductile steel sheet and method of manufacturing the same | |
| RU2149905C1 (en) | Method of production of alloying and deoxidizing alloy together with synthetic slag | |
| RU2456349C1 (en) | Procedure for out-of-furnace treatment of iron-carbon melt | |
| JP7031634B2 (en) | Manufacturing method of sour resistant steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120225 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130910 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200225 |