Файл: Пути улучшения качества сталей и сплавов..pdf

30 плавок с церием в прокатном цехе № 1, выплавлен­ ные одновременно и прокатанные на профиль 28Х Х250 мм (на сутунку).

Выход годного на плавках с бором составил 61,5

Итак, анализ чистоты поверхности заготовки (послед­ няя характеризует затраты на ее зачистку перед про­ каткой на сутунку) и выхода годного показывает, что более оптимальный вариант — это выплавка стали Х23Н18 с присадками церия.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РЭМ ПРИ ВЫПЛАВКЕ

НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Применение РЗМ при выплавке сталей 0Х23Н18 и Х23Н18 дало существенное улучшение технико-эко­ номических показателей их производства.

В 1963 году стали марок 0Х23Н18 и Х23Н18 вы­ плавлялись только в ЭСПЦ-2, с последующей ковкой слитков; с 1964 года выплавка марок ведется, в ос­ новном, по усовершенствованной технологии в ЭСПЦ-1 и ЭСПЦ-2 с прокаткой слитков весом 2,7 т

на стане «950».

Снижен окончательный брак по металлу (с 2,87 до 0,86 процента) — в основном, за счет уменьшения от­

браковки по волосовинам и рванинам.

Улучшение пластичности металла позволило уве­ личить выход годной трубной заготовки из стали 0Х23Н18 с 49 до 65 процентов, что обусловлено рез­ ким снижением перевода трубной заготовки в пере­ дел. (В 1961 году до половины всей трубной заготов­ ки из-за дефектов перекатывалось на более мелкий профиль.)

75

Г Л А В А IV

ЛЕГИРОВАНИЕ И МОДИФИЦИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАЛИ РЕДКИМИ МЕТАЛЛАМИ

Наряду с группой РЗМ редкие металлы все боль­ ше применяются как легирующие и модифицирующие добавки при производстве высоколегированных ста­ лей и сплавов в дуговых электропечах.

Специфические физико-химические свойства ряда элементов: высокая температура плавления (вольф­ рам, ниобий), значительное сродство к кислороду, азо­ ту, сере и другим вредным примесям в стали (титан, цирконий, ванадий), плохая растворимость в жидкой стали ряда сплавов (феррониобий), возможность пря­ мого восстановления элементов из окислов для леги­ рования стали (молибден, ванадий), модифицирую­ щее действие малых добавок на структуру и свойства стали (титан, цирконий) — обуславливают ряд техно­ логических особенностей использования редких эле­ ментов в электрометаллургии стали.

Особое значение приобретает высокая стоимость сплавов редких металлов, применяемых для легирова­ ния и модифицирования электростали. Рациональное использование отходов с вольфрамом, ванадием, мо­ либденом, ниобием, уменьшение угара этих элементов из ферросплавов и лигатур существенно улучшает тех­ нико-экономические показатели электросталеплавиль­ ного производства.

Заводы качественных сталей имеют определенный опыт в разработке технологических схем легирования и модифицирования сталей и сплавов редкими метал­ лами.

Ниже дан обзор технологических особенностей ле-

77

гирования и модифицирования вольфрамом, молибде­ ном, ванадием, ниобием, титаном, цирконием. Описан опыт заводов по рациональному использованию отхо­ дов, содержащих указанные элементы.

Вольфрам. До 90 процентов мирового производст­ ва вольфрама используется для легирования стали. Вольфрамом легируют конструкционные и инструмен­ тальные стали, так как он повышает их твердость, со­ противление разрыву, предел упругости. Основное ко­ личество сплавов с вольфрамом идет на легирование сталей, содержащих от 6 до 19 процентов вольфрама.

Из таких сталей изготовляют инструмент для боль­ ших скоростей резания.

Легирование чаще всего осуществляют стандарт­ ным ферровольфрамом. Отечественная промышлен­ ность выпускает его шесть марок по ГОСТ 17293 — 71; В 1; В2; ВЗ; В 1 а; В2а; ВЗа — с содержанием вольфра­ ма не менее 65—80 процентов и молибдена не более 1,5—7 процентов (в зависимости от марки).

Ферровольфрам отличается высокой температурой плавления (~2500°С ) и плотностью.

При выплавке сталей методом полного окисления ферровольфрам в начале восстановительного периода присаживают в предварительно раскисленный жид­ кий металл.

При выплавке сталей с высоким (более 5 процен­ тов) содержанием вольфрама без окисления ферро­ вольфрам дают в завалку шихты в зону печи, ограни­ ченную диаметром распада электродов, где в процес­ се плавления достигается максимальная температура. При этом нежелательно попадание ферровольфрама под электроды, так как резко увеличиваются потери вольфрама за счет сублимации.

Присаживают ферровольфрам для окончательной корректировки химического анализа не позднее, чем за 40 минут до выпуска плавки. И лишь при легирова­ нии до 0,20 процента вольфрама разрешается сокра­

щать выдержку до 20 минут. Ускоряет растворение ферровольфрама предварительный его подогрев перед присадкой в печь.

Низкая скорость растворения стандартного ферро­ вольфрама приводит к увеличению продолжительно­ сти плавки и иногда к браку по химическому составу.

78

Поэтому возникает необходимость поиска лигатур с вольфрамом, устраняющих указанные недостатки. Так, при легировании стали ферросиликовольфрамом, содержащим 55—70 процентов вольфрама, 10—25 — кремния [76], вольфрам растворялся в 2—3 раза быстрее, чем ферровольфрам.

Исследование температур плавления сплавов W — Fe — Сг или W — Fe — Si [77], содержащих до 25 про­ центов Сг или Si, показало, что лигатуры будут нахо­ диться в жидком состоянии при температурах стале­ плавильных процессов. Это увеличивает скорость растворения указанных сплавов.

Fla некоторых заводах для легирования стали вольфрамом применяют шеелитовые или вольфрамитовые брикеты, которые присаживаются на чистое зеркало металла в начале восстановительного перио­ да плавки.

В последнее время для легирования стали вольф­ рамом предлагают применять брикеты из порошков вольфрама и железа [78].

Значительно снижает себестоимость быстрорежу­ щих сталей (16— 19 процентов W), уменьшение по­ терь вольфрама из отходов и легирующих.

Можно сделать вывод [79—84], что угар вольфра­ ма при выплавке быстрорежущих сталей типа Р18, Р12, Р9, Р6М5, Р6МЗ зависит от следующих техноло­

гических факторов:

3)основность плавильного шлака и степень его раскисленности;

4)продолжительность периода плавления;

5)расход газообразного кислорода при продувке металла;

6 ) последующая технология передела слитков.

На первых плавках ([79, 80] потери вольфрама увеличиваются на 20—30 процентов, так как вольф­ рам энергично впитывается порами пода печи. При этом потери возрастают с увеличением степени раз­ мягчения пода и откосов. Поэтому выплавку сталей с вольфрамом следует проводить только на печи с хо­ рошим состоянием футеровки и по возможности без чередования с плавками других марок стали.

79

(табл. 18).

При выплавке стали Р18 в шихту добавляли фер­ ровольфрам и до 50 процентов отходов быстрорежу­ щих сталей. Стали марок Р12 и Р9 выплавляли толь­ ко переплавом отходов.

Анализ полученных данных показывает, что вели­ чина угара в значительной мере зависит от качества шихты. Например, применение чистой, крупногаба-

Т а б л и ц а 18

Угар вольфрама при выплавке быстрорежущих

сталей

ритной обрези при выплавке стали Р18 уменьшает угар вольфрама на 3—5 процентов по сравнению с ис­ пользованием в шихте мелкого промасленного и влаж­ ного лома при прочих равных условиях. Повышение потери вольфрама, вероятно, обусловлено образова­ нием летучих соединений типа W (СОД, WO2 (ОН)2, W 03 и т. д. Мелкую промасленную и ржавую шихту

перед загрузкой в печь необходимо пакетировать и прокаливать.

Другое исследование, проведенное на заводе «Днепроспецсталь» ,[82], показало значительное влия­ ние основности плавильного шлака и содержания в нем закиси железа на угар вольфрама (табл. 19).

Из таблицы видно, что основность плавильного шлака, близкая к 1 , оптимальна с точки зрения умень­

шения потерь вольфрама при плавлении. Отмечают, что с изменением основности шлака с 2,46 до 1,02 дли­ тельность периода плавления сократилась с 110 до 70 минут. Интенсивный нагрев металла объясняется тем,

80