Шуб Л.Г., Макаров В.В.,
Лялин О.П., Усманов Р.Г.
На Курганском заводе трубопроводной арматуры "ИКАР" при производстве хладостойких отливок из стали 25Л предусмотрено ее обязательное модифицирование силикокальций-бариевой лигатурой или ферросилицием с РЗМ (ФС30РЗМ20). Преимуществом использования последнего, при прочих равных условиях, является возможность снижения содержания серы в готовой стали, что особенно важно при ее выплавке в печах с кислой футеровкой, так как при этом облегчается попадание в заданные по содержанию серы пределы, а за счет снижения содержания последней улучшаются качественные показатели отливок.
Задачей настоящей работы было выявление технологических факторов, благоприятствующих десульфурации металла и повышающих эффективность модифицирования стали комплексными сплавами с РЗМ.
Сталь 25Л выплавляли в кислой индукционной печи емкостью 4 тонны. После расплавления, доводки по температуре и полного удаления шлака металл в печи раскисляли марганцевыми сплавами и кусковым алюминием (1кг/т). Модификаторы засыпали в разливочные бесстопорные ковши в самом начале выпуска; продолжительность последнего составляла 20—60 сек. Вместимость ковшей — 1,5 тонны; иногда использовались ковши по 400 кг.
О степени десульфурации судили по изменению содержания серы в пробах, отобранных ложкой из печи непосредственно перед первым выпуском и из верхней части ковшей - не позднее 1 мин. после окончания слива. Указанное изменение относили к исходному содержанию серы, которое обычно находилось в пределах 0,025 — 0,035 %, и оценивали в процентах. На каждой плавке отбирали пробы металла от среднего и последнего ковшей.
Для опытов использовали модификаторы с содержанием РЗМ
6,4 — 25,4%. Кроме кремния и железа они содержали также 2,5 — 5,8% кальция, 1,6 — 6,7% алюминия и 0,5 — 0,7% магния. В основном использовали крупку размера 1-17 мм, а отдельных сериях плавок — более мелкие фракции. Расход модификаторов — 3 кг/т стали.
Полученные данные показали снижение серы в металле при использовании всех вариантов модификаторов, причем заметная десульфурация имела место уже при весьма низком расходе РЗМ — около 0,2 кг/т (табл. 1). То, что десульфурация выявляется уже через 1,5—2,0 минуты после присадки модификатора, свидетельствует о высокой скорости удаления образующихся сульфидных и оксисульфидных включений.
Таблица 1. Показатели десульфурации стали 25Л в зависимости от содержания РЗМ в модификаторе. I серия плавок. Фракция модификаторов 1-17 мм.
Содержание РЗМ, % |
Число ковшей |
Десульфурация, вшц S , % |
||
в модификаторе |
в стали (расч.) |
вшц S средн. |
вшц S макс. |
|
6,4 |
0,019 |
22 |
11,5 |
26,5 |
13,4 |
0,040 |
21 |
13,6 |
32,3 |
17,6 — 25,4 |
0,053 — 0,076 |
100 |
15,6 |
45,2 |
С повышением расхода РЗМ степень десульфурации возрастает, однако при этом относительная эффективность использования РЗМ, то есть количество удаленной серы на процент содержания РЗМ в модификаторе, снижается: при применении высокопроцентной лигатуры (17,6 — 25,4%) она в 2-3 раза ниже, чем при использовании модификатора с 6,4% РЗМ. Расчеты показывают, что в последнем случае свыше половины вводимого количества РЗМ расходуется непосредственно на связывание серы в сульфиды с последующим удалением их из металла.
Десульфурация в значительной степени зависит от содержания алюминия в ковшевом металле, который, по-видимому, защищает РЗМ от окисления и повышает степень их усвоения (табл. 2).
Содержание алюминия в стали, % |
Число ковшей |
Десульфурация, вшц S , % |
|
вшц S средн. |
вшц S макс. |
||
0,014 — 0,029 |
22 |
8,7 |
25,8 |
0,030 — 0,039 |
26 |
12,7 |
31,0 |
0,040 — 0,049 |
27 |
15,2 |
31,0 |
вщХ 0,050 |
25 |
25,1 |
45,2 |
Дополнительные исследования показали, что оптимальное содержание алюминия — 0,060 — 0,069% (табл. 3).
Эффективность десульфурации можно значительно повысить за счет использования оптимального фракционного состава модификатора. Так, применительно к нашим конкретным условиям, показана целесообразность применения модификатора ФС30РЗМ20 фракции 1-10 мм. Она оказалась значительно лучше фракции 1-17 мм (см. табл. 3). Однако испытание более мелкой крупки (0,5-5. мм) привело к существенному ухудшению десульфурации: вероятно, мелочь модификатора, при данном способе ввода, сгорает в процессе выпуска металла и не участвует в его рафинировании.
Таблица 3. Зависимость степени десульфурации стали 25Л от содержания в ней алюминия и фракционного состава модификатора. II серия плавок. Модификатор ФС30РЗМ20.
Фракция модификатора, мм |
Содержание алюминия в стали, % |
|||
0,030-0,039 |
0,040-0,059 |
0,060-0,069 |
0,070-0,090 |
|
1-17 |
12,8 |
14,8 |
18,3 |
17,4 |
1-10 |
н.д. |
16,7 |
28,0 |
25,9 |
Примечание: в числителе — степень десульфурации, вшц S . средн., %; в знаменателе — число ковшей.
Заключение.
При модифицировании стали 25Л комплексными модификаторами с редкоземельными металлами заметная десульфурация наблюдается уже при вводе 0,02% РЗМ. При использовании сплавов ФСРЗМ с содержанием 6,4-13,4% РЗМ относительная эффективность их использования как десульфураторов в 2-3 раза выше по сравнению с высокопроцентными сплавами (17,6-25,4% РЗМ). Степень десульфурации стали можно повысить за счет оптимизации содержания в ней алюминия и выбора рационального фракционного состава модификатора. Перспективным может оказаться использование комплексного модификатора, содержащего одновременно РЗМ и алюминий, такого, как, например, выпускаемый НПП "Технология" (г. Челябинск) модификатор марки " INSTEEL ® 9".
Документы
1732.doc
Размер файла: 50 КБ