Влияние состава металлошихты на качество стали 25Л

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние состава металлошихты на качество стали 25Л

Л.Г. Шуб, Р.Г. Усманов

(ООО «НПП «Технология», г. Челябинск)

В.В. Макаров, О.П. Лялин

(ОАО «ИКАР», г. Курган)

На Курганском заводе трубопроводной арматуры исследовали влияние состава металлошихты на химический состав и механические свойства отливок из стали 25Л, в первую очередь, - на показатели её хладостойкости.

Особенностью заводской технологии плавки, проводимой в кислой индукционной печи ёмкостью 4 тонны, является переплав шихты в два этапа: на первом - проплавляли основную часть (примерно 80%) металлошихты, состоящую из привозного низкоуглеродистого лома и возврата собственного производства стали 25Л; на втором - после отбора технологической пробы для контроля состава получившегося расплава в него добавляли оставшуюся шихту, но состоящую уже только из возвратного лома. Затем проводили раскисление металла, удаление шлака, выпуск и разливку плавки.

Оценка содержания азота в раскисленном металле перед выпуском его из печи в зависимости от состава шихты показала, что с повышением доли переплавляемого возвратного лома концентрация азота повышается: при 21-30% его содержание находилось в пределах 0,0108-0,015% (в среднем по 5 плавкам - 0,0128%), а при 68-93% возврата оно возросло до 0,0148-0,0162% (в среднем по 4 плавкам - 0,0155%).

По данным этих же исследовательских плавок было установлено, что в технологических пробах первой группы плавок содержание кремния составляло 0,07-0,16% и марганца 0,22-0,37%, а во второй оно повысилось до 0,28-0,40% и 0,37-0,63% соответственно. Указанная особенность объясняется повышенным содержанием кремния (до 0,6%) и марганца (до 1%) в возвратном литье по сравнению с привозным низкоуглеродистым нелегированным ломом.

В развитие полученных результатов было проведено сравнение качественных показателей двух выборок промышленных плавок одного периода производства, но отличающихся составом технологических проб. Из приведенных в таблице 1 данных видно, что на плавках с низким содержанием кремния и марганца, т.е. выплавленных с пониженной долей возвратного лома, показатели хладостойкости значительно лучше по сравнению со второй группой плавок - с повышенным количеством возврата. Полученные результаты послужили основанием для ограничения доли возврата 30-ю % в шихте, предназначенной для производства хладостойких отливок ответственного назначения.

шихта хладостойкость сталь кремний

Таблица 1. Зависимость хладостойкости стали 25Л от содержания кремния в технологических пробах

Примечание:

1. На годных плавках оба образца по первичным испытаниям имеют КСU_-60 ? 4 кгм/см².

2. Содержание алюминия во всех маркировочных пробах 0,03-0,07%.

Дальнейшее совершенствование технологии производства стали 25Л (отработка режимов раскисления, модифицирования и др.) повысило средний уровень КСU_-60 до 6-6,5 кгм/см². С учётом этого «запаса прочности» и необходимости снизить затраты на покупку стального лома была вновь проверена возможность повышения доли возвратного лома в составе металлошихты. По химическому составу готового металла (16 плавок) это увеличение с 30% до 100% проявилось только в повышении содержания кремния в среднем на 0,14%, что создало, однако, значительные трудности в попадании в заданные пределы (не более 0,52% Si). С увеличением доли возврата до 50 и 100% при некотором снижении предела текучести уровень остальных механических свойств (у_в,д, ц) практически не изменился, однако при этом ухудшились показатели хладостойкости: средний уровень КСU_-60 снизился с 6,1 и 6,7 до 5,5 и 6,3 кгм/см², а максимальный - с 9,3 и 9,8 до 7,0 и 7,8 кгм/см² (соответственно при 30, 50 и 100% возврата). Но главное, при повышении доли возвратного лома было отмечено существенное увеличение количества неудовлетворительных испытаний отливок на пневмоплотность, в результате - предельно допустимый уровень возврата был оставлен на прежнем уровне (30%).

Для выявления возможностей, заложенных в использовании высококачественного (крупногабаритного, не окисленного и не загрязнённного) лома, была проведена серия плавок с применением проката (Ш 150 мм) из стали 3сп состава: С - 0,24%; Si - 0,26%; Mn - 0,51%.

В первой группе плавок металлошихта полностью состояла из указанного проката; во второй - при 70% проката в качестве возврата (30%) использовали, отходы первой группы плавок, а в третьей - отходы второй группы плавок, но уже при 70% обычного привозного металлолома. Полученные данные показали (табл. 2) заметное повышение хладостойкости отливок при использовании высококачественного стального лома (проката), что, в первую очередь, связано со снижением содержания в металле всех вредных примесей (ср.гр. 2 и 3) и, дополнительно, с уменьшением загрязнённости отливок оксидными и оксисульфидными включениями: 0,0036% кислорода во второй и 0,0051% - в третьей группе плавок (данные по 9 плавкам). Содержание азота в металле сравниваемых групп было одинаковое. Одновременно было подтверждено негативное влияние использования даже небольшого количества возврата в составе плавочной металлошихты (ср.гр. 1 и 2 табл. 2).

Таблица 2. Химический состав и хладостойкость стали 25Л в зависимости от вида используемого лома.

Использование в некоторых сериях плавок шихты известного состава и наличие данных по составу расплава этих же плавок (технологические пробы) позволило оценить усреднённые величины относительного угара углерода, кремния и марганца в процессе плавления металлошихты:

Снижение угара элементов при ухудшении качества металлошихты может быть объяснено тем, что с увеличением доли возвратных отходов возрастает количество вносимой ими формовочной земли и различных засыпок и, соответственно, количество образующегося в печи шлака, играющего защитную роль в процессе плавления лома.

Полученные данные могут быть полезны для расчёта ожидаемого состава расплава при переплаве металлошихты в кислых индукционных печах.

Заключение

При выплавке стали 25Л в кислой индукционной печи использование возвратного лома в составе металлошихты снижает хладостойкость отливок за счёт увеличения содержания в стали азота и кремния, в результате чего при производстве трубопроводной арматуры ответственного назначения доля возврата ограничена 30%.

Использование высококачественного лома (проката), уменьшая концентрацию в стали вредных примесей и кислорода, приводит к улучшению хладостойкости литого металла.

Показано, что величина угара углерода, кремния и марганца в процессе плавления зависит от состава металлошихты и снижается при повышении в ней доли возвратного лома.

Размещено на Allbest.ru