автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Создание эффективного марочного сортамента,разработка и освоение ресурсосберегающей технологии производства низко- и малокремнистых спокойных сталей для металлопродукции повышенного качества.

:> ІНСТИТУТ ЧОРНОЇ МЕТАЛУРГІЇ ім.З.І.НЕКРАСОВА

5 і?

УДК 669.15.-194.2:33:669.015.083.133

^г

'\/

\

БОРОВІКОВ Генадій Федорович

СТВОРЕННЯ ЕФЕКТИВНОГО МАРОЧНОГО СОРТАМЕНТУ, РОЗРОБКА І ОСВОЄННЯ РЕСУРСОЗБЕРІГАЮЧОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА НИЗЬКО. ТА МАЛОКРЕМНИСТИХ СПОКІЙНИХ СТАЛЕЙ ДЛЯ МЕТАЛОПРОДУКЦІЇ ПІДВИЩЕНОЇ ЯКОСТІ

Спеціальність 05.16.02 “Металургія чорних металів”

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Дніпропетровськ - 1997 р.

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті чорної металургії Національної академії наук України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор ВІХЛЕВЩУК Валерій Антонович, '

Інститут чорної металургії,

завідуючий відділом позаагрегатної обробки сталі.

Офіційні опоненти: ' .

Доктор технічних наук, професор ВЕЛИЧКО Олександр Григорович, Державна металургійна академія України, проректор, професор кафедри металургії сталі. ! ■

О

Кандидат технічних наук ЛАПИЦЬКИИ Всеволод Володимирович, Інститут чорної металургії, докторант Дніпродзержинського державного технічного університету.

Провідна установа - Донецький державний технічний університет, кафедра електрометалургії і конвертерного виробництва сталі, Міністерство освіти України, м.Донецьк.

Захист відбудеться ■4\ ■і; Р. годині на

засіданні спеціалізованої вченої ради К.03.09.01 при Інституті чорної металургії НАН України (320050, «.Дніпропетровськ, пл. академіка Ста-родубова, 1).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту чорної металургії (320050, м.Дніпропетровськ, пл. академіка Стародубова, 1).

С "

Автореферат розісланий “ ^ " А___________________1997 р.

Вчений секретар

спеціалізованої ичсііоі ради

-------~”^свченко Г.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Основними задачами чорної металургії України на сучасному етапі є ресурсозбереження, підвищення якості металопродукції та забезпечення її конкурентоспроможності'на світовому ринку.

— - Ефективними напрямками -комплексного рішення цих задач в світовій практиці є перехід па виробництво економнолегованих сталей масового призначення, розширення впровадження безперервного розливання спокійної сталі і використання термічної обробки прокату.

Актуальність теми. Багатьма дослідженнями встановлено, що кремній в вуглецевій та ннзьколегованін спокійних сталях масового призначення негативно впливає на пластичність, холодостійкість і зварю-вальність металу, а заміну киплячих та напівспокійпих сталей на стандартні спокійні внаслідок і'іГдпищсппя вимог металоспожиоаючих галузей до якості прокату та переведення сталеплавильних цехів на безперервне розливання неекономічна і нераціональна. Зважаючи на цс, а також на закордонний досвід, є актуальними створення та освоєння економічних низько- та малокремнистих спокійних сталей замість стандартних спокійних, напівспокійпих іа киплячих марок.

Зв^Лзок_ррбрти_з _науковнми__планами. Ця дисертаційна робота виконана в Інституті чорної металургії при розробці і освоєнні ресурсозберігаючих наскрізних технологій виробництва нових низько- та мало-кремнистнх спокійних сталей для сортового і фасонного прокату, катанки та арматури залізобетонних конструкцій на комбінаті “Криворіжсталь" відповідно з координаційними планами науково-дослідних робіт Мінмету СРСР і Мінпрому України по напрямкам “Сталеплавильне (мартенівське, конвертерне) виробництво”, “Позапічна обробка металургійних розплавів", тематичними планами Інституту.

Мета_і_задачі^дослідження. Обгрунтування норм хімічного складу, розробка і освоєння промислової технології виробництва низько- та малокремнистих вуглецевих та низьколегованнх спокійних сталей для мс-талопродукції підвищеної якості і з поліпшеним комплексом фізико-механічних, технологічних та службових властивостей, в тому числі для заміни киплячих та напівспокійпих сталей при переході на безперервне розливання металу. «

Задачі досліджень: вибір перспективного марочного сортаменту і економічного складу низько- і малокремнистих спокійних сталей: визначення необхідного вміст}’ алюмінію в спокійному металі з річною концентрацією вуглецю і кремнію: розробка і освоєння ресурсозберігаючої

наскрізної технології виробництва, вивчення якості, властивостей і ефективності використання нової металопродукції.

Наукова ііопіізііа_одержанііх_ результатів. На основі термодиг намічних розрахунків з урахуванням лікваційних процесів при кристалізації залізовуглецевого розплаву та експериментів вперше оцінені необхідні мінімальні вмісти алюмінію в спокійному металі з різними концентраціями кремнію та вуглецю, що забезпечило прогнозування необхідного ступеню розкислювання низько- та малокремнистих спокійних сталей перспективного сортаменту перед промисловим випробуванням.

Одержані нові наукові дані про хімічну та структурну неоднорідність, забрудненість газами і неметалевими вкрапленнями, властивості металопродукції із нових низько- та малокремнистих спокійних сталей різного складу, в тому числі з пониженим (проти норм стандартів) вмістом марганцю.

Практична ціііііість_одержаіінх результатів. Обгрунтовані перспективний марочний сортамент та раціональні норми хімічного складу низько- та малокремнистих спокійних сталей, у тому числі замість напівспокійних та киплячих марок.

Розроблена і освоєна наскрізна ресурсозберігаюча технологія виробництва нових вуглецевих та низьколегованих спокійних сталей зі зниженим вмістом кремнію для металопродукції підвищеної якості, що використовуються при виготовленні відповідальних зварюваних і залізобетонних конструкцій, сепараторів підшипників підвищеної надійності, нестаріючих метизів складної конфігурації. ,

Практичне використання результатів роботи забезпечило науково обгрунтоване рішення актуальних задач організації економічного промислового виробництва нових низько- та малокремнистих спокійних сталей масового призначення з підвищеною однорідностю та зварювальностю, створення економічного марочного сортаменту спокійної сталі замість напівспокійних та киплячих марок при переведенні сталеплавильних цехів на безперерпне розлітання металу.

Розроблена наскрізна технологія виробництва низько- та мало-кремнистнх спокійних сталей марок 07пс нк, 08ЮТсп нк, СтЗсп нк, СтЗсп мк, 26си мк, 2бГсп мк, 35сп нк, 35сп мк, 35Гсп мк освоєна на комбінаті “Крнворіжсталь". Сталь 08ЮТсп нк та технологія її виробництва впроваджені на комбінаті “Крнворіжсталь”, ’заводі “Красная Этна'1’, пілшшіникоїшх підприємствах.

Використання низько- та малокремнистих спокійних сталей забезпечило підвищення технологічності металопродукції в процесі виготовлення виробів.

На металопродукцію з новнх низько- та малокремнистих спокійних сталей розроблені технічні умови ТУ 14-1-4109-86, ТУ 14228-73-93, ТУ 14-15-360-94, ТУ 14-228-70-93, ТУ 14-2-1119-93, ТУ У 322-4-383-95.

Фактичний річний економічний ефект від впровадження результатів роботи склав 340930 крб. в масштабах цін 1989 р. (доля автора -170 тис.крб.).

Особистий___внесок здобупача. Здобувачем розроблені методики

термодинамічних розрахунків і досліджені закономірності розкислення низько- та малокремнистих спокійних сталей; запропонована концепція вибору перспективного сортаменту і обгрунтовані норми хімічного складу, створена, освоєна і запроваджена наскрізна промислова технологія виробництва нових сталей; досліджені якість, властивості та ефективність використання одержуваної металопродукції.

В дисертації не використані ідеї інших авторів, викладені в сумісно опублікованих працях.

А п р о б а ні яр езу л ьтат і вд н с е рта ції. Результати роботи докладені на 1-ІЙ Міжнародних конгресах сталеплавильників, 111 Міжнародній науково-технічній конференції “Теорія та практика киснево-конвертерних процесів ; трьох координаційних нарадах з науково-технічного напрямку “Позапічна обробка металургійних розплавів” (1992-1994 p.p.).

Публікації. Результати дисертації опубліковані в 5 наукоп о-технічних статтях і 2 патентах України на винаходи. .

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 8 розділів, висновків, додатку. Повний обсяг дисертації 181 сторінок. Дисертація вміщує 38 рисунків, 27 таблиць, 1 додаток, список використаних літературних джерел іч 127 найменувань загальним обсягом 13 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Аналіз впливу вмісту кремнію в сталі на властивості та розкне-леність металопродукції.

На основі узагальнення і аналізу літературних даних нняплено. що кремній трохи зміцнює ста\ь, але при цьому знижує пластичність та хо-

лодостійкість, погіршує зварювальність металопродукції. Враховуючи це, визнано доцільним знизити вміст кремнію в більшості спокійних сталей масового призначення до рівня, регламентованого для киплячих (не більш 0,03-0,07 %) та напівспокійних (не більш 0,10-0,17 %) сталей.

За результатами виконаних термодинамічних розрахунків та узагальнення даних про інтервали фактичних вмістів кисню в спокійній, напівспокійній та киплячій сталях при температурі ліквідусу (в процесі розливання плавки) встановлено, що потрібна для спокійної сталі роз-кисленість металу при згаданих вмістах кремнію може бути досягнена тільки при введенні в ківш чи у виливниці алюмінію та(чи) титану.

Тому для розробки складу та технології розкислення нових спокійних сталей із зниженим вмістом кремнію необхідно визначити мінімально необхідний вміст алюмінію в залежності від концентрацій вуглецю та кремнію в металі. Було визнано також необхідним розробити способи компенсації зниження міцністних показників металопродукції внаслідок зменшення вмісту кремнію у вуглецевих та низьколегованих сталях.

2. Вибір перспективного сортаменту низько- та малокремнистих спокійних сталей для умов розливання металу у виливниці і на машинах безперервного розливання заготовки (МБРЗ).

Для розробки рекомендацій з раціонального сортаменту низько-та малокремнистих спокійних сталей для сортового і фасонного прокату здійснені вибірка, статистичний та кореляційний аналізи даних здавальних хімічних та механічних випробувань металопродукції різних видів та товщин (4-80 мм) із вуглецевих (08кп, Юкп, 15кп, 20кп, 10-50сп, СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп, СтЗГпс, Ст5пс, СтЗсп, СтО метизна, Св-08кп) і низьколегованих (35ГС, ЗЗГпс) сталей, вироблених на комбінаті “Криворіжсталь” за період 1991-1995 p.p.

Визначено, що зниження вмісту кремнію в сталі на кожну 0,1% трохи (звичайно на 3-20 Н/мм* ) зменшує тимчасовий опір та межу текучості прокату при підвищенні відносного подовження (на 0,3-1,8 %) і відносного звуження (на 0,3-4,0 %).

Показано, що знеміцнення металу у результаті зниження концентрації кремнію в ньому може бути компенсовано за рахунок невеликого збільшення вмісту вуглецю і (чи) марганцю в сталі, а також термічного зміцнення прокату. ■< '

На основі аналізу обрано такий марочний сортамент низькокрем-ннстого (<0,03-0,07 % Si) і малокремннстого (<0,10-0,17 % Si) спокійного металу: ,

- низькокремниста (“сп нк”) сталь типу 07, 08-50, 08ЮТ,

Св-08 для прокат}', що підлягає волочінню, висадці, витяжці та висічці у холодному стані, а також типу Ст2 для зварюваних штрипсів;

- малокремниста (“сп мк”) сталь типу 08-60 для конструкційного якісного прокату; СтЗ-5, Ст5Г для гарячекатаного фасонного, сортового прокату і катанки, що не підлягають метизному переділу;

- малокремниста ( ”сп мк") сталь марок типу 35Г, 25Г2 для тер-мозміцненої арматури.

3. Термодинамічні та експериментальні дослідження закономірностей розкислення спокійних марок сталей із зниженим вмістом кремнію .

Розроблена методика розрахування мінімально можливих концентрацій алюмінію залежно від вмісту вуглецю і кремнію в спокійній сталі з врахуванням лікваційних явищ в процесі кристалізації металу і з використанням таких залежностей і констант рівноваги реакцій газовиділення (Ксо , , Кнр для збагаченого домішками шару у поверхневій зоні

зливка (безперервновилитої заготовки).

Рсо +Гц2 +рн2 <0-1 , 0)

С’ = —^— (2)

к0/кзф

к , =-----------------Ц-------г---------- (3)

Ф '*(1-4 Уиг «ч( У) Еі(-Й)

= . <4)

^Гс =0.298;[с], ІЙГ0 =-0.421 [с]. (5)

1^ К ^ =Іе~, И - = - ДІД-1.154 , (6)

ц /Р ^ _ -І о т • ' '

\ ‘ 2

Ід К „ = 1^0 - 1.677 . (7)

"2 ^

Іе[о]л| = - ДШ + б.836-^!Е[лі] + [Лі] -ехр(-ІД^ -5.44з). (8)

^Маі-Бі =-2^+6.593-0.4^[аі]-0.2^[5і]+0.037[5і]+

+[Лі]-ехр(1йЗД-5.44з) , (9)

де Рсо , Р ^ Рн^ - парціальні тиски оксиду вуглецю, азоту, водню в

процесі кристалізації металу, МПа; С’ - концентрація елементу в збагаченому шарі безпосередньо біля фронту твердіння металу, %; Ск- - концентрація елементу в рідкій сталі,%; к0- рівноважний коефіцієнт розподілу домішок; к(ф- коефіцієнт ефективного розподілу домішок; V -швидкість зростання дендриту, см/с; V- радіус дендриту, см; О - коефіцієнт дифузії домішок у розплаві, см2/с; Е; - таблична інтегральна функція; [0 ,[с - коефіцієнти активності кисню та вуглецю; [С], [О],

[А1], [Бі], [М], [Н] - вмісти вуглецю, кисню, алюмінію, кремнію, азоту та водню в сталі, %.

Результати розрахунків залежності необхідних вмістів алюмінію в конвертерній спокійній сталі від концентрацій вуглецю і кремнію приведені на рис.1.

0,025 '

| 0,020 .

§ 0.0)5 | 0.010 .

^0.005 .

0

Содормнив угл&рода. °/.

Рнс.1. Мінімально необхідний вміст алюмінію для одержання спокійної сталі без кремнію і з 0,02-0,20% кремнію. -

-------- - 0% Бі; ________ - 0,05% Бі;

-------- - 0.02% Бі; ........ - 0,10% Бі;

----------- 0,03% Бі; -------- - 0,20 % Бі.

Встановлено, що при зниженні вмісту кремнію в спокійній сталі значно збільшується необхідна концентрація алюмінію. Змінювання ж необхідного вмісту алюмінію від концентрації вуглецю в металі має. екстремальний характер.

Результати розрахунків підтверджені даними досліджень, виконаних на кутових темплетах промислових зливків при проведенні дослідних плавок сталі типу СтЗсп нк и СтЗсп мк. Встановлено, що безбульбова кіркова зона в зливках низькокремнистої та малокремнистої спокійної сталі з 0,18-0,21 % вуглецю досягається при вмісті алюмінію в ковшовій пробі, який дорівнює відповідно 0,007 і 0,005 %.

При дослідженні мікрозливків, одержаних при проведенні дослідних плавок, відзначено істотне зниження необхідного вмісту алюмінію в малокремнистій спокійній сталі при введенні 0,007-0,015 % титану.

4. Розробка ефективних складів ннзькокремнистих та малокремни-стих спокійних сталей.

При розробці хімічного складу низько- та малокремнистих спокійних сталей виходили з таких принципів:

- вміст вуглецю і марганцю в нових спокійних сталях має бути таким, як у відповідних напіпспокійних, спокійних та киплячих марках;

- для компенсації втрат міцності в результаті зниження вмісту кремнію або у випадку необхідності підвищенім міцностннх властивостей металу доцільно випробувати збільшення вмісту вуглецю в низько- та малокремнистих спокійних сталях до значень, не спричиняючих погіршення холодостійкості і зварювальності прокату.

Спеціальними лабораторними експериментами показанч, що із збільшенням вмісту вуглецю в малокремнистій вуглецевій спокійній сталі від 0,20 до 0,34 % значно (на 40-80 Н/мм2 ) підвищуються міцністні показники прокату при забезпеченні задовільних значень відносного подовження б5 (25-32%) і ударної в’язкості КСи.400с (31-62 Дж/см2). Однак при вмісті вуглецю в сталі більш 0,30 % відмічено різке (від 4857 до 26-28 Дж/см2) зниження ударної в’язкості КСи.40°с металу біляшовної зони зварюваного з'єднання;

- вміст кремнію в низЬкокремнистій спокійній сталі має бути мінімальним, але технічно досяжним при вживанні нерафінованих марганцевих феросплавів і вторинного алюмінію (аналогійно киплячому металу - не більш 0,03-0,07 %), а в малокремнистій спокійній сталі має бути не вище мінімальної норми для цього елементу у стандартних марках вуглецевого спокійного (0,15-0,17 %) або максимальної норми для

марганцевистого напівспокійного (0,10-0,15 %) металу. Мінімальний вміст кремнію в малокремнистій вуглецевій спокійній сталі аналогічно напівспокійній сталі пошшеп складати 0,05 %, а для марганцевистих марок не обмежується;

- концентрація сірки, фосфору і кольорових домішок в спокійних сталях зі зниженим вмістом кремнію звичайно має бути не вище максимальної норми, встановленої для стандартних спокійних сталей. В низці випадків (для забезпечення високої однорідності і чистоти металопродукції, а також для здійснення безперервного розливання металу) регламентуються знижені вмісти шкідливих домішок в сталі, у першу чергу -сірки (не більш 0,015-0,020 %);

- сумарний вміст алюмінію і титану в низько- та малокремнистій спокійній сталі має бути не менш 0,007 і 0,005 % відповідно, однак при високих вимогах до металопродукції щодо якості поверхні, холодостійкості і опору механічному старінню в сталі регламентуються підвищені (від 0,02 до 0,06-0,09 %) вмісти алюмінію і(чи) титану.

Враховуючи це, запропоновано раціональний склад нових марок низько- та малокремнистих спокійних сталей масового призначення, який внесено в розроблені технічні умови та технологічні інструкції на виробництво металопродукції.

5. Експериментальне дослідження мінімально необхідних вмістів марганцю у вуглецевій сталі.

На металі лабораторних плавок різного складу (0,006-0,85 % вуглецю, 0,034-0,63 % марганцю, 0,002-0,10 % сірки, 0,002-0,43 % кремнію, від 0 до 0,105 % алюмінію, 0,004-0,110 % кисню (активного), проведених з використанням внсокочистих шихтових матеріалів в атмосфері аргону, досліджена можливість зниження вмісту марганцю нижче норм діючих стандартів.

Комлексними металографічними та мікрорентгеноспектральними дослідженнями визначено, що в сталі без алюмінію червоноламкість металу, яка викликається утворенням сульфідів заліза, виключається при відношенні [Мп] / [ Б] = 2. Введення 0,027-0,105 % алюмінію в сталь запобігало червоноламкості навіть при відношенні [ Мп] / [ Б] < 2.

Це свідчить про те, що вміст марганцю в низько- та малокрем-нистііі спокійній сталі масового призначення може бути знижено до рівня забезпечення величини підношення [Мп ]/[ Б] > 2 прн умові

відповідності металопродукції вимогам стандартів і технічних умов за механічними властивостями.

6. Розробка і освоєння наскрізної ресурсозберігаючої технології виробництва низько- та малокремнистих спокійних сталей масового призначення.

-------На основі емпіричних розрахунків та промислових випробувань

розроблена наскрізна технологія виробництва представницьких марок низько- та малокремнистих спокійних конвертерних сталей, включаюча такі основні положення:

- шихтовка і продування плавки при звичайних нормах вмісту сірки у напівпродукті здійснюється за технологією, регламентованою для стандартних спокійних сталей відповідних марок з врахуванням (при необхідності) підвищення темератури металу перед випуском із агрегату на розрахункову величину (5-30°С); знижений вміст сірки в конвертерному напівпродукті забезпечується за рахунок застосування знесірченого (до 0,010-0,020 % сірки) чавуну із віддаленням ковшового иіАаку перед зливанням в конвертер, застосування оборотного обрізу, збільшення витрат вапна на 20-40 кг/т;

- для розкислення' у ковші низькокремнистих спокійних сталей, крім марки 08ЮТсп нк, застосовується феромарганець і алюміній; сталь 08ЮТсп нк розкислюється феромарганцем, алюмінієм і феротитаном;

- як розкислювачі при виробництві малокремнистих спокійних сталей застосовуються силікомарганець і алюміній;

- легуючі добавки марганцю прн виробництві малокремнистих спокійних сталей забезпечуються за рахунок присаджування стандартного феромарганцю із вмістом кремнію до 2,5 %;

- розливання металу проводять у поширені донизу виливниці з те-плоізоляційнимн вкладишами, або ж у поширені догори виливниці з прибутковими надставками по технології, регламентованій для спокійних сталей відповідних марок;

- для зменшення навуглецювання металу у процесі кристалізації зливка утеплююча суміш вводиться через 15-40 с після наповнення виливниці металом;

- прокатка металу здійснюється за режимами, встановленими для спокійних сталей аналогічних марок.

Головна обрізь розкатів зливків після прокатки на блюмінзі складає 11-14,5 %, донна - 2-4 % (залежно від типу зливку).

Узагальнені дані засвоєння марганцю, кремнію, алюмініїр та титану при виробництві низько- та малокремнистих спокійних сталей порівняно з відповідними даними для стандартних спокійних, напівспокінних та киплячих сталей наведені в табл.1.

Таблиця 1

Усереднені дані засвоєння елементів при виробництві сталей _____________________різних видів і марок______________________

Марка Середнє засвоєння елементів,% :

сталі марганцю кремнію алюмінію титану

07сп нк,08сп нк 54 - 14

08ЮТсп нк 56 - 18 50

СтЗсп нк 63 - 16

СтЗсп мк 68 60 22 -

26сп мк, 26Гсп мк 83 64 22 -

35сп ш< 79 - 24 -

35сп мк 84 72 28 -

35Гсп мк 85 70 28 -

08кп 45 - - -

08сп 68 60 18 -

07Т 55 - - 34

СтЗкп 60 - - -

СтЗпс 64 55 - -

Ст5Гпс 78 52 -

35Гпс 80 54 - -

СтЗсп 72 67 24 -

35ГС 90 84 29 -

Визначено, що із зменшенням вмісту кремнію в спокійній сталі трохи знижується величина засвоєння марганцю, кремнію та алюмінію в процесі розкислення металу у ковші. Однак порівняно з аналогічними киплячими та иапівспокіГшими сталями низько- та малокремнисті сталі характеризувалися більш високим засвоєнням марганцю. Встановлено також, що засвоєння елементів при розкисленій металу значно знижується при зменшенні вмісту вуглецю в конвертерному напівпродукті.

Заготовка та готовий, прокат ( штаба, кутовий профіль, круг, катанка, арматура) з нових спокійних сталей характеризувалися .щільною макроструктурою і хорошою якістю поверхні. Готовий прокат з нових сталей цілком задовольняв вимогам технічних умов до механічних властивостей при здавальних випробуваннях (табл.2).

Узагальнені результати здавальних механічних випробувань прокату із низько- та малокремнистих спокійних сталей

Марка сталі Вид та товщина (діаметр) прокату,мм І І /мм2 ^ • Н / мм2 б5 (54 ), % V- % кси2і|.с, Дж/см2 кси-л-с після механічного старіння, Дж/см2 Осадка в холодному стані до 1/3 і висоти

07сп 1ІК катанка, 6,5 365-395 - - 74-79 - - -

ОЙІО Ген нк штаба, 3 340-540 - (26-42) - - - -

СтЗсіі нк кутоний профіль ,4; круг, 18 380-410 245-310 35-45

СтЗсп мк кутовий профіль ,4; катанка, 6,5; круг, 18 420-490 275-360 29-39 70-134 125-178 ;

26сп мк кутовий профіль ,4 530-580 310-320 27-28 - - - ;

26Гсп мк кутовий профіль ,4 570-580 320-330 24-25 - - - -

35сп нк круг, 16 570-610 350-390 27-29 53-56 - - задовільно

35сп мк круг, 16 580-620 370-390 26-29 50-54 - - -

35Гсп мк арматура, 14* 670-690 520-530 24-25 - - • -

* у тсрмозмімненому стані

Комплексна технологія виробництва сталей 08ЮТсп нк, 07сп нк, СтЗсп нк, СтЗсп мк, 26сп МК, 26ҐСП мк, 35сп нк, 35сп мк, 35Гсп мк освоєна в промислових умовах комбінату “Криворіжсталь”.'

7. Дослідження якості, хімічної неоднорідності та властивостей ме-талопродукції із спокійних сталей зі зниженим вмістом кремнію.

Дослідження якості, хімічної неоднорідності та властивостей метал-лопродукції (заготовка, готовий прокат) з нових сталей проведені на 516 горизонтах розкатів зливків масою 8,4-12,5 т, відлитих в поширені догори виливниці з прибутковими надставками або поширені донизу виливниці з теплоізоляційними вкладишами.

За якістю макроструктури та поверхні заготовка і готовий прокат із низько- та малокремнистих спокійних сталей задовольняли вимоги стандартів на металопродукцію з якісних конструкційних спокійних сталей і значно перевершували відповідний прокат з киплячих та напівспокійних сталей.

Хімічна неоднорідність проміжного прокату з нових сталей була практично такою ж, як і у стандартних спокійних сталей, але значно нижчою, ніж у киплячого та напівспокійного металу (табл.З).

Таблиця З

Дані про хімічну неоднорідність заготовки з дослідних і ______________ стандартних сталей_________________________________

Вид сталі Показ- ник* Вуглець Сірка Фосфор Алюміній

Низько- та ма- Р 11,4-29,0 13,0-21,1 21,3-42,9 28,9-120

локрелпшеті спокійні К 3.1-7,8 3,5-4.9 5,2-12.1 7,5-23,5

Стандартні Р 21,2-35,7 29,6-33,3 35,7-51,6 92,1-100

спокійні К 5,6-8,5 7.9-8,4 9,7-10,9 8,2-23,0

Стандартні Р 52.6-164,3 97.2-124.3 100-107,3 339-574,4

киплячі закупорені К 12.1-14.0 8.9-18.7 7,5-18,1 47;4-135,2

Стандартні Р 33,2-92,5 65,9-93.7 42,2-102,9 -

напівспокінпі К 6.7-13.5 13.4-17,4 9,4-16.3 ‘ -

*Р - ділянка розсіювання елементу, відн.%;

К - коефіцієнт варіації, відн.%.

Підтверджена підвищена і стабільна пластичність прокату, стрічки тп дроту із низькокремнистнх спокійних сталей, досягнено потрібний ріоень вимог до нластивостей для прокату з малокремнистих

спокійних сталей по всііі довжині розкатів зливків.

Прокат з низько- та малокремнистих спокійних сталей характеризувався дрібнозернистою структурою, відсутністю великих пластичних силікатів, пониженими газонасиченістю та забрудненістю неметалевими вкрапленнями.

Показано, що при зменшенні вмісту кремнію у прокаті із спокійної сталі знижується ступінь деградації властивостей біляшовної зони зварюваного з’єднання внаслідок підвищення її хімічної однорідності.

Термозміцнена арматура із сталі 35Гсп мк більш холодостійка і менш чутлива до надрізування порівняно з гарячекатаною арматурою із сталі 35ГС, характеризується потрібного зварюваністю, витривалістю та підвищеною стійкістю проти атмосферної корозії.

8. Ефективність виробництва і застосування низько- та малокремнистих спокійних сталей.

При виплавці низько- та малокремнистих спокійних сталей замість аналогічних киплячих та напівспокійннх знижуються витрати марганцевих феросплавів (на 0,4-1,0 кг/т). Але при цьому виникає додаткова потреба в алюмінії і(чи) феротитані (0,5-2 кг/т) і підвищених витратах для підготування составів з виливницями і на розливанні металу, зменшується на 2-9 % шіхід придатної заготовки із злинку. Незважаючи на це, докорінне підвищення якості прокату при такій заміні сприяє одержанню значного (до 25 крб/т у ціпах 1989 р.) економічного ефекту в народному господарстві.

При виробництві низько- та малокремнистих спокійних сталей замість стандартних спокійних сталей відповідного класу міцності і призначення зменшуються витрати 65 % феросиліцію на 2-12 кг/т, але збільшуються витрати алюмінію на 0,1-0,3 кг/т. Така заміна сприяє зниженню собівартості металопродукції на 0,3-3 %, підвищенню

надійності, а в деяких випадках - і зменшенню металомісткості конструкцій на 5-10 %.

Ефективність виробництва нових спокійних еталон замість стандартних киплячих, напівспокійннх та спокійних сталей буде значно збільшена з переходом конвертерного цеху комбінату “Криворіжсталь” на безперервне розливання сталі за рахунок збільшення виходу придатної заготовки.

ВИСНОВКИ

1. На основі аналізу світових вимог до металопродукції масового

призначення та результатів здавальних випробувань стандартних сталей різної розкисленості обгрунтовано перспективний марочний сортамент низько- та малокремнистих спокійних сталей для сортового і фасонного прокату, катанки, арматури масового призначення. .

2. З позиції сучасних уявлень про фізико-хімічні та лікваційні процеси при кристалізації залізовуглецевого розплаву розрблена методика оцінювання необхідного мінімального вмісту алюмінію в спокійному металі з різними концентраціями кремнію та вуглецю, що забезпечило прогнозування необхідного ступеню розкисленості металу при проведенні дослідних плавок низько- та малокремнистих спокійних сталей перспективного сортаменту.

3. Розроблені раціональні норми хімічного складу і освоєна

наскрізна технологія промислового виробництва низько- та малокремнистих вуглецевих і низьколсгованих спокійних сталей для металопродукції підвищеної якості з поліпшеним комплексом властивостей замість стандартних спокійних, напшепокійних та киплячих сталей. '

4. Встановлено, що мри виробництві низько- та малокремнистих спокійних сталей замість стандартних спокійних сталей підвищується пластичність та холодостійкість металу і поліпшується зварюваність прокату, .а замість відповідних закупорених киплячих та напівспокійних ма- і рок - покращується цілісність, збільшується хімічна та структурна однорідність; знижується забрудненість неметалевими вкрапленнями, підвищується комплекс технологічних та експлуатаційних властивостей металопродукції.

5. На базі результатів досліджень розроблена, освоєна та впро- . ваджена мікролегована пизькокремннста спокійна сталь 08ЮТсп нк, що , дозволило організувати промислове виробництво високоякісної штаби та стрічки для виготовлення сепараторів підшипників підвищеної надійності.

6. При виробництві низько- та малокремнистих спокійних сталей замість стандартних спокійних досягається зниження витрат кремнистих феросплавів на 2-12 кг/т, суттєво (на 0,3-3 %) знижується собівартість металопродукції.

7. Експериментально показана можливість підвищення концентрації вуглецю і зниження вмісту марганцю в низько- та малокремнистих спокійних сталях порівняно з встановленими для стандартних сталей

відповідних марок нормами, що в окремих випадках (при відповідності прокату нормованим вимогам за механічними властивостями) може забезпечити додаткову економію легуючих матеріалів. .

8. Використання результатів роботи забезпечує підвищення якості і технологічності прокату при переробці в металоспоживаючих галузях, дозволяє вирішити задачу вишукування економічних замінювачів киплячих та напівспокійних сталей при переведенні сталеплавильних цехів на безперервне розливання.

9. Фактичний річний економічний ефект від впровадження результатів роботи склав 340930 крб. в масштабах цін 1989 р. (частка автора

- 170 тис.крб.).

*, г

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Боровиков Г.Ф., Вихле.вщук В.А., Черногрицкий В.М. Закономерности раскисления спокойных сталей с пониженным содержанием

кремния // Изв.ВУЗов.%Черная металлургия. - 1997.- №5.-С.19-22.

2. Сталь 08ЮТ для сепараторов подшипников / В.А.Вихлевіцук,

Ю.С.Ахматов, О.В.Ф'нлоноп, В.А.Поляков, Э.К.Пирогова,

К.Ю.Доронкнн, Н.М.Омесь, Г.СО.Боровиков, В.А.Скуднов,

Д.А.Шенчак // Черная -металлургия. Бійл.ин-та “Черметинформация".-

1991.-№7,-С.62-63. ' “

3. Разработки по изысканию экономичных составов и ресурсосберегающих технологий производства новых арматурных сталей / В.А.Вихлевщук, Н.М.Омесь, Г.Ф.Боровиков, И.М.Любимов, Ю.Т.Худик, В.А.Кондрашкин, В.А.Поляков, А.В.Кекух // Металл и литье Украины. -1996.-№<2.-С. 11-14.

4. Ннзкокремннстія спокойная метизная сталь / В.А.Вихлевщук, Г.Ф.Боровиков, В.А.Поляков, Н.М.Омесь, В.А.Кондрашкин //Черная металлургия. Бгол.ин-та “Черметинформация".-1996.-№4.-С.39-41.

5. Ннзкокремнистые спокойные стали с повышенным содержанием углерода / В.А.Вихлевщук, Г.Ф.Боровиков, Ю.В.Демченко, В.А.П оляков, Н.М.Омесь, В.А.Кондрашкин //Черная металлургия. Бюл.ин-та “Черметинформация”.-1997.-№1-2.-С.41-45.

6. Пат.8334 Украины, МПК5 С22С 38/06, 38/42, 38/50, 38/58. Арматурная сталь / В.А.Вихлевщук, С.С.Тильга, Г.А.Макароо,

В.А.Нечепоренко, Н.М.Омесь, В.А.Поляков, В.А.Кондрашкин, И.М.Аюбимов, А.В.Кскух, Г. Ф. Боровиков, М.В.Кузьмичев, Ю.Т.Худик, В.А.Критов, В.Д.Шалимов, Л.М.Крускаль, В.А.Шеремет (Украина).-№95083794, заявл.10.08.95, опубл.29.03.96. Бюл.№1.

7. Пат.8339 Украины, МПК5 С22С 39/00. Сталь/

В.А.Вихлевщук, С.С.Тильга, Г.А.Макаров, В.А.Нечепоренко, Н.М.Омесь, В.А.Поляков, В.А.Кондрашкин, И.М.Аюбимов,

A.В.Кекух, Г.Ф.Боровиков, М.В.Кузьмичев, Ю.Т.Худик,

B.Д.Шалимов, Л.М.Крускаль, В.А.Шеремет, Л.В.Савранский (Украина).-№95083743, заявл.10.08.95, опубл.29.03.96, Бюл.№1.

БОРОВІКОВ Г.Ф. Створення ефективного марочного сортаменту, розробка і освоєння ресурсозберігаючої технології виробництва низько- та малокрсмшістих спокійних сталей для металопродукції підвищеної якості. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.02 “Металургія чорних металів". - Інститут чорної металургії НАН України, Дніпропетровськ, 1997.

Захищаються виявлені закономірності розкислення спокійних сталей зі зниженим вмістом кремнію,' результати досліджень по розробці їх марочного сортаменту і норм хімічного складу. Розроблена і засвоєна наскрізна технологія виробництва низько- та малокремнистих спокійних сталей, досліджені якість, однорідність і властивості металопродукції. Показана ефективність виробництва і застосування нових сталей, обгрунтована перспективність їх освоєння при переході на безперервне розливання металу.

Ключові слова: низькокремниста спокійна сталь, малокремниста

спокійна сталь, розкислення, якість, властивості, ефективність.

БОРОВИКОВ Г.Ф. Создание эффективного марочного сортамента, разработка и освоение ресурсосберегающей технологии производства низко- и малокремнистых спокойных сталей д\я металлопродукции повышенного качества. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических

наук по специальности 05.16.02 “Металлургия черных металлов". - Институт черной металлургии НАН Украины, Днепропетровск, 1997.

Защищаются выявленные закономерности раскисления спокойных сталей с пониженным содержанием кремния, результаты исследований

по разработке их марочного сортамента и норм химического состава. Разработана и освоена сквозная технология производства низко- н ма-локремннстых спокойных сталей, исследованы качество, однородность и свойства металлопродукции. Показана эффективность производства и

применения новых сталей, обоснована перспективность их освоения при переходе на нерерывную разливку металла.

Ключевые слова: низкокремнистая спокойная сталь, малокремнистая спокойная сталь, раскисление, качество, свойства, эффективность.

Borovikov G.F. “Creation of efficient steel grades stock, development and introduction of material and energy saving technology in production process of Iow-silicon and extra-low silicon killed steels to be used in manufacturing high-qualiti metal products.” - Manuscript.

The Dissertation for defending the degree of Candidate of Technical Science on the speciality 05.16.02 “Ferrous metals production technology”. -Iron & Steel Institute of National Academy of Science of Ukraine, Dnepropetrovsk, 1997.

The subject to be defended is the discovered regularities of deoxidation process of production killed steels of Iow-silicon composition as well as the results of researches devoted to developing steel grades stock and .standards of chemical composition.So-called “direct-through” process technology for' producing low-silicon and extra-low silicon killed steels have been developed and introduced in line with the investigation of quality, homogeneity and properties of rolled steel products. The efficiency of the process developed has been proven and the results of application of the steels produced have been shown; the prospects of introduction of the technology developed under the transition to metal continuous casting technology have been substantiated.

Keywords: low-silicon killed steel, extra-low silicon killed steel,

deoxidation, quality, properties, efficiency.

Сдано о набор 14.10.97 г. Подписано к печати 16.10. 97 г. Формат 60x80*/Объем 1 уел. и. а. Тираж 120 экз. Заказ К'-* 3907

Криворожская городская типография. 324200, г. Крипом Рог, ир.Металлургов, 28.