• Главная
  • Статьи
  • Влияние состава шихты на качество стали 25Л. "Литейное производство", 2004, №6

Влияние состава шихты на качество стали 25Л. "Литейное производство", 2004, №6

Новости
21.10.2010 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.



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

Содержание, %  Число
плавок КСU-60,
кгм/см2  Выход годных плавок, %
Si техн.  Mn техн.
(средн.)      
≤ 0,15  0,29  15  4,52  60,0
≥ 0,26  0,49  23  3,83  21,7

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 (σв,δ, φ) 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 (Ø 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.

Состав шихты Число плавок  Усреднённый химсостав плавок, % КСU-60,
кгм/см2
(средн.)
    С Si  Mn  S P Cr  Ni  Cu  
Прокат  100%  23  0,23  0,35  0,90  0,019 0,014 0,08  0,05  0,04  6,31
Прокат   70%
Возврат  30 % 27  0,24  0,39  0,90  0,018 0,012 0,08  0,05  0,05  6,04
Обычн. лом 70%
Возврат 30% 64  0,25  0,43  0,97  0,025 0,019 0,12  0,08  0,12  5,33

  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:

Состав
шихты  Число
плавок  Угар элементов, % отн.
    С Si  Mn
Прокат  100%  23  15,0  50,8  32,2
Прокат   90%
Возврат  10 % 27  14,6  40,1  27,2
Возврат 100%  16  8,1 21,2  25,0


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.

Возврат к списку

Оставить заявку

Ваше имя*
Телефон*