ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПЛАВКИ СТАЛЕЙ
110Г13Л, 20ГЛ, 20ГФЛ С ПОЛНОЙ ЗАМЕНОЙ
ПЕРЕДЕЛЬНОГО ЧУГУНА CSiC - БРИКЕТАМИ

Сталь 110Г13Л для отливок крестовин и сердечников стрелочных переводов для железнодорожных магистралей выплавляют в дуговых электропечах типа ДСП-6Н на переменном токе.

По новому стандарту ГОСТ 7370-98 сталь 110Г13Л для отливок крестовин имеет химический состав:

1 ,00-1,2% С; 11,5-16,5% Mn; 0,3-0,9% Si; <0,09% Р; <0,02% S.

Крестовины и сердечники по показателям характеристик механических свойств металла подразделяются на три группы качества (табл.1).

Таблица 1. Требования к механическим свойствам стали 110Г13Л
для крестовин и сердечников стрелочных переводов по ГОСТ 7370-98

Группа качества отливок

, МПа

,МПа

, %

KCU, МДж/м2

I

883

853

30,1

2,46

II

785-882

353

25,1-30,0

1,97-2,45

III

686-784

353

22,1-27,0

1,67-1,96

Традиционно сталь 110Г13Л для отливок на различных заводах выплавляют в дуговых электропечах основным процессом на свежей шихте с использованием металлолома и твердого чугуна или способом переплава собственных отходов по различным вариантам технологии плавки. Отливки наиболее ответственного назначения, какими являются цельнолитые крестовины, сердечники крестовин для стрелочных переводов получали плавкой на свежей шихте. По этому способу плавку стали в печи ДСП-6Н ведут основным процессом с окислением фосфора и углерода газообразным кислородом или железной рудой. После окислительного периода, заканчивающегося скачиванием шлака, ванну раскисляют ферросилицием (ферросиликомарганцем), а затем легируют ферромарганцем с пониженным содержанием фосфора. Конечное раскисление стали алюминием проводят в ковше при выпуске металла из печи.

Одним из недостатков традиционно применявшейся на заводах технологии выплавки стали 110Г13Л является использование в шихте передельного чугуна, имеющего более высокую цену в сравнении с ценой металлолома.

Использование брикетов в составе металлозавалки имеет ряд особенностей, что учтено в разработанной и внедренной технологии выплавки стали 110Г13Л с полной заменой твердого передельного чугуна CSiC-брикетами. Эти особенности заключаются как в собственно компонентном составе CSiC-брикетов, их структуре, так и взаимодействии их с металлической, шлаковой фазами и печной атмосферой.

Шихта в печь загружается в такой последовательности: на подину печи подается навеска извести, затем загружаются CSiC-брикеты из расчета полной замены чугуна. На брикеты загружается мелкий и поверх крупный металлолом. Затем печь включают, и происходит плавление металлозавалки с постепенным науглероживанием формирующейся жидкой ванны.

Поскольку практически каждая частица свободного углерода окутана цементной связкой, окисление его печной атмосферой практически не происходит.

Баланс фосфора при плавке стали на свежей шихте с окислением и использованием CSiC-брикетов свидетельствуют о меньшем поступлении его в сталь. По науглероживающей способности 100 кг брикетов заменяют  1 тонну чугуна. При содержании в чугуне 0,05% Р с ним вносится 0,5 кг фосфора, а с 100 кг брикетов с 0,020% Р только 0,02 кг, т.е. в 25 раз меньше.

Таким образом, замена чугуна СSiC-брикетами при прочих равных условиях, позволяет иметь более высокую степень дефосфорации и получать металл к концу окислительного периода с более низким содержанием фосфора.

Результаты исследовательского и сдаточного контроля качества металлопродукции показали, что комплекс физико-механических свойств металла отливок из электростали 110Г13Л выше на 8-10%, в сравнении с качеством металла, получаемого по традиционным технологиям, и составляют

Анализ результатов сдаточного контроля 100 плавок, выплавленных по разработанной технологии, показал, что 35-40% крестовин сдается по первой группе качества и 40-45% крестовин – по второй группе качества. Повышение выхода крестовин первой группы объясняется присутствием в ходе окислительного периода определенных концентраций кремния в металле и углерода СSiC-брикетов в шлаке, что уменьшает «переокисленность» металлической ванны.

Внедрение разработанной технологии выплавки стали 110Г13Л в дуговых печах с регламентированным режимом раскисления металла в ковше алюминием позволило повысить выход высшей группы качества и снизить себестоимость продукции.

Сталь марок 20ГЛ и 20ГФЛ выплавляется в дуговых электропечах фасонносталелитейных цехов, широко используется для отливок различного функционального назначения, в том числе и элементов подвижного состава железнодорожного транспорта. По действующей технологии стали 20ГЛ и 20ГФЛ получают в дуговых 25-т электропечах основным процессом на свежей шихте, используя в качестве науглероживателя чугун. Учитывая высокую стоимость передельного чугуна и повышенное содержание в нем вредных примесей (фосфора и серы), а также накопленный кафедрой электрометаллургии НМетАУ  промышленный опыт выплавки электростали 110Г13Л [9], проведены опытно-промышленные плавки сталей 20ГЛ и 20ГФЛ в 25-т дуговой электропечи с полной заменой чугуна в составе шихты СSiC-брикетами. Масса металлозавалки в опытных плавках стали 20ГЛ составила 27,4 т и 210 кг СSiC-брикетов. После полного расплавления металлозавалки стальная ванна имела следующий химсостав (в %): 0,76 С; 0,3 Mn; 0,036 P; 0,058 S; 0,09 Cr; 0,08 Ni и 0,26 Cu.

По технологической инструкции содержание углерода после расплавления металлозавалки должно быть не менее 0,5%. Химический состав готовой стали 20ГЛ и 20ГФЛ приведен в табл.2. Выплавленная сталь с использованием СSiC-брикетов по показателям механических свойств (табл.3) полностью удовлетворяла требованиям нормативных документов.

Таблица 2. Химический состав стали 20ГЛ и 20ГФЛ, выплавленной с использованием СSiC-брикетов

Марка
стали

Нормативный
документ

С

Mn

Si

P

S

Cr

Ni

Cu

V

20ГЛ

ТУ
24.05.486-82

0,17-0,25

1,1-1,4

0,3-0,5

0,025

0,02

0,3

0,3

0,3

-

20ГФЛ

0,20-0,25

1,2-1,4

0,3-0,5

0,025

0,02

0,3

0,3

0,3

0,07-0,13

.

20ГЛ

Опытные плавки

0,22

1,3

0,38

0,023

0,019

0,08

0,09

0,2

-

20ГФЛ

0,24

1,23

0,41

0,019

0,02

0,08

0,07

0,15

0,05

.

 

Таблица 3. Требования ТУ 24.05.486-82 и механические свойства стали 20ГЛ и 20ГФЛ, выплавленной с использованием СSiC-брикетов

Марка
стали

Нормативный
документ

Показатели
механических свойств

, МПа

, МПа

, %

, %

KCU

(-60оС), Дж/см2

20ГЛ

ТУ 24.05.486-82

343

510

18

25

24,5

20ГФЛ

400

540

15

30

25

20ГЛ

Опытные плавки

355

540

30,0

62

85

20ГФЛ

410

580

28,0

52,0

35

 

   Повышенные показатели механических свойств отливок из стали 20ГЛ опытной плавки объясняется наличием в составе брикетов карбида кремния, который, как подтверждено нами, предупреждает «переокисление» стальной ванны в процессе обезуглероживания.

Термически обработанные отливки из стали 20ГЛ, раскисленной алюминием, имели мелкозернистую феррито-перлитную микроструктуру с зерном 7-8 балла с выделением перлита по межплоскостному пространству дендритов. Неметаллические включения имели округлую форму и обособлены в виде скоплений отдельных выделений, прерывистых цепочек.

Таким образом, анализ технологических особенностей выплавки электростали 20ГЛ и 20ГФЛ в дуговых электропечах с использованием СSiC-брикетов, составов неметаллических включений и механических свойств отливок подтверждают целесообразность замены в составе металлозавалки передельного чугуна СSiC-брикетами.


TOPOFWEB's Service

Авторские права на публикуемые материалы принадлежат "ООО АМЮС".
Перепечатка любых частей документов, иллюстраций или статей данного сайта
без разрешения руководства компании запрещена
Патентным Законом Российской Федерации.
МОСКВА    2004 -2005