Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к регулированию химического состава стали с целью повышения качества поверхности непрерывнолитой заготовки (далее НЛЗ) и снижению дефектов в прокате.

Проблемами при разливке сталей на радиальных и криволинейных установках непрерывной разливки стали (далее УНРС) являются дефекты поверхности в виде трещин (продольных, поперечных, ребровых, сетчатых, паукообразных), которые, в частности, могут быть связаны с неоптимальным выбором химического состава той или иной марки стали.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ производства катанки с нормируемым относительным сужением. Способ заключается в расплавлении металлической шихты в сталеплавильном агрегате, определении в расплаве содержания марганца, хрома, последующем введении в расплав в ковш одновременно марганца и кремния, получении сортовой заготовки, нагревании заготовки, прокатывании с получением катанки, охлаждении катанки в линии водяного охлаждения, укладывании виткообразователем на роликовый конвеер и охлаждении на воздухе. При этом после введения в расплав в ковш марганца и кремния, проводят внепечную обработку из расчета получения стали, содержащей, мас. %: 0,05-0,12 углерода, не более 0,04 серы, не более 0,10% хрома и 0,40-0,65 марганца, после внепечной обработки определяют содержание углерода, хрома, марганца и серы в стали по ковшевой пробе, прокатывают сортовую заготовку до требуемых размеров и определяют величину относительного сужения по следующей зависимости: ψ=-1,48×C-0,54×Cr+0,28×T_лво-0,001×Mn/S - 170,2, где ψ - относительное сужение, %, C, Cr, Mn, S - содержание углерода, хрома, марганца, серы в пробе металла, мас. %; Т_лво - температура катанки после линии водяного охлаждения, °C; Mn/S - отношение марганца к сере; 1,48, 0,54, 0,28, 0,001, 170,2 - коэффициенты, полученные опытным путем, рассчитанные после обработки экспериментальных данных по определению влияния каждого параметра на относительное сужение [Патент RU 2360980, МПК C21D 8/06, С21С 7/00, С22С 38/18, 2009].

Недостаток этого способа - относительное сужение определяется на стадии прокатки и при его расчете учитывается влияние незначительного количества элементов. Поэтому во время непрерывной разливки возможно образование трещин на поверхности НЛЗ.

Технический результат изобретения - повышение качества поверхности НЛЗ по дефектам «трещина», а также повышение качества металлопроката по дефектам сталеплавильного производства.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства стали, включающем выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск металла в стальковш, ввод в ковш раскислителей и легирующих материалов, внепечную обработку металла и его непрерывную разливку, согласно изобретению, перед началом производства стали на основании ее требуемого химического состава определяют значения коэффициентов относительного сужения стали в интервале температур 600-850°C и в случае значения коэффициента относительного сужения стали при какой-либо температуре менее 60% производят корректировку требуемого химического состава стали, в интервалах допустимых значений химических элементов, а затем выполняют повторное определение коэффициентов относительного сужения стали, до тех пор, пока значения коэффициентов относительного сужения стали при какой-либо температуре будут не менее 60%, после чего начинают производство стали с уточненным химическим составом. Значения коэффициентов относительного сужения стали в интервале температур 600-850°C определяют по формуле:

ψ_t=(2…365)+(-55…-5)×С*+(-67…196)×[Si]+(-50…0)×[Mn]+(-2908…3067)×[Р]+(-2150…0)×[S]+(20…262)×[Cr]+(-1193…-20)×[Ni]+(0…1371)×[Cu]+(-1782…311)×[Al]+(-6752…11456)×[N]+(-50…48)×[Мо]+(0…536)×[V]+(104…6225)×[Ti]+(-878…1839)×[As]+(-1863…-36)×[Nb]+(-23138…0)×[Ca]+(-248368…76945)×[B]+(-8599…0)×[Sn], где

ψ_t - коэффициент относительного сужения стали при определенной температуре, %;

С* - условный показатель углерода в стали, причем если [С]≤0,11%, то

С*=10,2×[С] - 0,26, если [С]>0,11%, то С*=-6,9×[С]+1,56;

[Si], [Mn], [P], [S], [Cr], [Ni], [Cu], [Al], [N], [Mo], [V], [Ti], [As], [Nb], [Ca], [В], [Sn], [С] - содержание соответствующих химических элементов в стали, %;

(2…365), (-55…-5), (-67…196), (-50…0), (-2908…3067), (-2150…0), (20…262), (-1193…-20), (0…1371), (-1782…311), (-6752…11456), (-50…48), (0…536), (104…6225), (-878…1839), (-1863…-36), (-23138…0), (-248368…76945), (-8599…0), 10,2, 0,26, -6,9, 1,56 - эмпирические коэффициенты, определенные опытным путем.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

На начальном этапе производится выплавка и внепечная обработка металла и получение химического состава, чтобы в диапазоне температур от 600 до 850°C относительное сужение было не менее 60%.

Выбор диапазона температур от 600 до 850°C определяется температурой поверхности НЛЗ в зоне разгиба УНРС.

Ограничение относительного сужения в 60% определено опытным путем. При значении относительного сужения менее 60% увеличивается количество трещин на поверхности НЛЗ. При относительном сужении более 60% количество трещин на поверхности НЛЗ минимально.

Охлаждение расплава металла с содержанием углерода в диапазоне от 0,08% до 0,15% сопровождается перитектическим превращением с изменением объема элементарной ячейки, что негативно сказывается на качестве поверхности НЛЗ. Негативное влияние углерода в перитектическом диапазоне учитывается в формуле через условный показатель С*.

Влияние Si, Mn, P, S, Cr, Ni, Cu, Al, N, Mo, V, Ti, As, Nb, Ca, В, Sn определено опытным путем и может иметь разный знак при разных температурах в диапазоне от 600 до 850°C.

Пример реализации способа

Предложенный способ производства стали был реализован при производстве марки Х56. Была разлита 1 плавка с изначальным (не измененным) химическим составом стали и 30 плавок с измененным химическим составом стали марки Х56. Данные по коэффициентам относительного сужения в интервале температур от 600 до 850°C до и после изменения химического состава стали представлены в таблице.

Как видно из таблицы, коэффициенты относительного сужения стали без изменения ее химического состава при температурах 650, 750, 800, 850°C ниже 60%, что является признаком повышенной вероятности образования поверхностных трещин в зоне разгиба УНРС.

Значения коэффициентов относительного сужения стали после изменения химического состава (в рамках диапазонов элементов стали марки Х56) не имеют значений менее 60% в диапазоне от 600 до 850°C, что является признаком пониженной трещиночувствительности стали.

Как видно из таблицы, измененный химический состав сталей не имеет дефектов в виде поперечных и ребровых трещин и имеет повышенное качество готового проката по дефектам сталеплавильного производства.

Таким образом, предлагаемый способ производства стали позволяет повысить качество поверхности НЛЗ по дефектам «трещина» и качество готового проката по дефектам сталеплавильного производства.