Текст статьи (версия для печати)

Шуб Л.Г., Макаров В.В.,

Лялин О.П., Усманов Р.Г.


На Курганском заводе трубопроводной арматуры "ИКАР" при производстве хладостойких отливок из стали 25Л предусмотрено ее обязательное модифицирование силикокальций-бариевой лигатурой или ферросилицием с РЗМ (ФС30РЗМ20). Преимуществом использования последнего, при прочих равных условиях, является возможность снижения содержания серы в готовой стали, что особенно важно при ее выплавке в печах с кислой футеровкой, так как при этом облегчается попадание в заданные по содержанию серы пределы, а за счет снижения содержания последней улучшаются качественные показатели отливок.
Задачей настоящей работы было выявление технологических факторов, благоприятствующих десульфурации металла и повышающих эффективность модифицирования стали комплексными сплавами с РЗМ.
Сталь 25Л выплавляли в кислой индукционной печи емкостью 4 тонны. После расплавления, доводки по температуре и полного удаления шлака металл в печи раскисляли марганцевыми сплавами и кусковым алюминием (1кг/т). Модификаторы засыпали в разливочные бесстопорные ковши в самом начале выпуска; продолжительность последнего составляла 20—60 сек. Вместимость ковшей — 1,5 тонны; иногда использовались ковши по 400 кг.
О степени десульфурации судили по изменению содержания серы в пробах, отобранных ложкой из печи непосредственно перед первым выпуском и из верхней части ковшей - не позднее 1 мин. после окончания слива. Указанное изменение относили к исходному содержанию серы, которое обычно находилось в пределах 0,025 — 0,035 %, и оценивали в процентах. На каждой плавке отбирали пробы металла от среднего и последнего ковшей.
Для опытов использовали модификаторы с содержанием РЗМ
6,4 — 25,4%. Кроме кремния и железа они содержали также 2,5 — 5,8% кальция, 1,6 — 6,7% алюминия и 0,5 — 0,7% магния. В основном использовали крупку размера 1-17 мм, а отдельных сериях плавок — более мелкие фракции. Расход модификаторов — 3 кг/т стали.
Полученные данные показали снижение серы в металле при использовании всех вариантов модификаторов, причем заметная десульфурация имела место уже при весьма низком расходе РЗМ — около 0,2 кг/т (табл. 1). То, что десульфурация выявляется уже через 1,5—2,0 минуты после присадки модификатора, свидетельствует о высокой скорости удаления образующихся сульфидных и оксисульфидных включений.

Таблица 1. Показатели десульфурации стали 25Л в зависимости от содержания РЗМ в модификаторе. I серия плавок. Фракция модификаторов 1-17 мм.

Содержание РЗМ, %		Число ковшей (испыт.)	Десульфурация, вшц S , %
в модификаторе < /td>	в стали (расч.)		вшц S средн.	вшц S макс.
6,4	0,019	22	11,5	26,5
13,4	0,040	21	13,6	32,3
17,6 — 25,4	0,053 — 0,076	100	15,6	45,2

С повышением расхода РЗМ степень десульфурации возрастает, однако при этом относительная эффективность использования РЗМ, то есть количество удаленной серы на процент содержания РЗМ в модификаторе, снижается: при применении высокопроцентной лигатуры (17,6 — 25,4%) она в 2-3 раза ниже, чем при использовании модификатора с 6,4% РЗМ. Расчеты показывают, что в последнем случае свыше половины вводимого количества РЗМ расходуется непосредственно на связывание серы в сульфиды с последующим удалением их из металла.
Десульфурация в значительной степени зависит от содержания алюминия в ковшевом металле, который, по-видимому, защищает РЗМ от окисления и повышает степень их усвоения (табл. 2).

Таблица 2. Показатели десульфурации стали 25Л в зависимости от содержания в ней алюминия. I серия плавок. Модификатор ФС30РЗМ20.

Содержание алюминия в стали, %	Число ковшей	Десульфурация, вшц S , %
		вшц S средн.	вшц S макс.
0,014 — 0,029	22	8,7	25,8
0,030 — 0,039	26	12,7	31,0
0,040 — 0,049	27	15,2	31,0
вщХ 0,050	25	25,1	45,2

Дополнительные исследования показали, что оптимальное содержание алюминия — 0,060 — 0,069% (табл. 3).
Эффективность десульфурации можно значительно повысить за счет использования оптимального фракционного состава модификатора. Так, применительно к нашим конкретным условиям, показана целесообразность применения модификатора ФС30РЗМ20 фракции 1-10 мм. Она оказалась значительно лучше фракции 1-17 мм (см. табл. 3). Однако испытание более мелкой крупки (0,5-5. мм) привело к существенному ухудшению десульфурации: вероятно, мелочь модификатора, при данном способе ввода, сгорает в процессе выпуска металла и не участвует в его рафинировании.

Таблица 3. Зависимость степени десульфурации стали 25Л от содержания в ней алюминия и фракционного состава модификатора. II серия плавок. Модификатор ФС30РЗМ20.

Фракция модификатора, мм	Содержание алюминия в стали, %
	0,030-0,039	0,040-0,059	0,060-0,069	0,070-0,090
1-17	12,8 19	14,8 50	18,3 29	17,4 15
1-10	н.д.	16,7 10	28,0 10	25,9 11

Примечание: в числителе — степень десульфурации, вшц S . средн., %; в знаменателе — число ковшей.

Заключение.

При модифицировании стали 25Л комплексными модификаторами с редкоземельными металлами заметная десульфурация наблюдается уже при вводе 0,02% РЗМ. При использовании сплавов ФСРЗМ с содержанием 6,4-13,4% РЗМ относительная эффективность их использования как десульфураторов в 2-3 раза выше по сравнению с высокопроцентными сплавами (17,6-25,4% РЗМ). Степень десульфурации стали можно повысить за счет оптимизации содержания в ней алюминия и выбора рационального фракционного состава модификатора. Перспективным может оказаться использование комплексного модификатора, содержащего одновременно РЗМ и алюминий, такого, как, например, выпускаемый НПП "Технология" (г. Челябинск) модификатор марки " INSTEEL ® 9".