Использование порошковой проволоки производства ЗАО «Ферросплав» с различными наполнителями для внепечной обработки рельсовой стали на ОАО «НКМК»

Авторы статьи

Исхаков А. Ф., Малько С. И., Пащенко С. В.,Радченко Ю. А. (ЗАО «Ферросплав»)

Годик Л. А., Могильный В. В., Горковенко В. В. (ОАО НКМК)

Одним из эффективных приемов улучшения качества выпускаемой металлопродукции является совершенствование ее структурного состояния: дисперсности зеренной структуры, состава, количества и морфологии неметаллических включений, плотности распределения и состава дисперсных частиц, состояния границ зерен, текстуры и т.д. Измельчение зерна, уменьшение количества неметаллических включений, глобуляризация их формы, увеличение плотности дисперсных частиц, очищение границ зерен от легко-плавких эвтектик, как правило, приводит к повышению прочностных и пластических свойств металла. В современных металлургических технологиях формирование структуры готовых изделий в существенной степени определяется грамотно проведенной внепечной обработкой стали, и, в частности, от составом наполнителей применяемой порошковой проволоки.

При производстве рельсовой стали на ОАО НКМК используют порошковую проволоку с силикокальцием (как правило, СК 25 – 30), а для стали низкотемпературной надежности для введения дополнительного азота используют азотированный феррованадий. Ранее отмечалось повышение сроков эксплуатации рельсов, произведенных на комбинате с использованием при выплавке крупки ферросиликобария.

С целью удешевления выпускаемой продукции (в частности, рельсов низкотемпе-ратурной надежности за счет одновременного модифицирования и азотирования стали) и улучшения качества металла на ОАО НКМК была опробована порошковая проволока производства ЗАО «Ферросплав» (г.Челябинск), выполненная по ТУ 147980-003-31184235-03 с различными наполнителями: стандартный силикокальций марки СК25 –ГОСТ 4762-91, азотированный силикокальций марки СК20Н9 – ТУ 082200-005-311824235-2004 и барий-кальциевая лигатура марки Са8Ва8 – ТУ 14-5-139-89.

Эксперименты по использованию порошковой проволоки с наполнителем СК25 проводили в августе 2005 г. на 110 плавках рельсовой стали марок НЭ76Ф, Э76Ф и Э73. Порошковую проволоку присаживали в ковш-печь в два приема из расчета 250 граммов кальция на тонну стали. Механические свойства, твердость и химсостав готового проката соответствовали ГОСТ Р 51685-2000 и ТУ 0921-118-01124328-2003 и были на уровне металла текущего производства. При этом отмечено более низкое содержание кислорода на плавках, обработанных порошковой проволокой производства ЗАО «Ферросплав», по сравнению с текущим металлом – соответственно 27,8 и 34,1 ppm.

Использование дешевого азотированного силикокальция позволяет одновременно модифицировать и азотировать металл, за счет чего можно отказаться от использования дорогостоящих азотированных ферросплавов. В экспериментах, проводившихся в 2004-2005гг., азотированный силикокальций вводили порошковой проволокой из расчета 0,01% азота в стали. Среднее усвоение азота по плавкам составило 44%. Химсостав экспериментального металла и его механические свойства соответствовали требованиям ГОСТ Р 51685 и ТУ 0921-118-01124328 и находились на уровне металла текущего производства (табл.1 и 2).

 

Таблица 1. Сравнительное содержание основных элементов в маркировочных пробах рельсовой стали текущего производства и выплавленной с использованием азотированного силикокальция

Дата/Марка Значение Химический состав (маркировочная проба), %
C Mn Si P S Al O2 N2
НЭ76Ф (опытные) Среднее 0,77 0,93 0,35 0,013 0,007 0,005 0,0035 0,012
НЭ76Ф
май 2005 год
Среднее 0,75 0,93 0,36 0,013 0,008 0,004 0,0032 0,011

Требования ГОСТ Р51685-2000

0,71-0,82 0,75-1,05 0,25-0,45 0,025 0,030 0,020 < 0,0035 0,008-0,020

ТУ 0921-118-01124328

0,71-0,82 0,75-1,15 0,25-0,45

Сумма ≤0.40

0,005

 

Таблица 2. Сравнение механических свойств рельсовой стали текущего производства и выплавленной с использованием азотированного силикокальция.

Дата/Марка Значение После закалки и отпуска кгс/мм 2 кгс/мм 2 % % KCU-60, кгс*м/см 2
HB 10 HB 2 2 HB Ш HB П1 HB П2 HB ПКГ
НЭ76Ф (опытные) Среднее 369 351 358 367 369 376 93 129 13 38 2,8
НЭ76Ф май 2005 г. Среднее 371 353 359 367 369 373 93 128 13 37 3,1
Требования ГОСТ Р51685-2000 и ТУ 0921-118-01124328 341 321 388 341-401 82 120 8 25 2,5

 

Предложенная технология может быть доработана с учетом повышения усвоения азота и увеличения ударной вязкости металла, однако уже в настоящее время понятно, что существует возможность удешевления стоимости выпускаемой продукции, при производстве которой используются дорогостоящие азотированные ферросплавы (феррованадий, ферромарганец, феррохром и т.д.), за счет применения азотированного силико-кальция.

В случае использования в качестве наполнителя лигатуры Са8Ва8 порошковую проволоку отдавали в 2 приема из расчета 200-250 граммов сплава на тонну стали. Химсостав и механические свойства рельсового металла экспериментальных и текущих плавок находятся на одном уровне и соответствуют требованиям нормативно-технической документации (табл.3 и 4), однако не обнаружено улучшение характера распределения глиноземных и хрупкоразрушенных неметаллических включений при применении лигатуры Ca8Ba8.

 

Таблица 3. Сравненительное содержание элементов в маркировочных пробах рельсовой стали текущего производства и выплавленной с использованием лигатуры Ca 8 Ba 8

Дата/Марка Значение Химический состав (маркировочная проба), %
C Mn Si P S Al O2 N2
Э76Ф Среднее 0,76 0,84 0,33 0,014 0,008 0,004 0,0030 0,009
Э76Ф май 2005 г Среднее 0,75 0,84 0,34 0,013 0,009 0,004 0,0032 0,011
НЭ76Ф Среднее 0,76 0,92 0,33 0,013 0,007 0,004 0,0034 0,010
НЭ76Ф май 2005 г Среднее 0,75 0,93 0,36 0,013 0,008 0,004 0,0032 0,011
Требования ГОСТ Р51685-2000 0, 71-0,82 0,75-1,05 0,25-0,45 0,025 0,030 0,020 0,0035 0,008-0,020
ТУ 0921-118-01124328-2003 0, 71-0,82 0,75-1,15 0,25-0,45 Сумма ≤ 0,040 0,005 < 0,0035 0,008-0,020

 

Таблица 4. Сравнение механических свойств рельсовой стали текущего производства и выплавленной с использованием лигатуры Ca 8 Ba 8

Дата/Марка Значение После закалки и отпуска кгс/мм 2 кгс/мм 2 % % KCU-60, кгс*м/см 2
HB 10 HB 2 2 HB Ш HB П1 HB П2 HB ПКГ
Э76Ф Среднее 370 351 358 369 367 374 93 130 11 31 3,9
Э76Ф май 2005 год Среднее 369 349 356 366 366 372 92 128 12 33 3,8
НЭ76Ф Среднее 363 342 353 364 363 369 94 130 13 37 (3,3)
НЭ76Ф май 2005 г Среднее 371 353 359 367 369 373 93 128 13 37 (3,1)
Требования ГОСТ Р51685-2000 и ТУ 0921-118-01124328 341 321 388 341-401 82 120 8 25 (2,5)

 

Рельсы, произведенные по технологии с использованием СаВа-лигатуры, в настоящее время проходят испытания на экспериментальном кольце ОАО РЖД.

3512 просмотров.