CS253015B1 - Způsob výroby slitiny pro mikiolegování oceli vanadem a dusíkem - Google Patents

Abstract

Způsob výroby slitiny pro mikrolegování oceli vanadem a dusíkem tavením v dusíkaté atmosféře spočívá v tom, že se ne slitinu oůsobí plazmou s ohsahem ionizovaného dusíku, nebo dusíkatou atmosférou, nebo se do slitiny dusík dmýchá, přičemž tavenina obsahuje vanad od 3 do 85 .% hmotnostních, do které se přidává bud hliník od I do 80 % hmotnostních, nebo křemík od 1 do 85 í hmotnostních·)! nebo mangan od 1 ďo 30 56 hmotnostních, nebo železo až do 80 % hmotnostních, a to bud samostatně, nebo v jejich vzájemné kombinaci. Déle sě do taveniny přidává až 30 % hmotnostních ceru, nebo kovů alkalických zemin, nebo kovů vzácných zemin, titan až do 30 % hmotnostních, zirkonium až do 30 % hmotnostních, tantal až do 30 % hmotnostních, uran až do 30 % hmotnostních.

Description

Vynález se týká způsobu výroby slitiny pro mikrolegování oceli vanadem a dusíkem.

Legování konstrukčních a stavebních ocelí nitridem vanadu se provádí například tak, že po přísadě ferovanadu se ocel nadusiěí například přísadou dusíkatého manganu, jehož výroba je velmi obtížná a tím i drahá. Nadusiěení ocelí je možné provádět např. i přísadou dusíkatého vápna. Jeho výroba je energeticky zvlášť náročná, výroba je velmi omezená a tedy se jedná opět o přísadu velmi drahou. Nadusičování oceli plynným dusíkem je velmi málo účinné. Proto se z ekonomických důvodů výš· uvedených postupů prakticky nepoužívá.

Velmi úspěšným řešení je použití Nitrovanu vyráběného v zahraničí. Jedná se o briketu, která byla dlouhodobě žíhané v atmosféře dusíku a obsahuje až 10-12 % uhlíku,

6-8 % dusíku, zbytek tváří vanad. Tato přísadě se obtížně vyrábí a její výroba je přímo vázaná pouze na zařízení zahraniční firmy.

Vysoký obsah uhlíku, který vychází z výrobní technologie neumožňuje použití Nitrovanu při legování speciálních ocelí s omezeným obsahem uhlíku. Značná oórezitn přísady podmiňuje její nižší využití a průměrnou měrnou hmotnost, což je příčinou určitých ztrát vanadu a zvlášť dusíku při legování.

Jsou známy způsoby výroby dusíkem nasycovaného ferovanadu žíháním jemně drceného ferovanadu v dusíkové atmosféře. Jedná se o proces velmi náročný, protože drcení ferovanadu je velmi obtížné, podsítné frakce z běžného drcení ferovanadu jsou většinou znečištěné a nejsou tedy vhodnou surovinou pro nitridaci. Navíc při žíhání je nutno drcený ferovanad neustále promíchávat, nadusičování probíhá pomalu a obtížně, jedná se o reakci povrchovou adsorbcí a difúzi dovnitř zrna.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny předmětem vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se na roztavenou slitinu působí plazmou s obsahem ionizovaného dusíku, nebo dusíkovou atmosférou, nebo se dusík dmýchá do slitiny, přičemž do taveniny s obsehem od 3 do 85 % hmotnostních vanadu se přidává bu<5 hliník od 1 až do 80 % hmotnostních, nebo křemík od 1 do 85 % hmotnostních, nebo mangan od 1 do 30 % hmotnostních, nebo železo až do 80 % hmotnostních, a to buS samostatně, nebo v jejich vzájemné kombinaci.

Déle se přidává až 30 % hmotnostních ceru nebo kovů alkalických zemin nebo kovů vzácných zemin, titan až do 30 % hmotnostních, zirkonium až do 30 % hmotnostních, tantal až do 30 % hmotnostních, uran až do 30 % hmotnostních, a to rovněž buS samostatně, nebo v jejich vzájemné kombinaci.

Vyššího účinku se dosahuje především tím, že se sníží energetická náročnost, společně se surovinovou náročností výroby a dochází k podstatnému zvyšování užitné hodnoty oceli. Současně jde při výrobě vysoce kvalitní oceli o velmi snadné technologické postupy.

Vynález je blížepopsén na příkladech konkrétního provedení.

Základem pro přípravu slitiny je tavenina vanadu, železa a dalších kovových prvků. Vzhledem k tomu, že termodynamická stabilita nitridu vanadu je při vysokých teplotách např. nad 1700 °C nízká a též i z ekonomických důvodů je vhodné snížit teplotu tání, zvýšení rozpustnosti dusíku v tavenině o tvorbu stabilních nitridů lze podmínit přísadou hliníku, křemíku, ceru, kovů vzácných zemin, titanu, tantalu, zirkonu a uranu. Ve slitině přítomné nitridy se ve styku s ocelí jednak rozkládají působením kyslíku na oxidy a na dusík metalurgicky velmi dobře využitelný k mikrolegování, nebo spolu s nitridem vanadu ovlivňující mechanické vlastnosti hotové oceli.

S výhodou lze provádět tavení a nadusiěov i:ií v běžných tavících agregátech, napři3 klad indukčních, odporových, obloukových, v dusíkaté atmosféře nebo ještě lépe s dmýcháním dusíku na nebo pod hladinu taveniny. Jako nejúspěšnější řešení bylo vyzkoušeno tavení a nadusičování pomocí dusíkaté plazmy ve složení dusík-interní plyn, kterým může být například argon, helium a další. Ionizovaný plazmatický dusík velmi intenzivně proniká do taveniny a proces nadusičeni je velmi účinný.

Při tavení běžného ferovanadu s obsahem 80 % hmotnostních vanadu v plazmové peci v dusíkaté plazmě byla vyrobena slitina s obsahem 5 sž 6 % hmotnostních dusíku a při tavení slitiny silikovanad s obsahem 8 % hmotnostních křemíku a 85 % hmotnostních vanadu, přičemž zbytek tvořilo železo, byla získána slitina s obsahem 6 až 8 & hmotnostních dusíku. Takto vyrobená slitina obsahovala především vázaný na vanad, byla déle homogenní, kompaktní a její technicko-metalurgické parametry umožnily dokonalé využití legujících prvků.

Tavením slitiny s obsahem 10 % hmotnostních vanadu, 10 % hmotnostních křemíku, zbytek železo, v indukční peci v dusíkaté atmosféře byl vyroben hov s obsahem 1,4 % hmotnostních dusíku.

Tavením slitiny s obsahem 8 hmotnostních % křemíku, 73 % hmotnostních vanadu, zbytek železo, v argon-dusikové plazmě byl vyroben kov s obsahem 8 % hmotnostních dusíku.

Tavením slitiny s obsahem 50 % hmotnostních vanadu, 25 % hmotnostních hliníku, % hmotnostních křemíku, zbytek železo, v argon-dusíkové plazmě byl vyroben kov s obsahem 7 až 8 % hmotnostních důsíku.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob výroby slitiny pro mikrolegování oceli vanadem a dusíkem tavením v dudíkaté atmosféře, vyznačený tla, že se na slitinu působí plazmou s obsahem ionizovaného dusíku, dusíkatou atmosférou, popřípadě se dusík dmýchá do slitiny, přičemž do taveniny s obsahem od 3 do 85 hmotnostních % vanadu se přidává hliník od 1 do 80 % hmotnostních, křemík od 1 do 85 % hmotnostních, mangan .?d i do 30 % hmotnostních, železo od 0 do 80 % hmotnostních, a to bu3 samostatně) nebo v jejich vzájemné kombinaci.
2. 2. Způsob výroby podle bodu 1 vyznačený tím, že se do taveniny přidává od 0 do 30 tnostních céru, popřípadě kovy alkalických zemin a vzácných zemin, titan od 0 do ;tnostních, aiikonium od 0 do 30 % hmotnostních, tantal od 0 do 30 % hmotnosturan od 0 do 30 % hmotnostních.