RU2006512C1

RU2006512C1 - Method for reducing and alloying steel

Info

Publication number: RU2006512C1
Authority: RU
Inventors: О.Ю. Столяр
Original assignee: Камский политехнический институт
Priority date: 1991-05-05
Filing date: 1991-05-05
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: steel production. SUBSTANCE: zirconium is additionally added into steel which contains silicium, aluminium, boron, calcium and ferrum. Component quantities, mass % are: silicium 30.0-45.0, aluminium 2.0-13.0, boron 0.5-3.0, calcium 0.6-3.0, zirconium 3.0-15.0, ferrum the rest. EFFECT: improves wear resistance. 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству ферросплавов, используемых для раскисления и легирования стали. The invention relates to ferrous metallurgy, and in particular to the production of ferroalloys used for deoxidation and alloying of steel.

Известны сплавы железа с бором, такие как ферробор, ферроборал, никельбор, хромбор, грейнал [1] . Alloys of iron with boron are known, such as ferroboron, ferroboral, nickelbor, chromboron, and granal [1].

Недостатками указанных сплавов являются высокая температура плавления и низкая легирующая способность. The disadvantages of these alloys are high melting point and low alloying ability.

Известен комплексный сплав железа, кремния, алюминия, бора, кальция и азота [2] . Known complex alloy of iron, silicon, aluminum, boron, calcium and nitrogen [2].

Недостатком этого сплава является присутствие в нем азота, который уменьшает воздействие бора в присаживаемую сталь, что приводит к уменьшению прокаливаемости и износоустойчивости. The disadvantage of this alloy is the presence of nitrogen in it, which reduces the effect of boron in the weld steel, which leads to a decrease in hardenability and wear resistance.

Наиболее близким по составу к заявляемому является сплав следующего химического состава, мас. % :
Кремний 30,0-45,0
алюминий 2,0-13,0
Бор 0,5-3,0
Кальций 0,6-3,0
Ванадий 3,0-8,0
Железо Остальное
Недостатком этого сплава является то, что обработанная им сталь имеет низкую износоустойчивость.The closest in composition to the claimed is an alloy of the following chemical composition, wt. %:
Silicon 30.0-45.0
aluminum 2.0-13.0
Boron 0.5-3.0
Calcium 0.6-3.0
Vanadium 3.0-8.0
Iron Else
The disadvantage of this alloy is that the steel treated by it has low wear resistance.

Целью изобретения является повышение износоустойчивости обработанной стали. The aim of the invention is to increase the wear resistance of machined steel.

Цель достигается тем, что сплав для раскисления и легирования стали, содержащий кремний, алюминий, бор, кальций и железо, дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Кремний 30,0-45,0
Алюминий 2,0-13,0
Бор 0,5-3,0
Кальций 0,6-3,0
Цирконий 3,0-15,0
Железо Остальное
Исключение из состава сплава ванадия и введение вместо него более сильного нитридообразующего материала-циркония свидетельствует о соответствии предлагаемого изобретения критерию "Новизна".The goal is achieved in that the alloy for deoxidation and alloying of steel, containing silicon, aluminum, boron, calcium and iron, additionally contains zirconium in the following ratio of components, wt. %:
Silicon 30.0-45.0
Aluminum 2.0-13.0
Boron 0.5-3.0
Calcium 0.6-3.0
Zirconium 3.0-15.0
Iron Else
The exclusion of vanadium from the composition of the alloy and the introduction instead of it of a stronger nitride-forming material, zirconium, indicates the compliance of the invention with the criterion of "Novelty."

Заявляемая совокупность отличительных признаков позволяет достичь поставленную цель - повысить износоустойчивость стали. The claimed combination of distinctive features allows us to achieve the goal - to increase the wear resistance of steel.

Изобретение соответствует критерию "Положительный эффект" по наличию разницы в результатах при использовании известного и заявляемого решений:
Для определения соответствия заявляемого решения критерию "существенные отличия" по каждому признаку был проведен (поиск по научно-технической литературе и патентной документации (основным индексом МКИ^1-4).The invention meets the criterion of "Positive effect" by the presence of a difference in the results when using the known and claimed solutions:
To determine the conformity of the proposed solution to the criterion of "significant differences" on each basis was carried out (search in scientific and technical literature and patent documentation (the main index MKI ^1-4 ).

Поскольку среди известных не обнаружено технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными признаками и выполняющие заявляемую функцию, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "Существенные отличия". Since there are no known technical solutions containing features that are similar to the distinguishing features and perform the claimed function, the proposed technical solution meets the criterion of "Significant differences".

Наличие в указанных пределах кремния обеспечивает уменьшение окисляемости бора и циркония и их равномерное распределение в объеме металла, что благоприятно сказывается на комплексе механических свойств стали. The presence of silicon within the specified limits ensures a decrease in the oxidizability of boron and zirconium and their uniform distribution in the metal volume, which favorably affects the complex of mechanical properties of steel.

Содержание в предлагаемом сплаве 2-13 мас. % алюминия в совокупности с кальцием увеличивает раскислительную способность кремния. Алюминий не оказывает этого влияния при его содержании менее 2,0 мас. % , а при содержании его в сплаве более 13 мас. % повышается окисляемость сплава на воздухе и угар при использовании. The content in the proposed alloy 2-13 wt. % aluminum in combination with calcium increases the deoxidizing ability of silicon. Aluminum does not have this effect when its content is less than 2.0 wt. %, and when its content in the alloy is more than 13 wt. % increases the oxidizability of the alloy in air and fumes when used.

Присутствие в сплаве кальция улучшает чистоту стали по оксидным включениям. При содержании кальция менее 0,6 мас. % указанный эффект малоощутим, а при содержании более 3,0 мас. % происходит не очищение матрицы от неметаллических включений, а ее загрязнение, "запутывание" в ней оксидов кальция. The presence of calcium in the alloy improves the purity of the steel in terms of oxide inclusions. When the calcium content is less than 0.6 wt. % the indicated effect is not noticeable, and with a content of more than 3.0 wt. % the matrix does not cleanse from non-metallic inclusions, but its contamination, “entanglement” of calcium oxides in it.

Малые присадки (в количестве 0,003-0,005 мас. % в стали) сильно повышают прокаливаемость. Прокаливаемость возрастает особенно существенно при одновременном введении в сталь несколько легирующих элементов, т. е. целесообразно его введение в виде комплексного сплава. Введение в сталь сплава с бором в количестве 0,5-3,0 мас. % способствует повышению усвоения легирующих элементов, так как бор повышает раскислительную способность сплава и эффективно влияет на форму и природу включений в стали. Бор в количестве менее 0,5 мас. % не увеличивает раскислительной способности сплава и не является микролегирующей добавкой из-за незначительности его содержания в сплаве. Small additives (in the amount of 0.003-0.005 wt.% In steel) greatly increase hardenability. Hardenability increases especially significantly with the simultaneous introduction of several alloying elements into the steel, i.e., it is advisable to introduce it in the form of a complex alloy. Introduction to steel alloy with boron in an amount of 0.5-3.0 wt. % helps to increase the absorption of alloying elements, as boron increases the deoxidizing ability of the alloy and effectively affects the shape and nature of inclusions in steel. Boron in an amount of less than 0.5 wt. % does not increase the deoxidizing ability of the alloy and is not a microalloying additive due to the insignificance of its content in the alloy.

При содержании в сплаве свыше 3,0 мас. % бора возникает угроза ухудшения свойств стали, а именно: опасность возникновения красноломкости, снижение технологической пластичности, образование камневидного излома, падение вязких свойств, снижение прокаливаемости. When the content in the alloy is more than 3.0 wt. % boron there is a threat of deterioration in the properties of steel, namely: the danger of red cracking, a decrease in technological plasticity, the formation of a stone-like fracture, a drop in viscous properties, a decrease in hardenability.

Цирконий является хорошим раскислителем и модификатором стали, превосходя по своей раскислительной способности алюминий. Он связывает в прочные соединения азот и серу, нейтрализуя их вредное влияние на сталь. В сочетании с другими элементами увеличивает вязкость, прочность и износостойкость стали, улучшает прокаливаемость, свариваемость, обрабатываемость и сопротивление коррозии. При введении в сталь цирконий устраняет красноломкость. Zirconium is a good deoxidizer and modifier of steel, surpassing aluminum in its deoxidizing ability. It binds nitrogen and sulfur into strong compounds, neutralizing their harmful effect on steel. In combination with other elements it increases the viscosity, strength and wear resistance of steel, improves hardenability, weldability, machinability and corrosion resistance. When introduced into steel, zirconium eliminates red breaking.

При содержании в сплаве менее 3 мас. % циркония указанный эффект достигаться не будет из-за получения низкого содержания циркония в стали, а при увеличении его содержания в сплаве более 15 мас. % остаточное содержание циркония в стали будет чрезмерным. Введение в сплав 3-15 мас. % циркония будет способствовать образованию в стали прочных нитридов циркония, что в свою очередь приведет к усилению бора как микролегирующего элемента. When the content in the alloy is less than 3 wt. % zirconium, this effect will not be achieved due to the low content of zirconium in steel, and with an increase in its content in the alloy more than 15 wt. % residual zirconium content in the steel will be excessive. Introduction to the alloy 3-15 wt. % zirconium will contribute to the formation of strong zirconium nitrides in steel, which in turn will lead to an increase in boron as a microalloying element.

Предлагаемый сплав в виде примесей содержит углерод, фосфор серу, содержание которых строго ограничено из-за их влияния на свойства обрабатываемой стали. The proposed alloy in the form of impurities contains carbon, phosphorus sulfur, the content of which is strictly limited due to their influence on the properties of the processed steel.

Получение предлагаемого сплава может быть основано на восстановлении углеродом в руднотермической печи оксидов кремния, циркония, кальция, алюминия и бора. The preparation of the proposed alloy can be based on the reduction of silicon, zirconium, calcium, aluminum, and boron oxides by carbon in an ore-thermal furnace.

В лабораторных условиях методом сплавления выплавили 5 составов предлагаемого сплава и один известный со средним значением ингредиентов. В таблице показан химический состав сплавов и результаты испытаний на абразивную износоустойчивость полученных сталей. In laboratory conditions, 5 compositions of the proposed alloy and one known with an average value of the ingredients were smelted by fusion method. The table shows the chemical composition of the alloys and the results of abrasion tests of the obtained steels.

Сплавы получены в индукционной печи емкостью 10 кг, использующиеся для легирования и раскисления стали марки 35. Обработка стали известным и предлагаемым сплавами производится одинаковым их количеством (15,5 г/кг стали) без дополнительных корректировок. Испытания износоустойчивости производили по известной методике. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1661239, кл. C 22 C 35/00, 1990. The alloys were obtained in an induction furnace with a capacity of 10 kg, which are used for alloying and deoxidizing steel of grade 35. Steel is treated with the known and proposed alloys in the same amount (15.5 g / kg of steel) without additional adjustments. Tests of wear resistance were performed according to a known method. (56) 1. USSR author's certificate N 1661239, cl. C 22 C 35/00, 1990.

2. Авторское свидетельство СССР N 368342, кл. C 22 C 35/00, 1970. 2. USSR author's certificate N 368342, cl. C 22 C 35/00, 1970.

Claims

Alloy for the decomposition and alloying of steel, containing silicon, aluminum, calcium, boron, iron, characterized in that, in order to increase the wear resistance of steel, it additionally contains zirconium in the following ratio of components, wt. %:
Silicon 30 - 45
Aluminum 2 - 13
Calcium 0.6 - 3.0
Boron 0.5 - 30,
Zirconium 3 - 15
Iron Else