RU2048975C1

RU2048975C1 - Method of producing chrome boride powder

Info

Publication number: RU2048975C1
Authority: RU
Inventors: Г.К. Тарабрин; А.Г. Ситнов; Е.Н. Чиженков; В.П. Тарабрина
Original assignee: Акционерное общество "Ванадий-Тулачермет"
Priority date: 1990-02-12
Filing date: 1990-02-12
Publication date: 1995-11-27

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: process of chrome boride smelting in ore-thermic electric furnace is carried out using the charge in which the ratio of diboron trioxide to chrome sesquioxide is 0.46-0.8, and the ratio of carbon to the total content of boron and chrome oxides is 0.41-0.55. Method provides producing monophase solid liquid boron-chrome. EFFECT: improved method of chrome boride producing. 3 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам получения каpбидов металлов в руднотермической электропечи. The invention relates to metallurgy, in particular to methods for producing carbides of metals in an ore-thermal electric furnace.

Известны способы получения карбидов металлов, например, в электропечи [1]
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения борида хрома [2]
Известный способ осуществляют в другой руднотермической электропечи для получения борида хрома с отношением бора к хрому и углерода, связанного к сумме элементов равными соответственно 0,2-0,3 и 0,05-0,1 путем порционной загрузки окомкованной шихты, в которой отношение триоксида дибора к хрома сесквиоксиду и углерода в шихте к сумме оксидов хрома и бора соответственно равно 0,3-0,45 и 0,25-0,4. Этот прием обеспечивает получение сплава заданного состава, однако высокое содержание углерода приводит к получению в сплаве серы более 0,05% что недопустимо из-за резкого ухудшения условий труда при наплавке (выделение серосодержащих газов), к разбрызгиванию жидкого сплава при наплавке и образованию вторичных выделений графита, при частичном растворении хрома и бора в матрице. Газы и графит приводят к образованию пор, что снижает срок службы направленной поверхности или требует трудоемкой операции по выявлению и заварке пор.Known methods for producing metal carbides, for example, in an electric furnace [1]
Closest to the proposed is a method for producing chromium boride [2]
The known method is carried out in another ore-thermal electric furnace to produce chromium boride with the ratio of boron to chromium and carbon associated with the sum of the elements equal to 0.2-0.3 and 0.05-0.1, respectively, by portioning the pelletized charge, in which the ratio of trioxide the dibora for chromium sesquioxide and carbon in the charge to the sum of the oxides of chromium and boron are respectively 0.3-0.45 and 0.25-0.4. This technique provides the production of an alloy of a given composition, however, a high carbon content leads to a sulfur content of more than 0.05%, which is unacceptable due to a sharp deterioration in working conditions during surfacing (emission of sulfur-containing gases), to spray liquid alloy during surfacing and the formation of secondary emissions graphite, with partial dissolution of chromium and boron in the matrix. Gases and graphite lead to the formation of pores, which reduces the service life of the directed surface or requires laborious operations to identify and weld pores.

Указанные недостатки могут быть устранены при использовании для этих целей твердых растворов хром-бор с отношением бора к хрому, равным 0,15-0,35, и отношением углерода к сумме бора их рома в сплаве, равном 0,005-0,049. При таком соотношении будет получаться однофазный продукт-борид хрома, содержащий от 0,1 до 4,4 мас. углерода в виде карбоборида хрома. Состав продукта пир этом будет следующим, мас. углерод 0,1-4,4, бор 13-25, сера 0,01-0,05, хром остальное. Микроструктура будет представлена практически боридами хрома (ВС и В_хС). Количество серы в металле зависит от содержания углерода в нем. Микротвердость этого материала будет не ниже 2000 кг/мм², при модуле упругости не менее 4500 кг/мм². Низкое содержание углерода в сплаве обеспечит получение в структуре наплавленного слоя борида хрома, даже при частичном растворении хрома и бора в материале матрицы. При этом будут отсутствовать рыхлоты за счет выделения графита и не будет разбрызгиваться металл при наплавке ввиду отсутствия выделений газов (СО и серосодержащих).These disadvantages can be eliminated by using chromium-boron solid solutions for this purpose with a boron to chromium ratio of 0.15-0.35 and a carbon to total boron ratio of their rum in the alloy of 0.005-0.049. With this ratio, a single-phase chromium boride product will be obtained containing from 0.1 to 4.4 wt. carbon in the form of chromium carboboride. The composition of the product this feast will be as follows, wt. carbon 0.1-4.4, boron 13-25, sulfur 0.01-0.05, chrome the rest. The microstructure will be represented practically by chromium borides (BC and B _x C). The amount of sulfur in the metal depends on the carbon content in it. The microhardness of this material will not be lower than 2000 kg / mm ² , with an elastic modulus of at least 4500 kg / mm ² . A low carbon content in the alloy will ensure that the structure of the deposited layer of chromium boride, even with partial dissolution of chromium and boron in the matrix material. In this case, there will be no loosening due to the release of graphite and metal will not be sprayed during surfacing due to the absence of emissions of gases (CO and sulfur-containing).

Известными методами получение борида хрома в промышленном масштабе невозможно. При использовании прототипа не обеспечивается получение равновесного, однофазного твердого раствора хром-бор. Known methods for the production of chromium boride on an industrial scale is impossible. When using the prototype is not ensured obtaining an equilibrium, single-phase solid solution of chromium-boron.

Целью изобретения является повышение качества порошка за счет получения твердого раствора бор-хром с отношением бора к хрому и углерода в сплаве к сумме основных элементов соответственно 0,15-0,35 и 0,005-0,0049, повышение износостойкости покрытий, улучшение условий труда и при наплавке и выходе годного. The aim of the invention is to improve the quality of the powder by obtaining a solid solution of boron-chromium with the ratio of boron to chromium and carbon in the alloy to the sum of the main elements, respectively 0.15-0.35 and 0.005-0.0049, increase the wear resistance of coatings, improve working conditions and during surfacing and yield.

Эта цель достигается тем, что процесс выплавки продукта в руднотермической электропечи на блок ведут с использованием шихты, в которой отношение триоксида дибора к хрому сесквиоксиду составляет 0,46-0,8, а отношение углерода к сумме оксидов бора и хрома берут равным 0,41-0,55. This goal is achieved in that the process of smelting the product in an ore-thermal electric furnace to the unit is carried out using a charge in which the ratio of dibor trioxide to chromium sesquioxide is 0.46-0.8, and the ratio of carbon to the sum of boron and chromium oxides is taken to be 0.41 -0.55.

Если использовать шихту, в которой отношение триоксида дибора к хрому сесквиоксиду будет меньше 0,46, то не будет обеспечено условие получения твердого раствора бор-хром с отношением бора к хрому более 0,15 из-за низкого содержания бора, что приведет к получению второй фазы. If you use a mixture in which the ratio of dibor trioxide to chromium sesquioxide is less than 0.46, then the condition for obtaining a boron-chromium solid solution with a boron to chromium ratio of more than 0.15 due to the low boron content will not be ensured, which will result in a second phase.

Отношение оксида бора к оксиду хрома более 0,8 не обеспечит получение твердого раствора бор-хром с отношением бора к хрому до 0,36, а следовательно, приведет к получению второй фазы в виде металлического бора или сложных соединений бора и хрома, что понизит микротвердость. A ratio of boron oxide to chromium oxide of more than 0.8 will not provide a boron-chromium solid solution with a boron to chromium ratio of up to 0.36, and therefore will lead to a second phase in the form of metallic boron or complex boron and chromium compounds, which will lower microhardness .

Если отношение углерода к сумме оксидов хрома и бора будет меньше 0,41, то сплав будет содержать недовосстановленные оксиды, т.е. кислород, что приведет при наплавке к значительному окислению легирующих компонентов и разбрызгиванию сплава. If the ratio of carbon to the sum of chromium and boron oxides is less than 0.41, then the alloy will contain unreduced oxides, i.e. oxygen, which during surfacing leads to a significant oxidation of alloying components and splashing of the alloy.

Отношение углерода к сумме оксидов хрома и бора более 0,55 недопустимо из-за высокого избытка углерода в сплаве и приводит к значительному выделению графита при наплавке. The ratio of carbon to the sum of chromium and boron oxides of more than 0.55 is unacceptable due to the high excess of carbon in the alloy and leads to a significant release of graphite during surfacing.

По техническим условиям борид хрома должен содержать элементы, химический состав которых представлен в табл.1. According to technical conditions, chromium boride must contain elements whose chemical composition is presented in table 1.

В табл. 2 представлен химический состав полупродукта после дробления до фракции минус 0,2 и показатели плавки. In the table. 2 shows the chemical composition of the intermediate after crushing to a fraction minus 0.2 and melting indices.

Состав полупродукта плавок 2 и 3 соответствует требованиям ТУ по всем элементам, кроме серы для марки БХ-М2 по общему углероду (сумма С_связ+С_своб>4,4) и серы (более 0,05).The composition of the intermediate product of swimming trunks 2 and 3 meets the requirements of technical specifications for all elements except sulfur for the BH-M2 grade for total carbon (total C _bond + C _freedom > 4.4) and sulfur (more than 0.05).

В табл.3 представлены продукт плавок 2 и 3 после гравитационно-воздушной очистки фракции минус 0,2. Table 3 presents the product of heats 2 and 3 after gravity-air purification of the fraction minus 0.2.

По всем элементам продукт соответствует маркам БХ-М1 и БХ-М2. Таким образом выбранный интервал обеспечивает получение продукта в соответствии с минимальными потерями. Изучение микроструктуры, локальной и рентгеновские анализы показали, что предложенный способ обеспечивает получение однофазного твердого раствора бор-хром. Микротвердость составляет 2400 кг/мм², модуль упругости не менее 4500 кг/мм², износостойкость не менее 1500 ч.For all elements, the product corresponds to the brands BH-M1 and BH-M2. Thus, the selected interval ensures the receipt of the product in accordance with minimal losses. The study of the microstructure, local and x-ray analyzes showed that the proposed method provides a single-phase solid solution of boron-chromium. The microhardness is 2400 kg / mm ² , the elastic modulus is not less than 4500 kg / mm ² , the wear resistance is not less than 1500 hours

Claims

METHOD OF PRODUCING CHROMIUM BORIDE POWDER, including the preparation of a mixture by mixing powders of metal oxides and a carbon reducing agent, followed by pelletizing it, portion loading in an ore-thermal furnace, smelting, grinding of the intermediate product and separation of free carbon and impurities, characterized in that, in order to improve quality powder by obtaining a solid solution of boron-chromium with the ratio of boron to chromium and carbon in the alloy to the sum of the main elements, respectively 0.15-0.35 and 0.005-0.049, increase wear resistance is covered minutes, to improve working conditions in surfacing and the yield, with respect to the smelting of lead in the charge diboron trioxide to chromium sesquioxide and carbon oxides to the sum of chromium and boron, respectively, and 0,46-0,8 0,41-0,55.