RU2270266C2 - Лигатура для модифицирования и легирования сплавов - Google Patents

Лигатура для модифицирования и легирования сплавов Download PDF

Info

Publication number
RU2270266C2
RU2270266C2 RU2004114550/02A RU2004114550A RU2270266C2 RU 2270266 C2 RU2270266 C2 RU 2270266C2 RU 2004114550/02 A RU2004114550/02 A RU 2004114550/02A RU 2004114550 A RU2004114550 A RU 2004114550A RU 2270266 C2 RU2270266 C2 RU 2270266C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ligature
alloys
metallurgy
alloy
doping
Prior art date
Application number
RU2004114550/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2004114550A (ru
Inventor
Раиса Константиновна Мысик (RU)
Раиса Константиновна Мысик
Юрий Николаевич Логинов (RU)
Юрий Николаевич Логинов
Сергей Викторович Брусницын (RU)
Сергей Викторович Брусницын
занцев Юрий Васильевич Р (RU)
Юрий Васильевич Рязанцев
Дмитрий Дмитриевич Лащенко (RU)
Дмитрий Дмитриевич Лащенко
Анна Григорьевна Титова (RU)
Анна Григорьевна Титова
Олег Сергеевич Кузьмин (RU)
Олег Сергеевич Кузьмин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ"
Открытое акционерное общество "Ревдинский завод по обработке цветных металлов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ", Открытое акционерное общество "Ревдинский завод по обработке цветных металлов" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ"
Priority to RU2004114550/02A priority Critical patent/RU2270266C2/ru
Publication of RU2004114550A publication Critical patent/RU2004114550A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2270266C2 publication Critical patent/RU2270266C2/ru

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке расплавов металлов и сплавов легирующими и модифицирующими добавками. Лигатура содержит 14-17% магния, 0,4-0,6% церия, остальное - никель и примеси и изготовлена в виде фрагментированных частиц сплава. Размер частиц составляет от 0,5 до 4 мм. В примесях содержание углерода заключено в пределах от 0,001 до 0,1%. Изобретение позволяет получать чугуны с шаровидным графитом, а также расширяет возможности при производстве слитков из сплавов с улучшенной структурой в цветной металлургии. 1 з.п. ф-лы.

Description

Предлагаемый объект относится к области металлургии, в частности к обработке расплавов металлов и сплавов легирующими и модифицирующими добавками.
Из уровня техники известны составы и конфигурация модифицирующих и легирующих добавок в расплавы металлов, позволяющих улучшить структуру выплавляемого сплава, однородность распределения легирующих компонентов, степень усвоения лигатур [1].
Одним из металлов, позволяющих осуществить процесс модифицирования, является церий. Другим элементом, позволяющим осуществить десульфурацию расплава (железа, меди и др.) является магний. В состав лигатур вводят также утяжеляющие добавки тяжелых цветных металлов (никеля, меди), что позволяет сообщить лигатуре более высокую плотность, в результате при добавке в расплав базового металла, куски лигатуры тонут, что предотвращает угар. Эти элементы входят в состав лигатур, используемых для обработки расплавов черных металлов.
Так, для улучшения свойств металла в европейском патенте [2] предлагается обрабатывать расплав чугуна лигатурой, содержащей 0,1...10% кремния, 0,5...4,0% магния, до 10% никеля и до 2% церия. В патенте Великобритании [3] для производства ковкого чугуна, в особенности перлитного состава, предлагается использовать лигатуру, содержащую 20...70% меди, 6...30% магния, 1,2...2% церия, никель - остальное. Использование лигатуры позволяет получить чугун с шаровидным графитом, за счет чего повышаются прочностные свойства металла.
Использование церия в качестве модифицирующей добавки, наряду с магнием, никелем и кремнием предусмотрено также в патентах Германии [4, 5]. Это позволяет получить ковкий чугун с ферритной структурой и компактной формой графита.
Недостатком известных видов лигатур является отсутствие ограничений на размер частиц материала, вводимого в расплав. В черной металлургии предполагается, что масса и размер частиц, вводимых в металл должны обеспечить быстрое погружение лигатуры в расплав и отсутствие угара элементов. Это является важным требованием, поскольку все элементы, входящие в состав лигатур такого типа, обладают высокой реакционной способностью по отношению к печной атмосфере.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является лигатура, выпускаемая для нужд заводов черной металлургии в соответствии с нормативным документом [6].
Лигатура по прототипу, предназначена для модифицирования и легирования сплавов и содержит 85% никеля, 14-17% магния, 0,4-0,6% церия, остальное - никель и изготовлена в виде фрагментированных частиц сплава с размером частиц от 20 до 110 мм (что соответствует массе кусков от 0,5 до 6 кг). В лигатуре по прототипу допускается содержание углерода до 0,5%.
Лигатура предназначена для легирования и модифицирования расплавов чугунов с целью формирования в структуре графита шаровидной формы.
Недостатком такого типа лигатуры является неудовлетворительный эффект при использовании в цветной металлургии. Это объясняется тем, что частицы лигатуры имеют слишком большой размер, что объясняется особенностями их использования при проведении операций доводки расплава в черной металлургии. В промышленности медных сплавов металлические расплавы имеют плотность около 8,9 г/см3. В черной металлургии плотность расплавов близка к показателю 7,8 г/см3. Таким образом, для того, чтобы вводимая в расплав лигатура не осталась на поверхности расплава в черной металлургии, ее утяжеляют никелем и достигают плотности выше 7,8 г/см3. Выполнение кусков больших размеров и массы позволяет уменьшить поверхность взаимодействия лигатуры с окружающей средой в момент ее введения в расплав.
В промышленности тяжелых цветных металлов не удается утяжелить лигатуру выше плотности 8,9 г/см3, поскольку все металлы, входящие в состав лигатуры имеют плотность, меньшую 9,0 г/см3. Поэтому предусмотрены иные способы введения легирующих, модифицирующих и раскисляющих добавок.
Таким образом, недостатком объекта по прототипу являются ограниченные технологические возможности: лигатуру можно использовать только в черной металлургии.
Задачей, поставленной в настоящем техническом решении, является расширение технологических возможностей.
Задача решается тем, что в отличие от прототипа размер частиц лигатуры составляет от 0,5 до 4 мм.
В производстве медных сплавов лигатуру такого типа можно ввести непосредственно в кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок, что описано в статье [7] и изобретениях [8, 9]. Но для ввода в кристаллизатор крупные куски лигатуры не подходят, поскольку они не успевают расплавиться. Поэтому частицы лигатуры должны быть намного меньше. В опытах установлено, что размер частиц должен составлять от 0,5 до 4 мм.
Применение частиц размерами менее 0,5 мм приводит к выносу материала на поверхность слитка благодаря конвективным потокам в лунке, образующимся вследствие энергии падающей струи и наличию разницы температур между центром и поверхностью. Применение частиц размерами более 4 мм приводит к неполному расплавлению их в расплаве.
Предлагается также ограничить содержание углерода в лигатуре в пределах от 0,001 до 0,1%. Это объясняется тем, что в случае прототипа углерод не является вредной примесью, поскольку он входит в составы чугунов как один из главных элементов химического состава. Ситуация резко изменяется при применении лигатуры упомянутого типа в промышленности тяжелых цветных металлов. Углерод является вредной примесью. Растворимость углерода в медно-никелевом сплаве, содержащем 30% никеля составляет 0,045% (мас.). При большем содержании углерод выделяется по границам зерен в виде графита и резко снижает коррозионную стойкость сплава за счет интерметаллической коррозии [10].
Именно поэтому химический состав предлагаемой лигатуры видоизменен по отношению к прототипу. При содержании в лигатуре углерода выше 0,1% его неблагоприятное воздействие оказывается ощутимым. При содержании в лигатуре углерода менее 0,001% стоимость очистки лигатуры от углерода возрастает, что делает процесс производства лигатуры нерентабельным.
Пример 1. Выплавляли лигатуру с химическим составом: 13% магния, 0,55% церия, остальное - никель. С помощью дробилки лигатуру измельчали до фракций 0...30 мм и фракции разделяли на группы со следующим гранулометрическим составом: 0...0,5 мм; 0,5...4 мм, 4...30 мм.
Фракции 0...0,5 мм вводили в кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок при производстве слитка диаметром 200 мм сплава МНЖМц30-1-1. Наблюдали активный вынос фракций к стенке кристаллизатора потоками расплава в лунке.
Пример 2. Фракции 4...30 мм вводили в кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок. Крупные куски не успевали раствориться в сплаве и увлекались в слиток, что было установлено металлографическим анализом макроструктуры.
Пример 3. Фракции 0,5...4 мм усваивались расплавом, в результате был получен сплав с заданным уровнем свойств.
Таким образом, установлено, что предлагаемая лигатура должна иметь размеры фрагментированных частиц 0,5...4 мм.
Пример 4. При установленных размерах частиц изменяли химический состав лигатуры в части содержания углерода. При отливке слитка по традиционной технологии (без добавки лигатуры) и содержании углерода в лигатуре больше 0,1% сплав обладал низким уровнем пластических характеристик: среднее значение относительного удлинения составляло 25% против среднего значения относительного удлинения для слитков, отлитых с добавкой лигатуры, 32%.
Содержание углерода менее 0,001% достигается только за счет глубокого рафинирования никеля, что сильно удорожает производство, поэтому нецелесообразно.
Применение отличительных признаков по заявляемому объекту позволило получить литые заготовки диаметром 200 мм из сплава МНЖМц30-1-1 с улучшенным уровнем структуры и свойств.
Технический результат от применения заявляемого объекта заключается в расширении технологических возможностей при производстве слитков из сплавов в цветной металлургии с улучшенной структурой.
Литература
1. Отливки из чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом / Э.В.Захарченко, Ю.Н.Левченко, В.Г.Горенко и др. Киев: Наукова Думка, 1986. 248с.
2. Патент ЕР 0142585. Alloy and process for producing ductile and compacted graphite cast irons. Appl.: ELKEM METALS (US). Inv.: MCCLUHAN THOMAS K; WELLS III JAMES ENOCH; LINEBARGER HENRY F. IPC C 22 C 33/08; C 22 C 35/00; C 21 C 1/08. Publ.1985-05-29.
3. Патент GB 2129439. A copper-nickel-magnesium alloy for cast iron. Appl.: INST ODLEWNICTWA. Inv.: TYBULCZUK JERZY; CUPIAL JANUSZ. IPC C 22 C 19/03; C 22 C 9/06. Publ.1984-05-16.
4. Патент DE 10101159. Tough, ductile cast iron with ferritic structure and spheroidal graphite contains silicon, nickel, magnesium, cerium and antimony. Appl.: SIEMPELKAMP GMBH & CO (DE). Inv.: KLEINKROEGER WOLFGANG (DE); TENBRINK HANS-BERND (DE); ROBERTZ HEINZ (DE); MINKNER ULRICH (DE); STELLMACHER JENS (DE); WARNKE ERNST-PETER (DE). IPC C 22 C 37/04; C 22 C 37/08. Publ. 2002-07-25.
5. Патент DE 10037359. Heavily loaded spheroidal casting part cast from a base melt consists of crude iron, steel briquettes and recycled material, nickel, a cerium/silicon mixture, a bismuth/silicon mixture, manganese, phosphorus, and sulfar. Appl.: BABCOCK GIESEREI GMBH (DE). Inv.: BUCHMUELLER HORST (DE); KALLA GEORG (DE); WENZEL JENS (DE); FRESE THOMAS (DE); MINKNER ULRICH (DE); SCHULZ NORBERT (DE); WOLTERS DIETHER (DE); RICHTER BERNHARD (DE). IPC C 22 C 38/08. Publ. 2002-02-21.
6. ТУ 14-2Р-33 8-2000. Технические условия. Лигатура никель-магний-церий. Группа В51.
7. Поручиков Ю.П., Мысик Р.К., Титова А.Г, Фоминых Г.Д. Технология разливки меди с введением твердого металла в кристаллизатор/ Цветные металлы, 1986. №4. С.71-76.
8. А.с. СССР №1194894. Способ обработки металла легирующим компонентом при непрерывном литье заготовок / Ю.П.Поручиков, Р.К.Мысик, Ю.Н.Логинов и др. МКИ С 21 С 7/00, БИ №44, 30.11.85.
9. А.с. СССР №130155. Устройство для ввода легирующих компонентов в кристаллизатор при непрерывном литье. Ю.Н.Логинов, Р.К.Мысик, Ю.П.Поручиков и др. МКИ B 22 D 11/10, БИ №13, 07.04.87.
10. Смирягин А.П., Смирягина Н.А., Белова А.В. Промышленные цветные металлы и сплавы. Справочник. М.: Металлургия, 1974. 488 с.

Claims (2)

1. Лигатура для модифицирования и легирования сплавов, содержащая 14-17% магния, 0,4-0,6% церия, остальное - никель и примеси и изготовленная в виде фрагментированных частиц сплава, отличающаяся тем, что размер частиц лигатуры составляет от 0,5 до 4 мм.
2. Лигатура по п.1, отличающаяся тем, что в примесях содержание углерода заключено в пределах от 0,001 до 0,1%.
RU2004114550/02A 2004-05-12 2004-05-12 Лигатура для модифицирования и легирования сплавов RU2270266C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004114550/02A RU2270266C2 (ru) 2004-05-12 2004-05-12 Лигатура для модифицирования и легирования сплавов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004114550/02A RU2270266C2 (ru) 2004-05-12 2004-05-12 Лигатура для модифицирования и легирования сплавов

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004114550A RU2004114550A (ru) 2005-10-27
RU2270266C2 true RU2270266C2 (ru) 2006-02-20

Family

ID=35863897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004114550/02A RU2270266C2 (ru) 2004-05-12 2004-05-12 Лигатура для модифицирования и легирования сплавов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2270266C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445387C1 (ru) * 2010-08-23 2012-03-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" Модификатор для получения чугуна с шаровидным графитом
RU2480530C1 (ru) * 2011-10-13 2013-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургии" Лигатура для производства отливок из высокопрочного чугуна (варианты)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445387C1 (ru) * 2010-08-23 2012-03-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" Модификатор для получения чугуна с шаровидным графитом
RU2480530C1 (ru) * 2011-10-13 2013-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургии" Лигатура для производства отливок из высокопрочного чугуна (варианты)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004114550A (ru) 2005-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2230797C2 (ru) Способ измельчения зерна стали, сплав для измельчения зерна стали и способ получения сплава для измельчения зерна
RU2002123380A (ru) Способ измельчения зерна стали, сплав для измельчения зерна стали и способ получения сплава для измельчения зерна
Edalati et al. Influence of SiC and FeSi addition on the characteristics of gray cast iron melts poured at different temperatures
Yang et al. Effect of top slag with low basicity on transformation control of inclusions in spring steel deoxidized by Si and Mn
CN109280743A (zh) 一种轧辊用高强度耐磨钢及其生产方法
RU2335564C2 (ru) Высокотитановый ферросплав, получаемый двухстадийным восстановлением из ильменита
US4121924A (en) Alloy for rare earth treatment of molten metals and method
RU2244025C2 (ru) Спеченные агломераты и способ их изготовления
RU2270266C2 (ru) Лигатура для модифицирования и легирования сплавов
SE512757C2 (sv) Tillsats av dopingmedel vid tillverkning av stål i ljusbågsugn, dopingmedlet samt användning av detta
RU2347836C1 (ru) Способ производства лигатуры на основе никеля и магния
RU2373297C1 (ru) Способ производства заготовок из аустенитных, стабилизированных титаном сталей
CN104651721A (zh) 斗齿用合金钢及斗齿的制备方法
JP2626417B2 (ja) 鋳型内黒鉛球状化処理合金及び黒鉛球状化処理方法
RU2302475C2 (ru) Способ получения слитков из сплавов на основе тугоплавких металлов вакуумной дуговой гарнисажной плавкой
RU2529148C1 (ru) Лигатура для производства отливок из серого чугуна
RU2770807C1 (ru) Способ получения заготовки из низколегированных сплавов на медной основе
RU2315815C1 (ru) Способ получения чугуна с вермикулярным графитом
RU2708281C1 (ru) Способ внепечной обработки стали
CN117222769A (zh) 硅铁钒和/或铌合金、硅铁钒和/或铌合金的生产及其用途
RU2631930C1 (ru) Модификатор
SU1588791A1 (ru) Модификатор чугуна
SU753904A1 (ru) Способ получени отливок из чугуна
SU1528807A1 (ru) Лигатура дл получени чугуна с шаровидным графитом
Schlegel Steelmaking

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070513