RU2577660C1 - Синтетический сплав для металлургии - Google Patents
Синтетический сплав для металлургии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2577660C1 RU2577660C1 RU2014146834/02A RU2014146834A RU2577660C1 RU 2577660 C1 RU2577660 C1 RU 2577660C1 RU 2014146834/02 A RU2014146834/02 A RU 2014146834/02A RU 2014146834 A RU2014146834 A RU 2014146834A RU 2577660 C1 RU2577660 C1 RU 2577660C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- earth metals
- vanadium
- metallurgy
- metal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в литейном производстве как добавка в сплав при изготовлении отливок из стали и чугуна с повышенными механическими и служебными свойствами. Сплав содержит, мас. %: алюминий 2,2-4, молибден 2,1-3, редкоземельные металлы (РЗМ) 2,2-4, кремний 5,5-7, углерод 2-3,5, ванадий 0,5-1, щелочноземельные металлы (ЩЗМ) 0,5, железо остальное. Изобретение позволяет упростить процесс введение добавки в виде синтетического сплава в объем жидкого металла и ускорить усвоение расплавом введенной добавки без окисления ее компонентов, что приводит к стабильным результатам без дополнительного дорогостоящего оборудования и уменьшению трудозатрат. 2 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в литейном производстве как добавка в сплав при изготовлении отливок из стали и чугуна с повышенными механическими и служебными свойствами.
В настоящее время получены многочисленные данные (Рябчиков И.В., Мизин В.Г., Лякишев Н.П., Дубравин А.С. М.: Металлургия, 272 с. 1983 г.) [1], подтверждающие эффективность применения в виде добавок в литейном производстве стали и чугуна различных комплексных сплавов с редкоземельными металлами (РЗМ), щелочными металлами (ЩЗМ) и другими активными элементами. Данные сплавы обеспечивают высокие физико-механические, технологические и эксплуатационные свойства стали и чугуна.
Вместе с тем существующие масштабы и темпы роста производства таких сплавов с активными элементами и прежде всего с РЗМ и ЩЗМ не соответствуют современным требованиям металлургии и машиностроения.
Одной из причин медленного внедрения некоторых эффективных сплавов является несовершенство и сложность метода введения их в жидкий металл, что предопределяет высокую стоимость и отсутствие стабильных свойств металлоизделий (Ипатов В.А., Кейс Н.В., Соколова А.В. и др. - Изв. АН СССР. Металлы, 1977, №4, с. 131-134) [2].
Наиболее близким является сплав ЖКМК6, описанный в [1] на стр. 225, который содержит (мас. %) Са 7,7; Mg 9,4; РЗМ 5,5; Ва 3.3; Si 45,2; Fe 25,3 плотность q 3,5 г /см3.
Недостатком данного сплава является низкая плотность, за счет чего сплав находится на поверхности жидкого металла, что приводит к окислению его компонентов, в особенности РЗМ, и необходима специальная техника и технология для достижения усвоения его расплавом металла
Задачей изобретения является создание сплава, который легко вводится и усваивается жидким металлом и обеспечивает высокие механические и служебные свойства отливок из сталей и сплавов.
Технический результат состоит в том, что упрощается введение сплава в объем жидкого металла, ускоряется усвоение расплавом введенной добавки исключается окисление ее компонентов, что приводит к стабильным результатам, без дополнительного дорогостоящего оборудования, уменьшает трудозатраты и достигаются высокие механические и служебные свойства отливок из сталей и сплавов.
Поставленная задача решена за счет того, что в известный сплав, содержащий кремний (Si), железо (Fe), РЗМ и ЩЗМ, согласно изобретению введены: алюминий (Al), углерод (С), молибден (Мо), ванадий (V) при следующем соотношении компонентов (мас. %): РЗМ 2.2-4, Si 5,5-7, С 2-3,5, Al 2,2-4, Мо 2,1-3, V 0,5-1, ЩЗМ 0,5 остальное Fe.
Такой состав позволяет иметь данному синтетическому сплаву плотность порядка q 6,5-7 г /см3. При данной плотности синтетический сплав при его введении погружается в жидкий металлический сплав, таким образом, для его усвоения не требуется специальных устройств. При погружении в жидкий объем металла данного сплава не происходит окисления содержащего в нем таких элементов, как РЗМ, ванадий, алюминий и ЩЗМ, атмосферным кислородом. Следовательно, происходит полное усвоение данных элементов металлом. Исследования показали критичность для стали и сплавов РЗМ добавок, как это было указано в [2], даже более 0,003% церия может приводить к значительному уменьшению ударной вязкости. Естественно, что если сплав находится на поверхности жидкого металла, то нет гарантии его полного усвоения, и, наоборот, при полном погружения сплава в объем жидкого металла гарантировано, что РЗМ и ЩЗМ будут взаимодействовать только с кислородом, который находится в объеме жидкого металла. Данное положение позволило снизить количество РЗМ и ЩЗМ в сплаве в несколько раз.
Выбор химических элементов обусловлен следующими соображениями. Как правило, модификаторы делятся на два класса: инокуляторы и ингибиторы. Инокуляторы - это химические элементы, которые понижают поверхностное натяжения, что приводит, с одной стороны, к образованию зародыша для нового кристалла, а с другой стороны, облегчает рост граней кристалла. Ингибиторы - это химические элементы, которые замедляют рост кристаллов. И есть третьи элементы, которые производят раскисление металла.
Роль инокулятора в нашем случае играет ванадий и карбид ванадия, образующийся в процессе плавки, так как ванадий и железо образуют непрерывный ряд твердых растворов. Верхний предел ванадия обусловлен количеством необходимых зародышей кристаллов. Исходим из объема кристалла на уровне 1 мкм3. Нижний предел должен обеспечивать образование кристаллов не более 100 мкм3.
Молибден играет двойственную роль, в некоторых случаях он выступает инокулятором, а в других случаях - ингибитором.
Мощный ингибитор - это церий. Его растворимость в железе составляет тысячные доли процента. Превышение порога растворимости церия приводит к выталкиванию его на границу зерен кристаллов железа. При значительном содержании церия более 0,008% происходит выброс его в отдельные области чистого металла. Такие островки, как правило, являются центрами напряжений и приводят к зарождению трещин. Таким образом, церий препятствует росту кристаллов железа. Выбор церия также обусловлен тем, что он самый дешевый из всех РЗМ. Количества же церия в синтетическом сплаве обусловлено тем, чтобы в стали не образовывались области из чистого церия, что соответствует верхнему пределу в синтетическом сплаве 4%.
В роли раскислителей выступают алюминий, кремний и кальций. Кальций при взаимодействии со свободным кислородом в металле образует оксид. Однако оксид кальция при взаимодействии с водой образует соединение, которое приводит к межкристаллитной коррозии. Поэтому его оставляем на нижнем пределе 0,5% в синтетическом сплаве. Алюминий и кремний выбираем из условия, чтобы в конечном изделии из металла химический состав соответствовал ГОСТ для данной марки стали. Углерод образует тугоплавкие карбиды молибдена и ванадия как центры кристаллизации.
Таким образом, состав сплава выполняет комплексную роль и состоит из ряда противоречивых химических элементов, поэтому назван синтетическим сплавом.
При производстве сплавов типа [1] необходимо увеличение кремния, поскольку при меньшем содержании его в сплаве не удается стабилизировать РЗМ металлы. В нашем случае, так как РЗМ составляет всего 2,2-4, стабилизация не требуется.
Пример получения синтетического сплава.
Приготовление шихты на 15 кг синтетического сплава.
Берут концентрат оксидов РЗМ (оксид церия 98% в количестве 900 г, что соответствует заявляемой концентрации в сплаве 4%), смешивают с концентратом оксида ванадия (пентоксид ванадия марки ч.д.а. 800 г, что соответствует 1% в сплаве)
Кроме этого в шихту добавляют оксид железа (16,8 кг оксида железа) А затем шихту перед загрузкой в тигель электрошлаковой установки нагревают до 250-300°C.
Готовят шлаковую ванну электрошлаковой установки, для чего в тигель засыпают CaF2 (2 кг) и СаО (1 кг) и нагревают до 1300°C, в результате чего образуется жидкая фаза. Указанные количества соединений кальция не войдут в конечный состав сплава, они останутся в неметаллической части (шлаке).
Затем в тигель засыпают приготовленную ранее шихту в количестве 30% от общего веса, добавляют кокс из расчета 25% (2 кг) от стехиометрического расчета по восстановлению железа по реакции 2 (Fe2O3)+3С=4Fe+3CO2
Доводят засыпанную массу до жидкого состояния, температура равна 1560°C.
Вводят следующую порцию шихты с коксом (т.е. 60% массы шихты).
Добавляют кремний (1,6 кг, что будет соответствовать 5.5%-7% в заявляемом составе) и стружку алюминия (3,5 кг, что будет соответствовать 2-2,4% в заявляемом составе).
Добавляют в расплав оставшуюся шихту с коксом и в этот момент добавляют ферромолибден из расчета получения молибдена в синтетическом сплаве от 2% до 3%. (950 г марки «60 ферромолибден»).
В расплав добавляют 1 кг силикокальция (CaSi). Расчет добавления силикокальция производят таким образом, чтобы количество кальция в синтетическом сплаве было порядка 0,1%-0,5%.
Жидкий расплав сливается в изложницу. После охлаждение продукт извлекается и отделяется металл от шлака. Металла получаем 15 кг.
Микролегирование синтетическим сплавом (3% РЗМ) проводили и на сталь 12Х18Н9ТЛ, сравнение проводили с образами из проката той же стали.
1. Химический состав остался неизменным.
2. Содержание ферритной фазы (норма по ГОСТ 11878-66 от 0,5-10 баллов), в образцах после микролегирования 4,95-5,77.
3. Металлографическое исследование производилось по ГОСТ 10243-75. Обнаружен ликвидационный квадрат 1 балл.
δ+20=49,2%, норма 16%; φ+20=60,3%, норма 32%.
δ+20 - сужение при разрушении
φ+20 - относительное удлинение
δ+350=28%, норма 16%: φ+350=64,3%, норма 26%.
6. Испытание на стойкость к межкристаллитной коррозии (ГОСТ 6032-2003) показали, что образцы из стали 12Х18Н9ТЛ с микролегированием предлагаемым синтетическим сплавом стойкие к межкристаллитной коррозии.
Источники информации
1. Рябчиков И.В., Мизин В.Г., Лякишев Н.П., Дубравин А.С. М. Металлургия», 272 с. 1983 г..
2. Ипатов В.А., Кейс Н.В., Соколова А.В. и др. - Изв. АН СССР. Металлы, 1977, №4, с. 131-134.
Claims (1)
- Синтетический сплав для изготовления отливок из стали и чугуна, содержащий кремний, железо, редкоземельные металлы (РЗМ) и щелочноземельные металлы (ЩЗМ), отличающийся тем, что он содержит алюминий, углерод, молибден, ванадий при следующем соотношении компонентов, мас. %:
РЗМ 2,2-4 Кремний 5,5-7 Углерод 2-3,5 Алюминий 2,2-4 Молибден 2,1-3 Ванадий 0,5-1 ЩЗМ 0,5 Железо Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014146834/02A RU2577660C1 (ru) | 2014-11-20 | 2014-11-20 | Синтетический сплав для металлургии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014146834/02A RU2577660C1 (ru) | 2014-11-20 | 2014-11-20 | Синтетический сплав для металлургии |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2577660C1 true RU2577660C1 (ru) | 2016-03-20 |
Family
ID=55647955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014146834/02A RU2577660C1 (ru) | 2014-11-20 | 2014-11-20 | Синтетический сплав для металлургии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2577660C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2109058A5 (ru) * | 1970-07-23 | 1972-05-26 | Pechiney | |
US4162159A (en) * | 1978-04-18 | 1979-07-24 | Malashin Mikhail M | Cast iron modifier and method of application thereof |
SU831844A1 (ru) * | 1979-07-05 | 1981-05-23 | Институт Проблем Литья Ан Украин-Ской Ccp | Модификатор |
SU1399367A1 (ru) * | 1986-06-18 | 1988-05-30 | Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина | Комплексна лигатура дл стали |
RU2226570C2 (ru) * | 2001-04-17 | 2004-04-10 | Открытое акционерное общество "Икар" Курганский завод трубопроводной арматуры | Модификатор для стали |
-
2014
- 2014-11-20 RU RU2014146834/02A patent/RU2577660C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2109058A5 (ru) * | 1970-07-23 | 1972-05-26 | Pechiney | |
US4162159A (en) * | 1978-04-18 | 1979-07-24 | Malashin Mikhail M | Cast iron modifier and method of application thereof |
SU831844A1 (ru) * | 1979-07-05 | 1981-05-23 | Институт Проблем Литья Ан Украин-Ской Ccp | Модификатор |
SU1399367A1 (ru) * | 1986-06-18 | 1988-05-30 | Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина | Комплексна лигатура дл стали |
RU2226570C2 (ru) * | 2001-04-17 | 2004-04-10 | Открытое акционерное общество "Икар" Курганский завод трубопроводной арматуры | Модификатор для стали |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9175371B2 (en) | Steel for steel tube with excellent sulfide stress cracking resistance | |
JP6524801B2 (ja) | 高清浄鋼とその精錬方法 | |
KR102565782B1 (ko) | 용강으로의 Ca 첨가 방법 | |
JP2018034189A (ja) | 硫黄添加鋼の連続鋳造ノズルの閉塞防止方法 | |
KR20100029078A (ko) | 탈산소제가 도핑된 심선을 이용한 용강조에서의 개선된 합금 회수 | |
JP2014509345A (ja) | 鋼脱硫方法 | |
RU2577660C1 (ru) | Синтетический сплав для металлургии | |
JP4656007B2 (ja) | 溶鉄のNdおよびCa添加による処理方法 | |
JP5458607B2 (ja) | 耐硫化物腐食割れ性に優れた清浄鋼の製造方法 | |
ES2328895T3 (es) | Procedimiento de desoxidación de acero en cuchara de colada. | |
JP2006336110A (ja) | 磁気特性に優れたFe−Ni系パーマロイ合金の製造方法 | |
RU2637194C1 (ru) | Способ ковшовой обработки легированных сталей | |
RU163760U1 (ru) | Порошковая проволока для присадки магния в расплавы на основе железа | |
RU2779272C1 (ru) | Модификатор для железоуглеродистых расплавов и способ его изготовления | |
JP2002161328A (ja) | 磁気特性に優れるFe−Ni系パーマロイ合金の製造方法 | |
JP3935113B2 (ja) | フッ素溶出量の少ない製鋼スラグの調整方法 | |
JP2006312776A (ja) | 被削性と強度特性にすぐれた機械構造用鋼の製造法 | |
JP5215327B2 (ja) | 磁気特性に優れたFe−Ni系パーマロイ合金の製造方法 | |
SU1057180A1 (ru) | Экзотермическа шлакообразующа смесь | |
RU2366724C1 (ru) | Способ производства электротехнической стали | |
KR100900650B1 (ko) | 용강중 칼슘 성분 조정용 와이어 및 이를 이용한 용강중칼슘 성분 조정방법 | |
RU2614915C1 (ru) | Порошковая проволока для внепечной обработки чугуна в ковше | |
SU298681A1 (ru) | Сплав для раскисления, рафинирования и модифицирования черных металлов | |
KR940008928B1 (ko) | 정제강의 제조방법 및 그 정제강 | |
SU403765A1 (ru) | ВСЕСОЮЗНАЯМ. Кл. С 21с 7/06УДК 669.183(088.8) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171121 |