RU2815374C1 - Composite alloy and method of its manufacture - Google Patents
Composite alloy and method of its manufacture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815374C1 RU2815374C1 RU2023100742A RU2023100742A RU2815374C1 RU 2815374 C1 RU2815374 C1 RU 2815374C1 RU 2023100742 A RU2023100742 A RU 2023100742A RU 2023100742 A RU2023100742 A RU 2023100742A RU 2815374 C1 RU2815374 C1 RU 2815374C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxide
- iron
- titanium
- stoichiometry
- chromium
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 23
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 10
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000010309 melting process Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 9
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 3
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 description 1
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical group [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- UMUXBDSQTCDPJZ-UHFFFAOYSA-N chromium titanium Chemical group [Ti].[Cr] UMUXBDSQTCDPJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 235000019621 digestibility Nutrition 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- LFGREXWGYUGZLY-UHFFFAOYSA-N phosphoryl Chemical class [P]=O LFGREXWGYUGZLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в литейном производстве, изготовлении отливок из сплава с повышенными механическими и служебными свойствами.The invention relates to the field of metallurgy and can be used in foundries, production of alloy castings with improved mechanical and service properties.
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), титана и другими активными элементами. (Износостойкие чугуны для отливок деталей дробеметных камер // Литейное производство, 1992. №7. С. 11-12) [2] (Воинов Б.А. Износостойкие сплавы и покрытия. М.: Машиностроение, 1980. 126 с.) [3] Данные сплавы обеспечивают высокие физико-механические, технологические и эксплуатационные свойства. Вместе с тем существующие масштабы и темпы роста производства таких сплавов с активными элементами и прежде всего с титаном (Ti), ванадием (V), РЗМ и ЩЗМ не соответствуют современным требованиям металлургии и машиностроения.Currently, numerous data have been obtained (Ryabchikov I.V., Mizin V.G., Lyakishev N.P., Dubravin A.S.M.: Metallurgy, 272 p. 1983) [1], confirming the effectiveness of application in in the form of additives in the foundry production of steel and cast iron of various complex alloys with rare earth metals (REM), alkali metals (ALM), titanium and other active elements. (Wear-resistant cast irons for casting parts of shot blast chambers // Foundry production, 1992. No. 7. P. 11-12) [2] (Voinov B.A. Wear-resistant alloys and coatings. M.: Mashinostroenie, 1980. 126 p.) [ 3] These alloys provide high physical-mechanical, technological and operational properties. At the same time, the existing scale and growth rate of production of such alloys with active elements and primarily with titanium (Ti), vanadium (V), rare-earth metals and aluminum alloys do not meet modern requirements of metallurgy and mechanical engineering.
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 (3. Петроченко Е.В., Шекунов Е.В. Разработка нового состава хромо-титанового чугуна для работы в условиях абразивного изнашивания при повышенных температурах // Известия Челябинского научного центра, 2006. вып. 4 (34). ст. 48-52.) [4].One of the reasons for the slow introduction of some effective alloys is the imperfection and complexity of the method of introducing them into liquid metal, which determines the high cost and lack of stable properties of metal products (3. Petrochenko E.V., Shekunov E.V. Development of a new composition of chromium-titanium cast iron for work under conditions of abrasive wear at elevated temperatures // News of the Chelyabinsk Scientific Center, 2006. issue 4 (34), article 48-52.) [4].
Недостатком данного сплава является малая усвояемость титана в нем за счет того, что при введении его он находится на поверхности жидкого расплава, что приводит к его окислению и, как правило, не контролируемому количеству его в сплаве Такое поведение приводит к нестабильному результату и большему разбросу данных.The disadvantage of this alloy is the low digestibility of titanium in it due to the fact that when it is introduced it is on the surface of the liquid melt, which leads to its oxidation and, as a rule, an uncontrolled amount of it in the alloy. This behavior leads to an unstable result and a greater scatter of data .
Наиболее близким к предлагаемому сплаву является «Способ изготовления чугуна», защищенный патентом №2727740, состоящий в том, что чугун получают прямым восстановлением электрошлаковым способом. Химический состав исходных оксидов составляет: оксид железа 66,25%, оксид ванадия 5,5%, оксид титана 1,63%, оксид марганца 2,25%, оксид хрома 0,2%, оксид молибдена 1,86%о, оксид церия 1,5%, оксид алюминия 11,6% и оксид кремния 9,2%, примеси оксидов кальция, магния и фосфора 0,01%The closest to the proposed alloy is the “Method of producing cast iron”, protected by patent No. 2727740, which consists in the fact that cast iron is produced by direct reduction by the electroslag method. The chemical composition of the starting oxides is: iron oxide 66.25%, vanadium oxide 5.5%, titanium oxide 1.63%, manganese oxide 2.25%, chromium oxide 0.2%, molybdenum oxide 1.86%o, oxide cerium 1.5%, aluminum oxide 11.6% and silicon oxide 9.2%, impurities of calcium, magnesium and phosphorus oxides 0.01%
К недостаткам способа можно отнести недостаточную твердость - 50-52 единицы HRC по роквеллу.The disadvantages of this method include insufficient hardness - 50-52 HRC Rockwell units.
Задачей изобретения является создание композиционного сплава, в котором карбид титана усваивается сплавом в нужном количестве и с контролируемым размером частиц, тем самым обеспечиваются заданные механические и служебные свойства отливок, в первую очередь повышение твердости до 70 единиц HRC по роквеллу.The objective of the invention is to create a composite alloy in which titanium carbide is absorbed into the alloy in the required quantity and with a controlled particle size, thereby ensuring the specified mechanical and service properties of the castings, primarily increasing the hardness to 70 HRC Rockwell units.
Технический результат, достигаемый при использовании способа состоит в том, что достигается получение композиционного сплава с равномерным распределением нано частиц карбида титана заданного количества, ожидаемого размера и химического состава, повышенной износостойкости и твердости 70 HRC.The technical result achieved when using the method is that it is possible to obtain a composite alloy with a uniform distribution of titanium carbide nanoparticles of a given amount, expected size and chemical composition, increased wear resistance and hardness of 70 HRC.
Поставленная задача решена за счет того, что создан композиционный сплав, имеющий состав, весовые проценты (масс %): железо 80-89, никель 3-5, хром 2- 3, титан 1-6, алюминий 0,3-0,8, углерод не менее 4.The problem was solved due to the fact that a composite alloy was created having the composition, weight percent (wt%): iron 80-89, nickel 3-5, chromium 2-3, titanium 1-6, aluminum 0.3-0.8 , carbon no less than 4.
Сплав, получают прямым восстановлением металлов из оксидов электрошлаковым способом из шихты, полученной смешиванием комплекса оксидов и восстановителей, масс %: оксид железа 50 -58, оксид титана 12-14, оксид никеля 4-7, оксид хрома 4-6, кокс (или древесный уголь) 10-15, металлический алюминий 16-21.The alloy is obtained by direct reduction of metals from oxides using the electroslag method from a charge obtained by mixing a complex of oxides and reducing agents, wt%: iron oxide 50 -58, titanium oxide 12-14, nickel oxide 4-7, chromium oxide 4-6, coke (or charcoal) 10-15, metal aluminum 16-21.
Процесс, происходящий при выплавке, идет по следующей схеме: в расплаве смеси оксидов (температура жидкого расплава порядка 1670°С, плотность расплава примерно 4,3 т/м3) восстанавливаются металлы металлическим алюминием и коксом. Так как сродство титана к углероду из всех металлов, входящих в расплав, наибольшее (таблица 1), то присутствующий углерод прежде всего приводит к образованию карбида титана, а так как температура кристаллизации у карбида титана 3200°С, а у расплава 1670°С, то в расплаве образуются нано частички карбида титана. Его плотность 4,94 т/м3, при этом плотность расплава 4,3 т/м3, а плотность восстановленного жидкого железа 7,8…т/м3…поэтому, карбид титана находится между расплавом и жидким железом. По мере восстановления металлы, например, хром или никель и другие с плотностью, равной железу, или более под действием силы тяжести опускаются вниз и взаимодействуют с карбидом титана как с затравкой, тем самым делают его плотность больше, как только она сравняется с плотностью железа, эти частицы опускаются и за счет того, что имеют одноименные заряды, под действием электростатического поля распределяются равномерно по всему объему.The process occurring during smelting proceeds according to the following scheme: in the melt of a mixture of oxides (temperature of the liquid melt is about 1670°C, melt density is approximately 4.3 t/m 3 ), metals are reduced with metallic aluminum and coke. Since the affinity of titanium for carbon is the greatest of all metals included in the melt (Table 1), the carbon present primarily leads to the formation of titanium carbide, and since the crystallization temperature of titanium carbide is 3200°C, and that of the melt is 1670°C, then nanoparticles of titanium carbide are formed in the melt. Its density is 4.94 t/m 3 , while the density of the melt is 4.3 t/m 3 , and the density of the reduced liquid iron is 7.8 ... t/m 3 ... therefore, titanium carbide is located between the melt and liquid iron. As metals are reduced, for example, chromium or nickel and others with a density equal to iron or more, under the influence of gravity, they fall down and interact with titanium carbide as a seed, thereby making its density greater, as soon as it becomes equal to the density of iron, These particles descend and, due to the fact that they have charges of the same name, under the influence of an electrostatic field they are distributed evenly throughout the entire volume.
Таким образом, описанный процесс кристаллизации титана за счет физико-химических процессов приводит к равномерному распределению в объеме расплава, что обеспечивает достижение высокой твердости и других механических и служебных свойств отливок из данных сплавов без дополнительного дорогостоящего оборудования, уменьшает трудозатраты.Thus, the described process of titanium crystallization due to physical and chemical processes leads to a uniform distribution in the volume of the melt, which ensures the achievement of high hardness and other mechanical and service properties of castings from these alloys without additional expensive equipment and reduces labor costs.
Как видно из таблицы 1 наибольшую микро твердость имеет карбид титана, его температура кристаллизации t=3067°С. Следующий это карбид циркония t=3420°С. Но по цене дешевле использовать карбид титана. Поэтому мы выбираем титан.As can be seen from Table 1, titanium carbide has the highest microhardness; its crystallization temperature is t=3067°C. The next one is zirconium carbide t=3420°C. But it is cheaper to use titanium carbide. That's why we choose titanium.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Согласно изобретению приготавливают смесь оксидов металлов, причем с различной валентностью: оксиды железа, никеля, хрома, титана в нужной пропорции.According to the invention, a mixture of metal oxides is prepared, with different valencies: oxides of iron, nickel, chromium, titanium in the required proportion.
Кроме того, вводят восстановители:' углерод (кокс или древесный уголь) и металлический алюминий, рассчитанные из условия полного восстановления оксидов до металлов и дополнительно сверх стехиометрии 50-60% углерода для образования карбидов и алюминий 5-7%In addition, reducing agents are introduced: carbon (coke or charcoal) and metallic aluminum, calculated from the condition of complete reduction of oxides to metals and additionally above the stoichiometry of 50-60% carbon for the formation of carbides and aluminum 5-7%
Смесь должна иметь общую влажность менее 2%. и хорошо перемешена. Прямое восстановление осуществляется следующим образом. Смесь оксидов засыпают в раздаточный ящик, откуда шихту будут подавать в тигель электрошлаковой установки.The mixture should have a total moisture content of less than 2%. and well mixed. Direct recovery is carried out as follows. The oxide mixture is poured into a transfer box, from where the mixture will be fed into the crucible of an electroslag plant.
Начинают процесс по «твердому старту» на шлаки CaF2. Начинают засыпать смесь по получению жидкого состояния шлака,The process begins with a “hard start” for CaF2 slags. They begin to pour the mixture to obtain a liquid state of the slag,
Тигель элсктрошлаковой установки керамический с нижним подовым водохлаждасмым графитовым электродом, верхний не расходуемый медно-стальной электрод (патент РФ 2661322). Устанавливают на силовом трансформаторе напряжение 32 В. Поддерживающий ток, при плавке порядка 3500 А плюс минус 200 А. Опускают верхний нерасходусмый электрод до касания с подовым электродом, после чего поднимают его на 3-5 мм, подают напряжение на верхний электрод. Медленно опускают верхний электрод слегка покачивая его. Как только электрод коснется подового электрода, загорится дуга, в этот момент прекращают опускание электрода и засыпают фторид кальция. Включают автомат, поддерживающий нужный ток и ждут образования жидкой ванны в тигле электрошлаковой установки После этого вносят первую порцию смеси. Новая порция вводится после проплавления предыдущей порции. После добавления последней порции ожидают полного проплавления, то есть зеркало должно быть гладким без темных пятин. Плавят еще 5-8 минут. Выключают автомат, силовой трансформатор и поднимают верхний электрод. Включают контователь и переворачивают тигель до полного слева шлака и металла. После остывания изложницы выбивают шлак и металл.The crucible of the elstroslag plant is ceramic with a lower bottom water-cooled graphite electrode, an upper non-consumable copper-steel electrode (RF patent 2661322). Set the voltage on the power transformer to 32 V. The supporting current during melting is about 3500 A plus minus 200 A. The upper non-consumable electrode is lowered until it touches the bottom electrode, after which it is raised by 3-5 mm, and voltage is applied to the upper electrode. Slowly lower the upper electrode, shaking it slightly. As soon as the electrode touches the bottom electrode, an arc will light up, at this moment the lowering of the electrode is stopped and calcium fluoride is added. They turn on the machine that maintains the required current and wait for the formation of a liquid bath in the crucible of the electroslag plant. After this, the first portion of the mixture is added. A new portion is introduced after the previous portion has melted. After adding the last portion, expect complete melting, that is, the mirror should be smooth without dark spots. Melt for another 5-8 minutes. Turn off the machine and power transformer and raise the upper electrode. Turn on the contactor and turn the crucible until the left side is full of slag and metal. After the mold has cooled, the slag and metal are knocked out.
Пример 1. Для получения 100 кг композиционного сплава.Example 1. To obtain 100 kg of a composite alloy.
Смешивают в твердой фазе порошки окислов металлов технической чистоты дисперсностью от 100 мкм до 5 мм: оксид железа - 119 кг., оксид титана - 7 кг., оксид никеля - 5,3 кг., оксид хрома - 4,4 кг.Powders of metal oxides of technical purity with a dispersion from 100 microns to 5 mm are mixed in the solid phase: iron oxide - 119 kg, titanium oxide - 7 kg, nickel oxide - 5.3 kg, chromium oxide - 4.4 kg.
Поскольку исходные окислы: технический чистоты, то могут быть и другие оксиды металлов, но не более 1-2%, а также сера и фосфор не более 0,06% Добавляют металлический алюминий, исходя из стехиометрии восстановления оксида титана и хрома, это 20 кг металлического стружки Добавляют кокс из расчета, восстановления оксида железа это 7 кг размер частиц от 0,3 до 4 мм.Since the initial oxides are of technical purity, there may be other metal oxides, but no more than 1-2%, as well as sulfur and phosphorus no more than 0.06%. Metallic aluminum is added, based on the stoichiometry of the reduction of titanium and chromium oxide, this is 20 kg metal shavings Add coke at the rate of reduction of iron oxide is 7 kg particle size from 0.3 to 4 mm.
Сверх стехиометрии добавляют 4 кг металлического алюминия и 4 кг кокса. Итого получают 135,7 кг оксидов и 35 кг восстановителей. Общий вес смеси 170,7 кг. Данную смесь перемешивают в смесителе. Влажность смеси должна быть менее 2%. Смесь засыпается в раздаточный ящик. Приготовленную смесь будут подавать в тигель электрошлаковой установки порциями, составляющими 0,05 часть от общего веса, с интервалом по мере полного восстановления предыдущей порции.Above stoichiometry, 4 kg of aluminum metal and 4 kg of coke are added. In total, 135.7 kg of oxides and 35 kg of reducing agents are obtained. The total weight of the mixture is 170.7 kg. This mixture is mixed in a mixer. The moisture content of the mixture should be less than 2%. The mixture is poured into the dispensing box. The prepared mixture will be fed into the crucible of the electroslag plant in portions constituting 0.05 part of the total weight, at intervals as the previous portion is completely restored.
Используют метод прямого восстановления оксидов электрошлаковым способом.The method of direct reduction of oxides using the electroslag method is used.
Верхний нерасходемый электрод опускают в керамический тигель емкостью не менее 60 дц3. Электрод касается подового электрода, после касания поднимают на 3-5 мм. Включают трансформатор (напряжение 32 В), поддерживающий ток 3300 А - 3700 А. Засыпают 1,5 кг CaF: и покачивая электрод медленно опускают электрод, как только электрод коснется подового электрода, электрическая цепь замкнется и по цепи потечет ток. Выделяемое тепло от прохождения тока расплавит CaF2. Как только образуется жидкость, добавляют еще 1,5 кг CaF2. После его расплавления начинают добавлять смесь оксидов. Подсыпают порциями по 6 кг - 8 кг. Как продолжают плавку 5-8 минут. Затем выключают трансформатор и поднимают электрод над тиглем на 1,5-1,8 м. Всю жидкость сливают в форму. После охлаждения слитка до комнатной температуры извлекают его из формы и отделяют шлак от металла.The upper non-consumable electrode is lowered into a ceramic crucible with a capacity of at least 60 dc3 . The electrode touches the bottom electrode, after touching it is raised by 3-5 mm. Turn on the transformer (voltage 32 V), supporting a current of 3300 A - 3700 A. Add 1.5 kg of CaF: and while shaking the electrode, slowly lower the electrode, as soon as the electrode touches the bottom electrode, the electrical circuit will close and current will flow through the circuit. The heat generated from the passage of current will melt CaF 2 . As soon as liquid is formed, another 1.5 kg of CaF 2 is added. After it melts, they begin to add a mixture of oxides. Add in portions of 6 kg - 8 kg. Continue melting for 5-8 minutes. Then turn off the transformer and raise the electrode above the crucible by 1.5-1.8 m. All liquid is poured into the mold. After the ingot has cooled to room temperature, it is removed from the mold and the slag is separated from the metal.
Получили сплав следующего химического состава.An alloy of the following chemical composition was obtained.
Твердость 70 HRC.Hardness 70 HRC.
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2815374C1 true RU2815374C1 (en) | 2024-03-13 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8305129D0 (en) * | 1982-02-27 | 1983-03-30 | Kyowa Chuzosho Kabushikigaisha | Cast iron alloy |
| RU2007493C1 (en) * | 1991-06-13 | 1994-02-15 | Белорусская государственная политехническая академия | Pig iron for rapidly wearing parts |
| CN1232663C (en) * | 2000-05-16 | 2005-12-21 | 普罗恩格科工具股份公司 | Iron-base alloy containing chromium-tungsten carbide and method of producing it |
| RU2467825C2 (en) * | 2010-12-27 | 2012-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное малое предприятие Интермет-Сервис" | Method of producing synthetic composite semi-finished material for steel refining |
| CN104651705B (en) * | 2015-02-12 | 2016-08-24 | 北京工业大学 | A kind of hypereutectic antiwear high-chromium cast iron and preparation method thereof |
| EP3366389A1 (en) * | 2017-02-24 | 2018-08-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Composites with very high wear resistance |
| CN109022869A (en) * | 2018-08-23 | 2018-12-18 | 东北大学 | A kind of high alloy parent metal ceramic composite and preparation method thereof |
| RU2697134C1 (en) * | 2018-12-10 | 2019-08-12 | Закрытое акционерное общество "Кушвинский завод прокатных валков" (ЗАО "КЗПВ") | Cast iron and method for its production |
| RU2727740C2 (en) * | 2018-11-12 | 2020-07-23 | Николай Васильевич Шепелев | Cast iron production method |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8305129D0 (en) * | 1982-02-27 | 1983-03-30 | Kyowa Chuzosho Kabushikigaisha | Cast iron alloy |
| RU2007493C1 (en) * | 1991-06-13 | 1994-02-15 | Белорусская государственная политехническая академия | Pig iron for rapidly wearing parts |
| CN1232663C (en) * | 2000-05-16 | 2005-12-21 | 普罗恩格科工具股份公司 | Iron-base alloy containing chromium-tungsten carbide and method of producing it |
| RU2467825C2 (en) * | 2010-12-27 | 2012-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное малое предприятие Интермет-Сервис" | Method of producing synthetic composite semi-finished material for steel refining |
| CN104651705B (en) * | 2015-02-12 | 2016-08-24 | 北京工业大学 | A kind of hypereutectic antiwear high-chromium cast iron and preparation method thereof |
| EP3366389A1 (en) * | 2017-02-24 | 2018-08-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Composites with very high wear resistance |
| CN109022869A (en) * | 2018-08-23 | 2018-12-18 | 东北大学 | A kind of high alloy parent metal ceramic composite and preparation method thereof |
| RU2727740C2 (en) * | 2018-11-12 | 2020-07-23 | Николай Васильевич Шепелев | Cast iron production method |
| RU2697134C1 (en) * | 2018-12-10 | 2019-08-12 | Закрытое акционерное общество "Кушвинский завод прокатных валков" (ЗАО "КЗПВ") | Cast iron and method for its production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2449027C2 (en) | Additives reducing steel grain size, manufacturing methods and use | |
| JP3803582B2 (en) | Steel refinement method, steel refinement alloy and production method of refinement alloy | |
| CN109295330B (en) | Method for refining nitride inclusions in nickel-based wrought superalloy | |
| CN113444891B (en) | Method for producing rare earth-containing high-temperature alloy by adopting rare earth oxide | |
| EP0526159A1 (en) | Method for melting titanium aluminide alloys | |
| RU2335564C2 (en) | High titanium ferro alloy produced by two stages reduction out of ilmenite | |
| CN110819817B (en) | Basic slag system for aluminum-titanium-containing nickel-based high-temperature alloy and electroslag remelting method | |
| RU2815374C1 (en) | Composite alloy and method of its manufacture | |
| RU2329322C2 (en) | Method of producing high titanium ferroalloy out of ilmenite | |
| RU2244025C2 (en) | Sintered agglomerates and method for producing the same | |
| CN108118114A (en) | A kind of electroslag remelting slag and method of smelting suitable for mild steel material | |
| US4036278A (en) | Process for the production of large steel ingots | |
| US3501291A (en) | Method for introducing lithium into high melting alloys and steels | |
| US3463629A (en) | Manufacturing steel and alloys of iron | |
| JPH0639635B2 (en) | Electroslag remelting method for copper and copper alloys | |
| US4177059A (en) | Production of yttrium | |
| JP2003033849A (en) | Mold powder for continuous casting | |
| CN109468427A (en) | A kind of cast iron pretreating agent and preparation method thereof | |
| US3997332A (en) | Steelmaking by the electroslag process using prereduced iron or pellets | |
| JPH0820829A (en) | Method for melting copper or copper alloy having low sulfur content | |
| JP3726258B2 (en) | Fe-Ce-Al alloy for steel making and method for adding Ce to molten steel | |
| JP3717625B2 (en) | Electric arc furnace slag reduction method | |
| JP3722329B2 (en) | Fe-La-Al alloy for steel making and La addition method to molten steel | |
| SU823434A1 (en) | Method of alloying metals and alloys in electric furnaces | |
| Schlegel | Steelmaking |