SU1723148A1 - Композиционна проволока дл модифицировани стали - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при модифицировании стали. Цель изобретени  - повышение стойкости стали при термоциклических нагрузках и ее коррозионной стойкости в расплаве стекла. Композиционна  проволока дл  модифицировани . стали содержит  дро, состо щее из следующих компонентов , мас.%: порошок силикокальци  порошок плавикового шпата 4-9; порошок хрома 67-73; порошок берилли  0,4-0,7; порошок бора 0,3-0,5; порошок алюмини  3- 6,8; порошок иттри  0,1-5; -отход ы катализаторного производства 5-8,3 и фтортанталат кали  , а оболочка выполнена из никелевой ленты при соотношении массы  дра и оболочки, равном 29:71. Дополнительный ввод в состав  дра порошков Cr, Be, В, Al, Vt, отходов каталмзаторного производства и фтортанталата кали , а также использование в качестве оболочки никелевой ленты при соотношении масс  дра и оболочки, равном 29:71. позволили повысить стойкость стали при термоциклирова- нии в 1,65-1,67 раза и коррозионную стойкость стали. 2 табл. k

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к раскислению и модифицированию стали и сплавов, работающих в контакте с расплавленным стеклом.

Известна  композиционна  проволока содержаща  смесь легирующих порошковых компонентов и стальную оболочку в ви-- де стальной ленты, намотанной на экструдированную смесь шихты.

Хот  така  проволока и позвол ет легировать сталь, однако отсутствие в ней флюсующих рафинирующих компонентов снижает модифицирующую и рафинирующую способность материала.

Известна  композиционна  проволока дл  модифицировани  стали, содержаща , мас.%:

Силикокальций10-30

Плавиковый шпат5-10

Нефелин5-10

Стальна  оболочкаОстальное

Эта проволока повышает качество слитка за счет повышенной по сравнению с аналогом рафинирующей способности.

.Однако из-за отсутстви  легирующих компонентов она не оказывает вли ни  на стойкость слитка при термоциклических нагрузках и коррозионную стойкость в расплаве стекла..

Цель изобретени -повышение стойкости стали к термоциклическим нагрузкам и ее коррозионной стойкости в расплаве стекла .

ю

соЈ

со

Поставленна  цель достигаетс  тем, что композиционна  проволока дл  модифицировани  стали, содержаща   дро из порошка силикокальци , плавикового шпата и металлическую оболочку, дополнительно содержит порошки хрома, берилли , бора, алюмини , иттри , отходы катализаторско- го производства, фтортанталат кали , при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошок силикокальци 4-8

Порошок плавикового шпата4-9

Порошок хрома67-73

Порошок берилли 0,4-0,7

Порошок бора0,3-0,9

Порошок алюмини 3-6,8

Порошок иттри 0,1-0,5

Отходы катализаторного производства5-8,3

Фтортанталат кали  .3-6 i

а оболочка выполнена из никелевой ленты при соотношении массы  дра и оболочки, равном 29:71.

Хром придает металлу износостойкость , повышает коррозионную стойкость. При совместном легировании бором и хромом образуютс  бориды хрома, повышающие износостойкость металла. При содержании хрома менее 67% его вли ние недостаточно, а при его содержании более 73% снижаетс  стойкость к межкристаллит- ной коррозии.

Бор  вл етс  раскислителем. Бориды хрома повышают износостойкость металла. При содержании бора менее 0,3% износостойкость снижаетс , а при его содержании более 0,9% металл склонен к образованию трещин.

Алюминий совместно с бором  вл етс  раскислителем. Алюминий упрочн ет металл за счет образовани  алюминидйв никел . При содержании алюмини  менее 3% его вли ние недостаточно, а при его содержании более 6i8% образующа с  на металле оксидна  пленка склонна к растрескиванию..

Бериллий совместно с бором, алюминием , иттрием также играет роль раскислите- л . Совместно с иттрием бериллий способствует удалению серы. Бериллий, как и иттрий, активно св зывает диффундирующий вглубь металла кислород в тугоплавкий окислитель, который преп тствует дальнейшему проникновению кислорода в металл. Бериллий участвует в создании окисной пленки на поверхности металла. Коэффициент теплопроводности окисла берилли  в несколько раз превосходит коэффициенты

теплопроводности остальных окислов металлов , вход щих в состав проволоки. Окись берилли  обеспечивает тем самым отвод тепла от поверхности окисной пленки в ее

глубину в металл, тем самым снижа  напр жени , возникающие в окисной пленке при термоциклических нагрузках. При содержании берилли  менее 0,4% его вли ние малоэффективно , а при его содержании более

0 0,7% ухудшаетс  обрабатываемость металла .

Иттрий обладает большим сродством к кислороду. Поэтому при окислении поверхности металла расплавленный стеклом име5 ет место диферузи  кислорода в поверхность металла, при этом иттрий всту- лает в реакцию С кислородом. Вследствие этого в поверхностном слое металла происходит окисление иттри  с образованием ту0 гоплавкового оксида иттри  (ТПл. 2400°С). Тем самым предотвращаетс  образование легкоплавких окислов бора, никел , ухудшающих стойкость металла к термоциклам. Иттрий служит модификатором, измельчает

5 дендритную структуру слитка, повышает стойкость металла в расплавленном стекле. При содержании иттри  менее 0.1 % его вли ние на свойства металла недостаточно, а при его содержании более 0,5% дальнейше0 го улучшени  свойств металла не происходит .

Отходы катализаторного производства имеют следующий состав, мас.%: FeO 31- 38; К20 0,7-1,0; СаО 2-3; АЬОз 3-4; Рв20з и

5 РезОз остальное. Отходы катализаторного производства совместно с плавиковым шпатом св зывают серу, фосфор, рафинируют металл. При содержании отходов металлургического производства менее 5% снижает0 с  рафинирующа  способность флюса, а при его содержании более 8,3% шлак становитс  тугоплавким.

Фтортанталат кали , как и плавиковый шпат,  вл етс  источником фтора в шлаке.

5 Кроме того, тантал совместно с иттрием способствует модифицированию. Тантал способствует уводу карбидов вглубь зерен, повыша  тем самым стойкость металла к коррозии. Тантал повышает стойкость ме0 талла к растрескиванию под действием нагрузок . При содержании фтортанталата кали  менее 3% он не оказывает существенного вли ни  на свойства металла, а при содержании фтортанталата кали  более 6%

5 дальнейшего улучшени  свойств металла не происходит.

Никелева  оболочка проволоки с одной стороны выполн ет роль контейнера, с другой стороны при расплавлении стали она , играет роль микрохолодильника, снижа  перегрев стали и повыша  эффективность модифицировани . Кроме того, никелева  оболочка  вл етс  легирующим компонентом в стали.

Была подготовлена композиционна  проволока известного состава, содержаща  компоненты, мае.%:

Силикокальций20

Плавиковый шпат8

Нефелин.7

ОболочкаОстальное

а также 5 составов предлагаемой композиционной проволоки, указанные в таблЛ.

Дл  изготовлени  проволоки примен лась никелева  лента НП2 сечением 0,6 16. После предварительного раскислени  Ст20 разливали в изложницы (40 кг), куда заранее вводили композиционную порошковую проволоку из расчета 2,2 кг на 1 т стали. Из остывшего слитка вырезали образцы дл  контрол  микроструктуры дендритной структуры и технологические испытани . Определение стойкости к термоциклическим нагрузкам проводилось по методике проблемной лаборатории ЖдМН. Образцы с помощью прижима закрепл лись на рабочем столе установки. Контактным способом производили нагрев до 950°С, затем образец охлаждалс  проточной водой до 50°С. Врем  нагрева и охлаждени  составл ло 12 с. Сравнительна  оценка термостойкости производилась по количеству термоциклов до образовани  первой трещины разгара. Определение коррозионной стойкости металла в расплавленном стекле производи- лась на образцах размером мм. Образцы полировались, после чего выдерживались в течение 144 ч в расплавленном стекле, содержащем, мае. %: окись кремни  62,2; окись алюмини  15,4; окись кальци 

1.2,5; окись магни  4; окись натри  2,5: окислы железа 1; ион фтора 2, при 950°С,после чего вынимались из печи и очищались от стекла. Потери от коррозии определ лись весовым способом.

Результаты испытаний известной композиционной проволоки.и предлагаемой приведены в табл.2,

Как видно из табл.2, предлагаема  проволока оптимального состава (составы 2-4) обеспечивает большую разгаростойкость, лучшую коррозионную стойкость в расплавленном стекле по сравнению с проволокой, прин той за прототип.

Ф о р.м у л а и з о б ре т е ни   Композиционна  проволока дл  модифицировани  стали, содержаща   дро из порошка силикокальци . плавикового шпата и металическую оболочку, о т л и ч а ю- щ а   с   тем, что, с целью повышени  стойкости стали к термоциклйческим нагрузкам и ее коррозионной стойкости в расплаве стекла,  дро дополнительно содержит порошки хрома, берилли , бора, алюмини , иттри , отходы катализаторного производства и фтортанталат кали , при следующем соотношении компонентов, мае.%:

Порошок силикокальци 4-8

Порошок плавикового шпата4-9

Порошок хрома67-73

Порошок берилли 0,4-0.7

. Порошок бора0,3-0,5

Порошок алюмини 3,0-6,8

Порошок иттри 0,1-5,0

Отходы катализаторного производства5,0-8,3.

Фтортанталат кали 3-6

а оболочка выполнена из никелевой ленты при соотношении массы  дра и оболочки, равном 29:71.

.Таблица

Таблица 2

Claims (1)

1. Формула изобрете ни я

   Композиционная проволока для модифицирования стали, содержащая ядро из порошка силикокальция. плавикового шпата и металическую оболочку, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения стойкости стали к термоциклйческим нагрузкам ¹ и ее коррозионной стойкости в расплаве стекла, ядро дополнительно содержит порошки хрома, бериллия, бора, алюминия, иттрия, отходы катализаторного производства и фтортанталат калия, при следующем > соотношении компонентов, мас.%:

   Порошок силикокальция 4-8

   Порошок плавикового шпата 4-9

   Порошок хрома 67-73

   Порошок бериллия 0,4-0.7

   Порошок бора 0.3-0.5

   Порошок алюминия 3,0-6,8

   Порошок иттрия 0,1-5,0

   Отходы катализаторного

   производства 5,0-8,3.

   Фтортанталат калия 3-6

   а оболочка выполнена из никелевой ленты при соотношении массы ядра и оболочки, равном 29:71,

   Таблица!

   Компоненты Содержание компонентов, мас.% в составах 1 2 3 4 5 Хром 66 67 70 73 74,5 Силикокальций 9 8 6 4 3 Бор 0.2 0,3 0.5 0.9 1 Алюминий 7.3 6,8 5 3 2 Бериллий 0,3 0,4 0,5 0,7 0,82 ' Иттрий 0.6 ,0,5 0,3 0,1 0,08 Отходы катализаторного производства 4.1 5 6,2 8,3 9 Плавиковый шпак 10 9 7 4 3 Фтортанталат калия 2,5 3 4,5 6 6,6

   7

   1723148

   8

   Таблица 2

   Состав Показатели Кол-во циклов теплосмен до образования первой трещины Потеря веса образца Внешний вид образца после коррозионных испытаний 1 768 1,8 Точечная коррозия Потемнение поверх- 2 804 1,4 ности Потемнение поверх- 3 824 1,1 ности Потемнение 4 812 1,3 поверхности Сильно выраженная 5 Прототип 789 486 1,9 3,8 язвенная коррозия