SU956592A1 - Сплав дл легировани стали - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к металлур гии, конкретнее к производству ферросплавов и легированию сталей.

Известен сплав дл  легировани  ниобийсодержащих сталей l следующего химического состава, вес.%: Ниобий. 50-70

Алюминий3-6

Кремний1,5-15

Титан1,5-В

Железо

и примесиОстальное

Недостатками известного сплава  вл ютс  высока  температура плавлени  (до ), низкие скорость растворени  и усвоени  ниоби  сталыб.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  сплав 2j дл  легировани  стали следующего химического состава, вес.%:

Ниобий15-60

Алюминий25-60

Кремний0,1-15

Титан 0,1-10

Медь0,1-15

Углерод0,01-2

ЖелезоОстальное

Недостатками известного сплава  вл ютс  неоднородность химического

состава по объему слитка, вызванна  ликвацией жидкого металла, и низка  скорость усвоени  ниоби  сталью.

Цель изобретени  - повышение однородности химического состава по объему слитка и скорости усвоени  ниоби  сталью.

Цель достигаетс  тем, что сплав,

10 содержащий ниобий, алюминий, титан , кремний, медь и железо, содержит компоненты в следующем соотношении, вес.%:

Ниобий63-75

15

АЛЮМИНИЙ 10-21 Титан0,1-5

Кремний0,1-4

Медь0,1-7

ЖелезоОстальное

20

Указанные соотношени  компонентов сплава позвЬл ют исключить ликвацию элементов и ее отрицательные последстви , повысить скорость усвоени  ниоби  сталью и технико-экономичес25 кие показатели при его выплавке. Повышенное содержание ниоби  снижает массу сплава на единицу легируемой стали, что значительно улучшает тепловой баланс процесса легировани 

3(3 снижает трудовые i энергозатраты

при его производстве, транспортные

расходы.

При указанном соотношении элементов повышение содержани  ниоби  свыше 75% и снижение алюмини  ниже 10% приводит к повышению температуры плавлени  сплава и ухудшению усвоени  ниоби  сталью. Снижение содержани  ниоби  ниже 63% и повышение алюмини  свыше 21% повышает склонность сплава к ликвацию: и ухудшает технико-экономические показатели выплавки сплава. Указанные содержани  титана и кремни  определены составом исходного сырь , повьошение их содержани  повышает расход А на восстановление, а кремний, образу  с ниобием и титаном тугоплавкие силициды, резко повышает температуру плавлени  сплава. Верхний и нижНИИ пределы по содержанию меди определены величиной отношени 

Mb

--- 3,l-3,9f при которой

AEf

оптимально сочетаютс  качество слит ка по ликвации- и температура плавлени  сплава.

Пример. Сплавы выплавл ют в крупнолабораторной дуговой печи с мощностью трансформатора 100 кВа. В качестве шихтовых материалов используют ниобиевые концентраты, различного состава, алюминиевый порошок , медную стружку и известь. Ниобий , кремний, титан и железо ввод т в сплав путем алюминотермического восстановлени  их из окислов концентратов , алюминий - частью в виде чушкового алюмини , частью в виде порошка в составе окисной части шихты. Количество шихты на плавку рассчитывают на получение 100 кг сплава. Состав шихты откорректирован предварительными опытами. В плавках сплава за вл емого состава тепловые услови  алюминотермического процесса позвол ют вводитьалюминий большей частью или полностью в виде порошка.

После расплавлени  металлической части шихты на расплав загружают алюминотермичёскую смесь. Расплав выпускают в изложницу, футерованную магнезитовым кирпичом. После остывани  расплава металл отдел ют от шлака , подвергают чистке, отбирают пробы ма химический анализ и на ликвацию 1еталла.

Результаты выплавки сплавов в крупнолабораторной дуговой печи приведены в табл. 1.

Из табл. 1 следует, что показатели , достигнутые при выплавке описываемого сплава по выходу годного металла , производительности печи, расходу электроэнергии, потер м алюмини  в угар, выше, чем при выплавке нзвестиого сплава. Низкое содержание

п тиокиси ниоби  в шлаках 0,2% указывает на высокую степень восстановлени  ниоби , однако высокие потери металла в отходы в плавках известного сплава снижают выход годного и извлечение ниоби  в товарный продукт на 4,7-10,7% по сравнению с описываемым сплавом. Угар алюмини  в плавках 1-3 на 1,5-10,8 кг выше, чем в плавках 4-6. Приведенные удельные расходы сырь , энергии и затраты времени на производство единицы ниоби  в сплаве, как наиболее, дорогосто щего элемента, указывают на более высокую эффективность технологии получени  описываемого сплава.

В табл. 2 приведены результаты оп робовани  сплавов на ликвациии определени  плотности и температур плавлени  проб металла, вз тых из разных точек объема слитка.

Данные табл. 2 указывают на значительные расхождени  по содержанию, ниоби  и алюмини  между верхом и низом слитка известного сплава, особенно по его центру. Вместе с изменением состава металла измен ютс  температура его плавлени  и плотность: верхние слои слитка имеют пониженную плотность и склонны к всплыванию при легировании, а нижние - имеют повышенную температуру плавлени . Сплавы описываемого состава практически не подвержены лик-вации имеют равномерный состав по объему слитка; температуры плавлени  не превышают 1565с.

Сплавы испытывают в лабораторных услови х дл  получени  высоколегированной стали марки 1Х14Н16Б. Навеску сплава в количестве, необходимом дл  получени  в стали 1% ниоби  (в предположении полного его усвоени ), укладывают на дно ковша и производ т выпуск 50 кг стали из индукционной печи. Температура заливаемой стали 1650С. В ходе легировани  оптически пирометром регистрируют температуру стали. Всего проведено 18 опытов. Слиток стали анализируют на содержание ниоби .

Результаты опытов приведены в табл. 3.

Из табл. 3 следует, что при обработке сталисплавом описываемого состава усвоение ниоби  в среднем на 2,4% выше, чем при легировании известным сплавом, выше стабильности результатов легировани . При легировании известным сплавом наблюда .етс  более сильное падение температуры стали (на 30-90 с за счет растворени  большей массы сплава; опытами установлено по вление в некоторых плавках ошлакованных частиц сплава; отдельные мелкие гранулы сплава с высоким содержанием алюмиНИИ всплывают на поверхность расплава , покрываютс  тугоплавкой пленкой из окиси алюмини  и ошлаковываютс .

Таким образом, из приведенных в табл. 1-3 данных видно, что легирование сталей сплавом предложенного I.

состава позвол ет повысить однородность химического состава по объему слитка И скорость усвоени  ниоби  сталью. При этом заметно повышаютс  технико-экономические Показатели выплавки.

Таблица 1

Продолжение табл. 1

Толщина слитка металла, мм120 Содержание N Ь 0 в ш- аке, %О, 2 Извлечение ниоби  , в товарный сплав, 93,-4 Расход Ai на восстановление окислов, кг45,7 Потери At (угар), кг 4,6 Базовый вес сплава 111 ( 50% Nb), кг Расход на 0,1 баз. т сплава: ниобиеврго концентрата 136 ( 60% Nb Oj), кг алюмини  на восстановление окислов, кг потери (угар) , кг извести, кг электроэнергии, КВТ.ч71,6 Продолжительность плавки, ч0,8 0,20,2 98.198,3 44.241,6 3,02,5 130,9 123,9 125,7123,2 35,733,8 2,32,0 40,539,8 55,854,4 0,570,51

Количество опытов Масса стали, кг

Количество сплавов

на легирование, кг

Содержание ниоби 

Claims (2)

1. Л кишев Н.П. и др. Алюминотерми . М., Металлурги ,; ., 1978, с. 283-284.

2. Авторское свидетельство СССР 514034, кл. С 22 С 35/00, 1975.