UA123659U

UA123659U - LIGATURE FOR MODIFICATION OF DIFFERENT METALS AND ALLOYS

Info

Publication number: UA123659U
Application number: UAU201706319U
Authority: UA
Inventors: Сергій Анатолійович Бабич
Original assignee: Сергій Анатолійович Бабич
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2018-03-12

Abstract

Лігатура для модифікування різних металів та сплавів, яка як основні хімічні компоненти містить цирконій, марганець та домішки (заліза, алюмінію, ніобію, олова, вуглецю, титану та ін.) та має температуру плавлення 1100-1200 °C. Лігатура виробляється у вигляді катаної стрічки, дроту, злитків, кусків, дрібної фракції та порошку.A ligature for the modification of various metals and alloys, containing as basic chemical components zirconium, manganese and impurities (iron, aluminum, niobium, tin, carbon, titanium, etc.) and having a melting point of 1100-1200 ° C. The ligature is made in the form of rolled ribbon, wire, ingots, pieces, small fraction and powder.

Description

Лігатура належить до металургії та виробництву литва з високими фізико-механічними та експлуатаційними характеристиками зі сталей, чавунів, мідних, алюмінієвих та магнієвих сплавів, які застосовуються в авіа- та ракетобудуванні, транспортному, судовому, енергетичному, хімічному та гірнично-збагачувальному машинобудуванні з метою отримання виробів з литва, спроможних використовуватися при важких динамічних та статичних навантаженнях в широкому діапазоні температур експлуатації. Лігатура має наступний хімічний склад - 211-74-79 965, Мп-20-25 95, домішки заліза, алюмінію, ніобію, олова, вуглецю, титану та інших в сумі не більш 6 95 (домішки - це слід використання у виробництві лігатури брухту та відходів сплавів цирконію, домішок в марганці та реакції з матеріалом тигля або футерівці).Ligature belongs to the metallurgy and production of cast iron with high physical, mechanical and operational characteristics of steels, cast irons, copper, aluminum and magnesium alloys, which are used in aircraft and rocket engineering, transport, shipping, energy, chemical and mining and beneficiation engineering for the purpose of obtaining products made of cast iron, capable of being used under heavy dynamic and static loads in a wide range of operating temperatures. The ligature has the following chemical composition - 211-74-79 965, Mp-20-25 95, impurities of iron, aluminum, niobium, tin, carbon, titanium and others in the amount of no more than 6 95 (impurities are traces of use in the production of scrap ligature and wastes of zirconium alloys, impurities in manganese and reactions with crucible or lining material).

Лігатура виробляється у вигляді катаної стрічки, злитків, кусків та дрібної фракції або порошку.Ligature is produced in the form of rolled tape, ingots, pieces and fine fraction or powder.

Дрібна фракція та порошок зберігається в тарі, заповненій інертним газом з метою усунення її окислення та азотування. Відомі різні лігатури для модифікуванні металів при виробництві литва. Недоліком цих лігатур є те, що вони використовуються виключно для модифікації тільки одного металу або його сплаву і не має можливості їх застосування в виробництві литва з інших металів або сплавів. В зв'язку з цим виникає нераціональне використання виробничої та складської площі (необхідність зберігання різних матеріалів), для різних металів або сплавів використовується різна масова кількість лігатури, яка йде на модифікацію, крім лігатур використовуються феросплави (при литві сталей та чавунів), розкислювачі (при литві мідних сплавів) або дегазери (при литві алюмінію). Задача корисної моделі - лігатура, яка підходить для модифікування металів і сплавів (при виготовлені литва) які в переважної більшості використовуються в промисловості (сплави заліза, міді, алюмінію та магнію) з метою зменшення або виключення використання феросплавів (при литві сталей і чавунів), фосфористої міді або інших розкислювачів (при литві сплавів міді), лігатур рідкоземельних металів (при виробництві легованих сталей), дегазерів (при литві алюмінію та магнію), зменшення браку за рахунок зменшення в'язкості розплаву металу, легкості металообробки виготовлених деталей за рахунок різкого зменшення зерну кристалічної решітки метала в результаті глибокого розкислення модифікування та деазотування.The fine fraction and powder is stored in a container filled with inert gas in order to eliminate its oxidation and nitriding. Various ligatures are known for modifying metals in the production of castings. The disadvantage of these ligatures is that they are used exclusively for the modification of only one metal or its alloy and it is not possible to use them in the production of castings from other metals or alloys. In connection with this, there is an irrational use of production and warehouse space (the need to store different materials), different mass amounts of ligatures are used for different metals or alloys, which go to modification, in addition to ligatures, ferroalloys are used (for casting steels and cast irons), deoxidizers ( when casting copper alloys) or degasser (when casting aluminum). The task of a useful model is a ligature that is suitable for modifying metals and alloys (when casting is made) that are mostly used in industry (iron, copper, aluminum and magnesium alloys) in order to reduce or eliminate the use of ferroalloys (when casting steels and cast irons), of phosphorous copper or other deoxidizers (when casting copper alloys), ligatures of rare earth metals (when producing alloy steels), degassers (when casting aluminum and magnesium), reduction of scrap due to reduction of viscosity of the metal melt, ease of metal processing of manufactured parts due to a sharp reduction grain of the crystal lattice of the metal as a result of deep deoxidation modification and denitrification.

Поставлена задача вирішується наступним хімічним складом, властивостями та технологією виробництва лігатури - хімічний склад - 271-74-79 95, Мп-20-25 95, домішки - АЇ, Еє, С, 5, 51, М, МБ,The task is solved by the following chemical composition, properties and production technology of the ligature - chemical composition - 271-74-79 95, MP-20-25 95, impurities - AI, Ee, C, 5, 51, M, MB,

Зо Зп, Ті, Та, в сумі не більш 6 95. Лігатура, евтектична температура плавлення 1100-1200 "С, виготовляється у вигляді катаної стрічки, дроту, злитків; дрібної фракції або порошку. Кількість домішок залежить від того, які застосовувались шихтові матеріали -(Бе, МБ, 5п), якщо були використані відходи або брухт цирконієвих сплавів, які застосовуються в атомній промисловості, (А, Ее, С, 5, 5і, Ті) - з матеріалу тигля, рлюсу або футерівці, (Ре, С, 5, 5і, М) - з марганцю або його сполук (при відновленні),(5, М)-3 недостатній кількості інертного газу в печі або попадання повітря в піч. При наявності вищевказаних домішок отримана лігатура є крихка та не піддається прокатці і виготовляється тільки у вигляді злитків, дрібної фракції та порошку, лігатура виготовлена з чистих металів або відновленням із чистих хімічних сполук є м'якою, легко катається та виготовляється у будь-якому вигляді крім порошку (стрічка, дріт, злитки або дрібна різана фракція). Технологія виробництва лігатури (приклади) 1) Сплавлення марганцю з цирконієм (брухтом, відходами сплавів або з губчатим металом)- в тигель завантажують шихту в наступному співвідношенні - марганець 100 95, флюс (ГіБЕ-64 95,From Zp, Ti, Ta, in total no more than 6 95. Ligature, eutectic melting point 1100-1200 "C, is produced in the form of rolled tape, wire, ingots; fine fraction or powder. The amount of impurities depends on what charge materials were used - (Be, MB, 5p), if waste or scrap of zirconium alloys used in the nuclear industry were used, (А, Эе, С, 5, 5и, Ти) - from the material of the crucible, crucible or liner, (Ре, С , 5, 5i, M) - from manganese or its compounds (during reduction), (5, M)-3 insufficient amount of inert gas in the furnace or air entering the furnace. In the presence of the above-mentioned impurities, the resulting ligature is fragile and cannot be rolled and manufactured only in the form of ingots, small fraction and powder, ligature made of pure metals or reduction from pure chemical compounds is soft, easy to roll and manufactured in any form except powder (strip, wire, ingots or small cut fraction). Ligature production technology (examples) 1 ) Fusion of manganese with zirconium (scrap, alloy waste or sponge metal) - charge is loaded into the crucible in the following ratio - manganese 100 95, flux (GiBE-64 95,

Маг2-20 95, Саг2-10 95, КЕ-6 95)-10 9о(від кількості марганцю) далі пускають аргон для витиснення повітря з печі, після чого включають піч та розплавляють весь марганець, далі шихту перегрівають до 1400 "С і подають цирконій дрібними частками по 10-15 95 з витримкою по 8-10 хвилин при цьому температуру піддержують 1400 "С, наступну партію подають після повного розплавлення, отриману лігатуру зливають у графітові виливниці в течії аргону. 2) Одночасне відновлення хімічних сполук марганцю та цирконію. В тигель завантажують шихту наступного складу - калій гексафторцирконат-або 4-фторид цирконію(в розрахунку на весь цирконій), марганцю фторид (в розрахунку на 80 95 марганцю), марганцю хлорид (в розрахунку на 20 95 марганцю), магнію фторид (595 від маси очікуваної лігатури) та літію фторид (5 95 від маси очікуваної лігатури), далі в піч подається аргон для витиснення повітря та включають піч, після розплавлення шихти, температуру піднімають до 900-950 С та водять магнієву крупку в кількості 10-11 95 від маси очікуваної лігатури та кальцій в кількості 22-25 9о від маси очікуваної лігатури.Mag2-20 95, Sag2-10 95, KE-6 95)-10 9o (depending on the amount of manganese) then argon is blown in to expel air from the furnace, after which the furnace is turned on and all the manganese is melted, then the charge is overheated to 1400 "C and served zirconium in small particles of 10-15 95 with a holding time of 8-10 minutes, while the temperature is maintained at 1400 "С, the next batch is served after complete melting, the resulting ligature is poured into graphite molds in a stream of argon. 2) Simultaneous recovery of chemical compounds of manganese and zirconium. A charge of the following composition is loaded into the crucible - potassium hexafluorozirconate or zirconium 4-fluoride (based on all zirconium), manganese fluoride (based on 80 95 manganese), manganese chloride (based on 20 95 manganese), magnesium fluoride (595 from mass of the expected ligature) and lithium fluoride (5 95 from the mass of the expected ligature), then argon is supplied to the furnace to expel air and turn on the furnace, after melting the charge, the temperature is raised to 900-950 C and magnesium grain in the amount of 10-11 95 from weight of the expected ligature and calcium in the amount of 22-25 9o from the weight of the expected ligature.

Після початку реакції відновлення температуру підіймають до 1300-1400 "С з витримкою 10- 15 хвилин з перемішуванням, до повного відновлення, потім отриману лігатуру зливають як у прикладі технології в пункті 1. 3) Отримання одночасним відновленням марганцю та цирконію в частковій присутності бо металів (марганцю тахабо цирконію).After the start of the reduction reaction, the temperature is raised to 1300-1400 "С with a waiting time of 10-15 minutes with stirring, until complete recovery, then the resulting ligature is drained as in the technology example in point 1. 3) Obtaining by simultaneous reduction of manganese and zirconium in the partial presence of bo metals (manganese or zirconium).

В тигель завантажують шихту наступного складу - марганець фторид (з розрахунку х25 95 по марганцю), марганець хлорид (з розрахунку (100-(хї25))956 по марганцю), калію гексафторцирконат або 4-фторид цирконію(з розрахунку (100-у) 95 по цирконію), магнію фторид (590 від маси очікуваної лігатури), літію фторид (590 від маси очікуваної лігатури), кальцію фторид (10 95 від маси очікуваної лігатури), далі в піч подається аргон для витиснення повітря та включають піч, після розплавлення солей металів температуру підіймають до 1000-1050 7 та водять металевий кальцій (при кількості солей марганцю не більш 30 95 від загального марганцю), в розрахунку на відновлення марганцю та цирконію, якщо кількість солей марганцю більш 30 95 (в розрахунку на загальний марганець), при цьому на відновлення йде частково магній (з розрахунку заміни 30 9о кальцію), далі процес йде як і в прикладі технології в пункті 2.A charge of the following composition is loaded into the crucible: manganese fluoride (based on x25 95 per manganese), manganese chloride (based on (100-(x25))956 per manganese), potassium hexafluorozirconate or zirconium 4-fluoride (based on (100) 95 per zirconium), magnesium fluoride (590 from the weight of the expected ligature), lithium fluoride (590 from the weight of the expected ligature), calcium fluoride (10 95 from the weight of the expected ligature), then argon is fed into the furnace to expel air and the furnace is turned on, after melting metal salts, the temperature is raised to 1000-1050 7 and metallic calcium is added (when the amount of manganese salts is no more than 30 95 of the total manganese), calculated on the reduction of manganese and zirconium, if the amount of manganese salts is more than 30 95 (calculated on the total manganese), at the same time, magnesium is partly used for recovery (based on the replacement of 30 9o calcium), then the process proceeds as in the technology example in point 2.

Отримана лігатура по вказаних прикладах після твердіння дробиться або катається в стрічку або дріт потрібного розміру.The obtained ligature according to the specified examples, after hardening, is crushed or rolled into a tape or wire of the required size.

Примітка - при відновлені марганцю та цирконію можливо користатись гексафторцирконатом марганцю замість частини солей марганцю та цирконію, метали відновники йдуть на 10-15 95 більш стехіометрії, х та у в прикладі технології по пункту З - кількість в відсотках металевих марганцю та цирконію (х та у менш 50 об), при плавці можливо використовувати електрошлаковий, індукційний або інші методи підігріву шихтових матеріалів крім дугового.Note - when manganese and zirconium are reduced, it is possible to use manganese hexafluorozirconate instead of a part of manganese and zirconium salts, the reducing metals are 10-15 95 more stoichiometric, x and y in the example of the technology according to point C - the amount in percent of metallic manganese and zirconium (x and y less than 50 rpm), during melting it is possible to use electroslag, induction or other methods of heating charge materials except arc heating.

Використана інформація 1. Теорія і технологія виробництва феросплавів Гайсік М.І. видавництво МеталлургияUsed information 1. Theory and technology of production of ferroalloys Haysik M.I. Metallurgy publishing house

М.1988 рік. 2. Хімія фтористих сполук цирконію та гафнію Годнєва М.М. видавництво Наука Ленінград 1971 рік. 3. Патент СРСР Мо 443085 від 26.03.1973.M. 1988 year. 2. Chemistry of fluoride compounds of zirconium and hafnium Godneva M.M. publishing house Nauka Leningrad 1971. 3. USSR Patent No. 443085 dated March 26, 1973.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA A ligature for modifying various metals and alloys, which is distinguished by the fact that it contains zirconium, manganese and impurities (iron, aluminum, niobium, tin, carbon, titanium, etc.) as the main chemical components and has a melting point of 1100-1200 " C, ligature is produced in the form of rolled tape, wire, ingots, pieces, fine fraction and powder, with the following ratio of components, mass 9: zirconium (2p) 74-79, manganese (Mp) 20-25, impurities - up to 100.