Смесь для обработки железоуглеродистых расплавов
1. СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ РАСПЛАВОВ, содержащая магниевый шлак, отличающаяся тем, что, с целью повышения механических свойств чугуна и стали, она дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мае.%: Титан0,2-45,0 Магниевый шпак Остальное 2. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что магниевый шлак имеет следующий состав, мас.%: 3-45 Магний 0,1-9,0 Алюминий 0,1-10,0 Марганец 0,1-5,0 Кремний 0,01-0,50 РЗМ 1,0-25,0 Окись магния 10-25 Хлористый магний 0,05-5,00 Фтористый кальций 2,0-15,0 Хлористый натрий Остальное Хлористый калий
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК ае пи
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
0CVjQPPCT8EHHblA КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3598292/22-02 (22) 02.06.83 .(46) 23.07.84. Бюл. N - 27 (72) М.Л. Рудницкий, С.И. Глухих, Д.С. Абрамов, А.Д. Столбова, Л.С. Рудницкий, И.Н. Зигало, Н.Г. Шалахи»», И.А. Баранник, В.В ° Агалаков, В.В. Башкатов и А.И. Матузко (71) Березниковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института титана, Днепропетровский металлургический институт и
Березниковский титано-магниевый комбинат (53) 621.745.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Р 836112, кл. С 21 С 1/00, 1981.
2. Авторское свидетельство по заявке N 3437094/22-02, кл. С 21 С 1/00, 1982. з»бп С 21 С 1/00 С 21 С 7/00 (54) (57) 1. СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ РАСПЛАВОВ, содержащая магниевый шпак, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения механических свойств чугуна и стали, она дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.7:
Титан 0,2-45,0
Магниевый шпак Остальное
2. Смесь по п. 1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что магниевый шлак имеет следующий состав, мас.7:
Магний 3-45
Алюминий 0,1-9,0
Марганец О, 1-10,0
Кремний О, 1-5,0
РЗМ О, 01-0, 50
Окись магния 1,0-25 0
Хлористый магний 10-25
Фтористый кальций 0,05-5,00
Хлористый натрий 2,0-15,0
Хпористый» калий Остальное
1 1104
Изобретение относится к металлур= гии, в частности к смесям для обработки железоуглеродистых расплавов чугуна и стали.
Известна рафинирующе-модифицирующая смесь для обработки жидкого чугуна, содержащая карбид кальция 0,510%, углерод 0,05-10% и металл-восстановитель, введенный магниевым шпаком, содержащим окислы и галоиды магния 1О и щелочных металлов 80"95,5%. При
: этом магниевый шпак имеет следующий состав, мас.%:
Окись магния 0,2-80
Хлористый магний 0,5-20
Хлористый натрий 1,0-5,0
Хлористый калий 0 5-20
Фтористый кальций 3,0-10
Магний 5,0-50
Алюминий 0,05-3,0 рр
Марганец 0,01-2, О
Преимущества данной смеси - вы.сокая степень десульфурации, использование отвальных магниевых шпаков, что наряду со снижением стоимости смеси и в целом обработки жидкого чугуна имеет большое народнохозяйственное значение в части вовлечения в баланс страны дополнительного количества дефицитного металлического магния (11.
Однако данная смесь имеет ряд недостатков, а именно повьппенную опасность при работе со смесью на всех стадиях (от приготовления до исполь35 зования) вследствие протекания сильно экзотермичных реакций с атмосферными парами воды, большое количество неметаллических включений, что снижает эксплуатационные свойства чугуна, невозможность применения для обработки стали, как вследствие науглерожи« вани» расплава, так и в силу больmoro угара и пироэффекта особенно при высоком содержании металла-вос$$ становителя.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и получаемому результату является смесь для обработки чугуна, которая содержит 0,1.—
12,0% кремния, 0,05-3,5% РЗМ и магниевый шлак — остальное. При этом магниевый шлак имеет состав, мас.%:
Магний 30-60
Алюминий 2,0-10, О
Оки ь магния 0,1-20
Хлористьп» магний 2, 0-10
Фторис тый кальций О, 5-6, О
Хлористый натрий О, 5-5, О
Хлористый калий Остальное
Обработка расплавленного чугуна известной смесью позволяет улучшить эксплуатационные свойства и условия труда, повысить безопасность изготовления и транспортировки смеси (2) .
Недостатком известной смеси являются невозможность ее использования для обработки стали из-за большого пироэффекта, а следовательно; низкой степени использования компонентов смеси, а также невозможность достижения требуемых механических свойств.
Цель изобретения — повьппенж механических свойств.
Поставленная цель достигается тем, что смесь для обработки железоуглеродистых расплавов, содержащая магниевый шлак, дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:
»»»тан 0,2-45,0
Магниевый шлак Остальное
При этом магниевый шлак имеет следующий состав, мас.%: .
Магний 3-45
Алюминий 0,1-9,0
Марганец О, 1-10, О
Кремний 0,1-5 0
РЗМ 0,01-0,50
Окись магния 1,0-25,0
Хлористый магний 10-25
Фтористый кальций 0,05-5,00
Хлористый натрий 2, 0-15,0
Хлористый калий Остальное
Введение в состав смеси титана позволяет регулировать форму, количество и распределение графитовых включений (для серых и отбеленных чугунов) упрочнить матрицу, управлять механическими свойствами, достигая требуемого их сочетания в чугунах и сталях различного назначения и химического состава, что в конечном итоге способствует повышению механических свойств железоуглеродистых расплавов и отливок из них, Наличие в составе смеси магниевого шлака, содержащего металлический магний, хлориды и фториды шелочных и щелочноземельных металлов, обеспечивает придание смеси не только десульфурирующих, раскислительных и модифицирующих свойств, а при наличии в смеси титана — достижение сочетания требуемых механических свойств с
В то же время металлический магний и окись магния являются физико1104160
ЗО
Полученные смеси испытывали для обработки железоуглеродистых расплавов, состав которых приведен в табл.2
Результаты испытаний смеси в серии опытных плавок приведены в табл. 3.
Они показывают, что применение предлагаемых составов смесей позволяет эффективно осуществлять обработку чугуна и стали повысить их каче<.:и( химической защитой титана, что способствует повышению стабильности и полноты его усвоения. Хлориды и фториды щелочных и щелочно-земельных металлов пассивируют титан и магний, способствуя повышению их усвоения, но также способствует и образованию жидко-текучего шлака, который защищает зеркало металла от охлаждения и окисления. Смесь с низким содержанием О титана рекомендуется использовать для десульфурации и мпдифицирования чугу на, титан и титансодержащие включения при этом являются активными центрами графитызации и способствуют измельчению зерна металлической матрицы. Смеси с высоким содержанием титана рекомендуется примененять для технологических присадок и для микролегирования сталей. Наряду с этим достигается десульфурация металла, что повышает его качество и облегчает доводку.
При содержании титана больше
45 мас.7. а магниевого шлака в смеси меньше 55 мас.7. не обеспечивается пассивация и физико-химическая защита титана, снижается усвоение его расплавом. Кроме того, снижается степень десульфурации металла.
При содержании титана в смеси меньше 0,2 мас.7. несмотря на высокую степень десульфурации расплава снижается графитирующая способность смеси, ухудшаются условия для модифициро- 35 вания за счет снижения числа долгоживущих центров кристаллизации графита.
Пределы содержания металлического магния в шлаке обусловлены назначе- 4О нием применяемых смесей. Так смеси с содержанием металлического магния в шлаке 25-45 мас.7. предназначены в основном для обработки чугуна. Смеси с содержанием металлического маг- 45 ния 3-12 мас.7 используются преимущественно для обработки стали. Смеси .промежуточных составов (no содержанию магния и титана) предназначены для обработки специальных чугу- 50 нов и отдельных видов стали.
Повышение содержания металлического магния в шлаке более 45 мас.7. резко увеличивает пироэффект привоФ 55 дит к нестабильному усвоению магния, усложняет обработку расплава и в конечном счете затрудняет получение требуемых механических свойств.
При содержании металлического магния в смесях менее 3 мас.X. как показывают проведенные опыты, не обеспечивается необходимая степень десульфурации металла, усложняется процесс
его доводки и снижается необходимое сочетание механических свойств.
Готовят смеси в лабораторных условиях, используя отходы губчатого титана: титан марки ТГ-ТВ (состав,мас.7: железо 2,0; хлор-ион 0,3, азот 0,3 углерод О, 15; титан остальное) в виде отсевов крупностью О, 1-20 мм.
Взвешенную порцию титана загружают в прогретую изложницу либо стальную гильзу (барабан) определенной емкости, а затем заливают предварительно перемешанным магниевым шлаком. Полученный после затвердевания и охлаждения слиток используют для обработки железоуглеродистых расплавов.
В качестве примера приготовлено
3 смеси предлагаемого состава.
Состав смесей.
В стальном тигле шахтной электропечи расплавляли 555, 780 и 1020 г магниевого шлака следующего состава, мас.7.: магний 3 0 алюминий 9,0; марганец О, 1", кремний О, 1; Р3М О, 1; окись-магния 25,0 хлористый магний
25,0; фтористый кальций 5,0," хлористый натрий 15,0, .хлористый калий 17,8. После расплавления перемешивали и при достижении температуры 710 С зали-.
0 вали в прогретую чугунную изложницу в которую предварительно загружали соответственно 460, 230 и 2 г губчатого титана марки ТГ-ТВ в виде отходов крупностью 0,1-20 мм. После затвердевания и охлаждения сквозной насверловкой отбирали пробу на химанализ.
Химический состав смесей приведен в табл.
Для проведения сравнительных испытаний дополнительно приготовлена смесь по известной методике.
S 1104160 Ф
Смесь
Содержание компонентов
Ti Si РЗМ Mg
0,06
4,95
1,65
0,06
0,01
1 Предлагаемая 45
3,91
34,83 О, 08
0,20 .
1,97
22,6
9,98
23,95 4,54
4,98
0,2
0,50
4(Известная) 6,0
45i0
1,76.
6,05
Продолжение табл 1
Содержание компонентов в смеси, мас.X
Смесь
CaF> NaC1 КС1
Mg0
9,79
8,25
2,75
13,75
13,75
Предлагаемая
0,04
20, 51
1,55
13, 55
0,07
21,88
8,48
9,98
2,52
12,97
19,1
2,7
3i3
6,0
10,1
4 (известная) Таблица 2
Содержание компонентов, мас.й
Mn Si S P Сг Ni Ti
Марка стали, 1 чугуна
15ХСНД (полученная)ЛШ-58 0,14
0,90 О 021- О 032 О 7 О 32 О 089О, 029 0,077
Исх.
0,82
0,6 О, 03 0,30 Следы Следы Следы
Лй-58
0,6
3 1
0,5
3,2
1,7 О 03 О 20 О 3 1 4 Следы
СШХН-48 и механические свойства. Так ударная вязкость стали 15ХСНД увелйчилась нс 29,4 отн.Х,износ чугуна марок
ЛШ-58 и СШХН-48 уменьшился в среднем на 10Х предел прочности при изгибе увеличился. в среднем на 4,67.
Табл и ца
1 304160
«С4 ° и Е о v
Х .
N С»
Ж Е л ("Ъ Ф т °
С"Ъ л л.
С4 ч
СО СО
ll
1 л !.со с ! 1
I
Р, л
Woe 1 ь
«о о
1 б ф л о
cd
Р3
1"
Ф о
Ш и
С «»
I I
Ц !»
К1-лев
1
1
I
I I I I !
Ю л
1 Ц (1 х и!
Х!
СС1 ч о!
C) л
1 I
I I
I Ж 1
tf Б I
Ф I х Рм
А 1
Щ Я
С»
<У С
o u
Ch л л
С 1
C l л л о 1 л л 1 а 1 о о
1 1
1
1
1 1 (U
g o ж
QJ « о m
Я Ж о а
Е
4 и
Ю
С3
1 1
С! I д
CO б
1 ж
1 Х
1 R о и х о х и
Zl ж ж о х
И
61
Е» е4
Р !
К
0) Ф х
Х о (U
Ж ж (tj !
С
Ф
Е л
dJ ж
Х
Ф
Р
ы
С» о
1„ о ж
Х
Ф л
1 1
И ж!
I Ф k(1
I Р 1 g I
1 Х 1 9
1 С 1 A l
I 1 1 1
1 5 Zl >I
1- СС! О! > й! 1
I ee — I
I Ж I 1
I RI 1 о Ц!
1 И !С! 1
1 Ф! 21!
1 1
I I
I 1
1 l
1 сО 1
1 л л
I О С
I л л
1
I !
1 !
С 3 С"1 т «
1 I
1
1
I
I I
1 I
1 СЧ
1 а
1
1
1
1
1.
I
1
I
С 1, С ) ч
I I 1
С4»
