Шихта для твердофазного азотирования

 

Изобретение относится к области черной металлургии ,в частности, к производству ферросплавов для микролегирования стали одновременно ванадием и азотом. Целью изобретения является повышение производительности процесса твердофазного насыщения шихты азотом. Шихта содержит, мас.%: марганцевый ферросплав 1-30, измельченная древесина 0,1-3,0, феррованадий остальное, а в качестве марганцевого ферросплава используют среднеуглеродистый ферромарганец. При применении данной шихты производительность процесса твердофазного насыщения азотом возрастает в 1,3-1,8 раза. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (П С 22 С 35/00

ВСЕСОЮЗНАЯ

МТЕНТМО- ТЕХИНЧЕСКАЛ

Е: 1БЛИО ГЕКА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ШИХТА ДЛЯ ТВЕРДОФАЗВОГО АЗОТИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству ферросплавов для микролегирования стали одновременно ванадием и азотом. Целью Изобретения является повыше»»ие производительности процесса твердофазного насыщения шихты азотом ° Шихта содержит, мас.Ж: марганцевьп» ферросплав 1 — 30, измельченная древесина О, 1-3,0, феррованадий остальное, а в качестве марганцевого ферросплава используют среднеуглеродисть»й ферромарганец. При применении данной »нихты производительность процесса твердофазного насыщения азотом возрастает в 1,3-1,8 ,раза. 1 з,п. ф-лы, 2 табл.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4290433/23-02 (22) 27.07.87 (46) 30.07,89. Бюл. 9 28 (71) Институт черной металлургии, Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов и Запорожский завод ферросплавов (72} В.А.Вихлевщук, В.М,Черногрицкий, В.Ф.Поляков, Н.К.Матюшенко, В.Д.Белан, В.А.Саранкин, В.А,Гаврилов, Г.С.Андрюхин, К.Х.Магометов, И.И,Есипенко, И.Б.Качаловский и И.М.Кондрат (53) 669.168 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 369148, кл. С 21 С 7/00, 1969.

Производство феррованадия азотированного и марганца металлического азотированного в цехе Р 3 ТИ 144-Ф-38-83. Технологическая инструкция.

Запорожский завод ферросплавов, Запорожье, 1983.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству ферросплавов для микролегирования стали одновременно ванадием и азотом.

Цель изобретения — повышение производительности процесса твердофаз° ного насыщения шихты азотом.

Предлагаемая шихта для твердофазного азотирования содержит марганцевый ферросплав, измельченную древесину и феррованадий при следующем соотношении компонентов, мас.Е:

ÄÄSUÄÄ 1497257 А1

Марганцевьп» ферросплав 1-30

Измельченная древесина О, 1-3

Феррованадий Остальное а в качестве марга»»цевого ферросплава используют среднеуглеродистьпЪ ферромарганец.

При температурах азотирования из древесины удаляются газообразные и жидкие вещества, образуя поры, через которые азот глубоко проникает в объем шихты. Увеличение поверхности

1497257 контакта ферросплавов шихты с азотом особенно н глубинных слоях повышает производительность процесса азотиронания. Повышению производительности процесса азотиронания способствует также наличие н составе шихты марганцевого ферросплава вследствие более высокой скорости образования нитрпдон марганца по сравнению с нитридами ванадия.

Нижние пределы содержаний марганцевого ферросплава (1%) и измельченной древесины (0,1%) приняты от значений, при которых начинается влияние компонентов на повышение l0

15 ние производительности азотирования резко снижается °

Верхний предел содержания марганцевого ферросплава (30%) ограничен .величиной, при которой использование готового азотированного ферросплава становится нецелесообразным из-за низкого содержания ванадия в нем.

Опытные партии шихты данного сос.. тана изготовили из предварительно измельченных до фракции менее 1 мм. ферронанадия марки ФВд35 и среднеуг- 35 леродистого фурромарганца марки

ФМп1,5. В качестве иэмельченньй древесины испольэовали древесную стружку и древесную муку. Предварительно смешанную шихту предлагаемого . 40 состава помещали н лотках в герметичную нагревательную печь.

После удаления воздуха из пространства печи и заполнения ее азотом о печь нагревали до 1200 С и выдержи- 45 вали шихту при данной температуре до окончания процесса твердофазного азотирования.

Для сравнения подвергали твердофазному азотированию по такому же режиму известную шихту, состоящую из ферронанадия. Производительность процесса тнердофазного насьпцения азотом шихты оценивали как отношение полученного содержания азота в гото- 55 вом материале к длительности периода выдержки шихты, н течение которого происходит твердофазное азотирование. производительности процесса твердофаэного азотиронания.

Верхний предел содержания измельченной древесины ограничен зна- 20 чением (3%), при превышении которого влияние этого компонента на поньппеСоставы испытанных шихт приведены в табл,1, а результаты процесса их твердофазного азотирования — в табл.2, Приведенные в табл.2 данные показывают, что при использовании шихты предлагаемого состава взамен известной производительность процесса твердофаэного насыщения ее азотом возрастает в 1,3-1,8 раза.

Полезность использования предлагаемой шихты после азотирования для комплексного микролегиронания стали

20Г2АФпс, содержащей 0,015-0,025% азота и 0,07-0,12% ванадия определена в результате лабораторных исследований. Установлено, что при производстве азотированного феррованадия по ТИ 144-Ф-38-83 затруднено достижение требуемого дпя комплексного микролегиронания стали отношения содержания ванадия к азоту в спеках (не более 5,3). Поэтому при использовании аэотированного феррованадия с получаемым на практике отношением содержания ванадия к азоту в пределах 7-10 для обеспечения заданного -c содержания азота в стали требуется применение дополнительных присадок (2-4 кг/т) азотированного марганца.

Это приводит к повышенному расходу азотированных ферросплавов и усложняет процесс микролегиронания стали.

Использование предлагаемой шихты позволяет получить азотированный материал с отношением ванадия к азоту не более 5,3, что обеспечивает выплавку стали 20Г2АФпс без дополнительных присадок аэотированного марганца. Дополнительное содержание марганцевого ферросплава в предложенной шихте также полезно, так как позволяет уменьшить расход ферромарганца или силикомарганца для легирования стали в эквивалентных по чистому марганцу количествах.

Предлагаемая шихта используется н ниде спеков после твердофазного азотирования.

Содержание азота в спеках из данной шихты определяется химическим способом по отношению к общей массе всех компонентов в пробах готового материала после азотирования.

Повышение производительности процесса насыщения азотом шихты

Т а б л и ц а 1

Садка

Шихта

Массовая доля компонентов, Ж

Феррованадий

ИзмельченСреднеуглеродистый ферромарганец ная древесина

2

4

6

0,1

1,2

0,3

3,0

0,03

3,7

Нет

Остальное

Предлагаемая

30

0 5

Нет

Il

It

Il

tt

Запредельный состав

Известная

5 149725 предлагаемого состава по сравнению с азотированием только одного феррованадия достигается за счет увеличения поглощения азота как феррова5 надием, так и марганцевым ферросплавом. Это обеспечивается вследствие того, что азот глубоко проникает в объем шихты предлагаемого состава через поры, образующиеся в местах расположения измельченной древесины .

Поэтому в глубинных слоях предлагаемой шихты достигается более высокое содержание нитридов, ванадия и азо.та, чем в .аналогичных слоях шихты только одного феррованадия. Кроме этого, при вводе марганцевого ферросплава увеличивается содержание нитридообразующих элементов (ванадия, марганца) .и уменьшается содержание 20 железа в составе шихты, что обеспечивает дополнительное повышение содержания азота во всех слоях спека. С учетом этого средневзвешенное содержание нитридов ванадия 25 и марганца, а следовательно, и азота в спеках из шихты предложенного состава получается более высоким, чем в известной шихте, состоящей только из одного феррованадия. 30

Использование в качестве марганцевого ферросплава среднеуглеродистого ферромарганца, обеспечивает высокую интенсивность поглощения газообразного азота в процессе

35 вакуум-термическ ог о аз отирования

7 6 шихты. Применение углеродистого ферромарганца или силикомарганца для этих целей не может бЪ|ть pekoмендовано из-за повышенных содержаний углерода и кремния, препятствующих процессу азотирования шихты. Низкокремнистый ферромарганец обеспечивает такую же интенсивность аэотирования шихты, что и среднеуглеродистый. Однако низкокремнистый ферромарганец более дефицитен и дорог, чем среднеуглеродистый. Поэтому использование низкокремнистого ферромарганца в составе предлагаемой шнхты экономически нецелесообразно.

Формула изобретения

1. Шихта для твердофазного азотирования, содержащая феррованадий, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности процесса, она дополнительно содержит марганцевый ферросплав и измельченную древесину при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Марганцевый ферросплав 1-30

Измельченная древесина О, 1-3

Феррованадий Остальное

2. Шихта по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в качестве марганцевого ферросплава используют среднеуглеродистый ферромарганец.

1497257

Таблица 2

Садка

Длительность

Содержание азота

Производительность выдержки, ч в готовом материале, Ж

Составитель К.Сорокин

Техред А.Кравчук Корректор С Лекмар

Редактор M. Недолуженко

Заказ 4410/31 Тираж 576 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Рауйская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина, 101

1 9

2 8,3

3 7,0

4 9

5 11

6 10,5

7 12

7,2

6,9

7,3

6,8

7,0

6,5

6,7 процесса насьп е ния азотом, 7 N/÷

0,80

0,83

1,04

0,75

0,64

0,62

0,56