Смесь для легирования и модифицирования стали

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при выплавке стали. Цель изобретения - снижение усадочной пористости стали, повышение ее трещиноустойчивости и прочности при циклическом контактно-ударном ее нагружении. Предложенная смесь для легирования и модифицирования стали содержит, мас.%: AL 5-20

ванадиевый шлак 10-30

кокс 5-10

ферросилиций 5-10

окислы редкоземельных металлов цериевой группы 2-10 и известняк - остальное. Дополнительный ввод в состав смеси для легирования окислов РЗМ позволил при обработке стали 120 Г 10 ФЛ снизить усадочную пористость в 2,3-3,5 раза , исключить трещинообразование и повысить циклическую прочность в 1,06-1,17 раза. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ, РЕСГ1УБЛИН (51 ) 5 С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ- И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 4243944/23-02 (22) 19.03.87 (46) 28.02.90.- Вюл. У 8 (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов и Производственное обьединенне

"Павлодарский тракторный завод им. В.И.Ленина" (72) В.Ф.Кислицин, Э.Я.Сидельковский, В.А.Морохин, Я.И. Гельбштейн, А.М.Руденко, Е.Е.Симаков, Б.Д.Соло-. вьев, В.Н,Канторович и А.А.Овсянников (53) 669.15-198 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 460301, кл. С 21 С 5/54, 1 975.

Авторское свидетельство. СССР

У 1266877, кл. С 21 С 7/00, 1984. (54) СМЕСЬ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ СТАЛИ

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов смесей для легирования стали.

Цель изобретения — снижение усадочной пористости стали, повышение ее трещиноустойчивости и прочности при циклическом контактно-ударном ее нагружении.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в предложенной смеси обусловлен следующим.

Содержание алюминия ниже 5 мас.Х не обеспечивает снижение НВ в стали усадочной пористости и высокую сте-. пень извлечения ванадия, высокое содержание алюминия (более 20 мас.Ж) вызывает образование оксицных остроÄÄBUÄÄ 1546587

2 (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при выплавке стали. Цель изобретения— снижение усадочной пористости стали, повьппение ее трещиноустойчивости и прочности при циклическом контактноударном ее нагружении. Предложенная смесь для легирования и модифицирования стали содержит, мас,Ж: Al 5"20; ванадиевый шпак 10-30; кокс 5-10; ферросилиций 5-10; окислы редкоземельных металлов цериевой группы

2-1 О и известняк — остальное. Дополнительный ввод в состав смеси для легирования окислов РЗМ позволил прн обработке стали 1 20Г10ФЛ снизить усадочную пористость в 2,3-3,5 раза, исключить трещинообразование и повысить ц .лическую прочность в

1, 06-1,17 раза, 2 табл. фйИйь угольных включений в металле, что д снижает плотность стали, увеличивает @ ь трещинооб разов ание, ФЪ

Низкое содержание в смеси ванадие- вого шлака или металлопродукта (ниже 10 мас. Х) увеличивает необходи- а ) мое количество присаживаемой смеси и ухудшает условия шлакообразования, а следовательно, и эффект легирования. Высокое содержание (более

30 мас.Х) ныньвает паныненную панс- емь ленность металла, так как на единицу ванадийсодержащего материала приходится недостаточное количество восстановителей, что увеличивает безвозвратные потери ванадия. Кроме того, при кристаллизации стали появляется

1546507 возможность образования в междуветвиях дендритов эвтектических карбидов ванадия. Вследствие этого, снижаются показатели трещиноустойчивости.

Содержание кокса ниже 5 мас.% не

5 обеспечивает образование защитной атмосферы при обработке стали в ковше и стабилизации содержания углерода в металле, а более )О мас.%. влечет излишнее науглероживание металла и образование избыточной карбидной фазы, а также ухудшает условия модифицирования за счет снижения активности азота, растворенног0 в стали, что влияет на дисперсность дендритной структуры.

Содержание ферросилиция ниже

5 мас.% не обеспечивает необходимый уровень раскисленности металла, что связано с увеличением количества литейных дефектов в стали, а содержание его более 10 мас.% вызывает повышение концентрации кремния в металле, т.е. снижение вязкости и эксплуатационных характеристик стали.

В качестве модификатора выступают окислы и редкоземельные металлы (РЗМ), восстановленные из окислов.

Нижний и верхний пределы содержания окислов РЗМ в смеси выбраны из необходимости достижения достаточного эффекта модифицирования с целью повышения дисперсности дендритной структуры, снижения количества неметаллических включений, их глобуляризации, получение высокой плотности металла и увеличения уровня эксплуатационных характеристик стали.

Комплексное введение в виде смеси алюминия, углеродсодержащего вещества, кремнийсодержащего сплава, ванадийсодержащего материала и окислов РЗМ с известью позволяет в микрообъемах получить восстановленные

РЗМ и их окислы и ванадий в сочетании с высокоосновныч шлаком, что положительно воздействует на жидкий металл эа счет образования жидкого модификатора РЗМ и их окислов и равномерного распределения его в расплаве. Зто обеспечивает равномерность структуры, ее измельчение.

В конечном счете позволяет получить повышенные технологические и эксплуа55 тационные характеристики металла, Известная и предложенная смеси изготовлялись методом смешения компонентов: алюминий (марка АВ-91 ГОСТ 295-79) в виде мелких кусков (стружки) фракцией не более 20 мм или порошка; ванадиевый шлак (ТУ 14-11-223-86), мас.%: пятиокись ванадия 17,9, окислы железа 32, окислы кремния 17, окислы марганца 10 остальное окислы титана, хрома, кальция, алюминия, фракция не более 50 мм; кокс (ГОСТ 3340-71) молотый или дробленый, фракция не более 20 мм; ферросилиций 75% (ГОСТ 1415-78) дробленый, фракция не более 20 мм; ферросилиций с барием (ТУ 1.4-5-160-84 Еф3) дробленый, фракция не более 20 мм;

Окислы РЗМ цериевой группы (ЦеОК-2 ТУ 48-4-320-74), мас.%: окислы РЗМ 98, содержание СеО . — основа, Еа О q 5, Рг Оз 15, Nd<0> 3-5, фракция не более 2 мм; известняк (ОСТ 1463-80), фракция не более 20 мм.

Составы известной и предложенной смеси (по вариантам), а также технологические и эксплуатационные характеристики стали 120Г1 ОФЛ, обработанной этими смесями, приведены в табл. 1 и 2.

Дисперсность дендритной структуры (ДДС) определялась путем подсчета количества осей, приходящихся на единицу длины, равную 10 мм {одно поле зрения). Подсчет производился на микроскопе МБС-2 (увеличение < 20) в

30 молях зрения посредством суммирования числа пересечений осей дендритов с заранее нанесенными параллельными рисками.

Загрязненность металла неметаллическими включениями (Х) — металлографический контроль неметаллических включений осуществлялся по ГОСТ

1778-70.

Зона усадочной пористости. (l„, ) определялась на технологической пробе диаметром 70 мм путем замера площади зоны пористого металла. Фяо п р

= — — . 100, где S „ор — площадь зоны проб

ПОРИСТОГО МЕтаЛЛа, Б дроб — ПЛОЩаДЬ технологической пробы (6 70 мм).

Площадь зоны определялась путем просвечивания образца на рентгеновской установке, Трещиноустойчивость определялась на комплексной пробе для определения

- 1546507

5-?О

10-30

5-10

5-10

2-10

Остальное

Таблица 1

Смесь для легировання

Алонии

Кокс

Ваиадие вый ans

Ферросилиций

Иввестиях Крнолнт Окислы

Окислы

РЗИ цериевой группы

7 5 12,5"

Остальное 6,0 6,0

Иввестиая

Предлоненная

l2>5

40,0

1 (иияиий предел)

2 (оптимальное содернание)

3 (верхний предел)

4 (окислы РЗИ на нивлем уровне) 5 ° 0

10,0

20,0

За,о

5 0 5 ° О 2,0

l 2,5

ZO,0

7,5 7,5 6,0

1О,0 10,0 10,0

7,5

lZ,5

20,0

7,5 в

2,0.

5 (охислы РЗМ иа верхнем пределе) l2,5

20,0

7,5 7,5 10,0 литейных свойств сплавов по образованию трещин.

Упрочнение при циклическом контактно-ударном Йагружении (ДН) проводилось на копре ДСВО-150 (2,3), используемом при многократно-ударном нагружении (испытания на расклепываемость). Энергия разового удара

15 дЖ, частота удара 7,5 1/с, база испытаний 10 циклов. 3а критерий расклепываемости принималось изменение длины рабочей части образцов в,процессе испытаний, фиксируемое после определенного числа циклов с помощью микрометра (ДН) .

Как следует из табл,. 1и2,,дополнительный ввод в состав модифицирующей и легирующей смеси окислов

Р3М цериевой группы позволил при обработке стали 120Г10ФЛ снизить усадочную пористость в 2,3 — 3,5 раза, исключить образование трещин и повысить циклическую прочность в 1,061,17 раза.

"Ферросилиций с барием (22 Ва ) Формула и з обретения

Смесь для легирования и модифицирования стали, содержащая алюминий, 5 ванадиевый шлак, кокс, ферросилиций и известняк, о т л и ч а ю m а я Ь я тем, что, с целью снижения усадочной пористости стали, повышения ее трещиноустойчивости и прочности при циклическом контактно-ударном ее нагружении, смесь содержит окислы редкоземельных металлов цериевой группы при следующем содержании компонентов, мас. :

Алюминий

Ванадиевый шлак

Кокс

20 Ферросилиций

Окислы редкоземельных металлов цериевой rруппы

Известняк

Содерхаиие компонентов, мас.X

1 546507

Таблица 2

Дисперсность дендритной структуры

Загрязненность меЬН5. (1 0 циклов ), мкм

Плотона

Смесь для легирования санос ть г/см очой (ДДС) орисости, apI ство трещин, щт ями, х 10

230

240 7 662 43

4,1

Известная

Предложенная

4,3

270

Нет

2,00

1,95

255

5,6 и

1,90

1,98

5,3

5,3

250

1,90

Составитель Н. Косторной

ТехредА.Кравчук Корректор О. Кравцова

Редактор Т. Лазоренко

Заказ 57 Тираж 489 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина, 101 талла неметаллическими включени7,720 18

7,735 13

7,747 12

7,727 17

7,746 13

Трещиноустойчивость количе