Способ получения азотированных лигатур

 

Использование: изобретение относится к металлургии и предназначено для получения сплавов для легирования, раскисления и модифицирования стали, полученных методом СВС. Сущность изобретения: способ заключается в измельчении исходных материалов металлов и(или) сплавов III - VIII групп Периодической системы, введении в измельченный материал основы технологической добавки в виде порошков металлов и(или) сплавов по крайней мере одного компонента, выбранного из группы кальций, магний, барий в количестве 5 - 20 мас.% порошков основы и азотирование в слоях порошков основы и технологической добавки. При этом 5 - 50 мас.% порошков материала технологической добавки вводят в слой порошков основы. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению лигатур, предназначенных для легирования, раскисления и модифицирования сталей. Известен способ получения тугоплавких неорганических соединений, заключающийся в измельчении, брикетировании смеси тугоплавких соединений, например, металлов IV, V групп с последующим азотированием в режиме горения (авт.св. СССР N 255221, кл. G 01 G 1/00, 1967). Указанным способом получают лигатуры, в частности, сплавов хрома, предназначенные для легирования и модифицирования сталей. Азотирование исходных сплавов проводят в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза при давлении азота 1-150 атм. Существенным недостатком известных способов является получение термически прочных тугоплавких конечных продуктов, которые плохо усваиваются сталью. Известен способ получения азотированных лигатур, включающий измельчение исходных материалов порошков ферросплавов и(или) порошков металлов III-VIII групп Периодической системы, брикетирование и азотирование в режиме горения. Недостатком указанного способа является то, что полученные лигатуры обладают низкой скоростью растворения в стали за счет образования в лигатуре термически прочных тугоплавких нитридов. Целью изобретения является повышение скорости растворения лигатур в стали за счет снижения температуры плавления ее составляющих и увеличения поверхности взаимодействия лигатуры с расплавом. Указанная цель достигается тем, что в способе получения азотированных лигатур, включающем измельчение исходного материала металлов и(или) сплавов III-VIII групп Периодической системы, азотирования в режиме горения, в исходный измельченный материал основы вводят технологическую добавку в виде порошков металлов и(или) сплавов по крайней мере одного компонента, выбранного из группы кальций, магний, барий в количестве 5-20 мас. порошков основы, располагают технологическую добавку в объеме материала послойно и производят азотирование в слоях порошков основы и технологической добавки. Кроме того, целесообразно в слой порошков основы вводить порошок технологической добавки в количестве 5-50 мас. материала технологической добавки в лигатуре. Сопоставительный анализ описываемого технического решения с прототипом показал, что оно содержит общие с прототипом признаки: измельчение исходного материала металлов и(или) сплавов III-VIII групп Периодической системы, азотирование в режиме горения и отличительные от него: введение в измельченный материал основы технологической добавки в виде порошков металлов и(или) сплавов по крайней мере одного компонента, выбранного из группы кальций, магний, барий в количестве 5-20% порошков основы; азотирование в слоях порошков основы и технологической добавки, введение в слой порошков основы в количестве 5-50 мас. материала технологической добавки. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "Новизна". При проверке на "Новизну" были также обнаружены сплавы, содержащие кальций (авт. св. N 1315508) и кальций, барий и магний (авт.св.СССР N 918324). Однако их применение в указанных сплавах не обеспечивает сплавам такие свойства, которые они проявляют в заявляемом решении в виде соединений нитридов, а именно повышение скорости растворения в расплавленном металле. Таким образом нитриды кальция, магния и бария в лигатуре, полученной методом СВС, проявляют новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "Существенные отличия". Послойное азотирование порошков основы и технологической добавки в режиме горения приводит к образованию в лигатуре последовательно расположенных по высоте брикета нитридов с различной температурой плавления. При контакте лигатуры с жидким металлов в условиях сталеплавильного агрегата брикет разделяется на части по границам легкоплавких прослоек, что увеличивает поверхность взаимодействия лигатуры с расплавом и скорость ее растворения. Введение порошков технологической добавки менее 5 мас. порошков основы не влияет на скорость растворения лигатуры. При введении технологической добавки более 20 мас. увеличится плотность лигатуры и, как следствие, возрастет угар элементов. Введение в слой порошков основы небольшого количества (5-50%) порошков технологической добавки и последующее азотирование слоев в режиме горения позволяет при использовании в качестве исходного материала основы порошков тугоплавких металлов и(или) сплавов дополнительно повысить скорость растворения лигатуры. Введение порошков технологической добавки более 50 мас. от материала технологической добавки в лигатуре нецелесообразно ввиду увеличения общего расхода лигатуры для легирования стали. При введении порошков добавки в слой порошков основы менее 5 мас. эффект разделения слоя основы не проявляется. Способ осуществляется следующим образом. Брали основу порошки феррованадия (Вц35А), хрома металлического и ферротитана (ФТи30) отдельно и в сочетании с порошками металлов с III по VIII группу. В качестве технологической добавки использовали стружку или порошки металлов кальция, магния или порошки сплавов кальция с кремнием (СК30), бария с кремнием (СБа18), магния с алюминием (ПАМ) в количестве 0,8-10 кг. Фракция порошков 0,01-1,0 мин. Порошки основы и добавки послойно загружали в реактор СВС/20. В качестве запального состава использовали порошок алюминия. Реакция горения инициировалась с помощью нагретой вольфрамовой спирали при пропускании через нее постоянного тока силой до 15 А. При этом азотирование проходило в слоях порошков основы и порошков технологической добавки или в слоях смеси порошков основы и технологической добавки и порошков технологической добавки. Технологические свойства полученных лигатур исследовали в сравнении с лигатурами, полученными способом-прототипом. Результаты испытаний, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый способ получения азотсодержащих лигатур методом СВС, значительно повышает скорость растворения лигатуры в 1,5-3 раза.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТИРОВАННЫХ ЛИГАТУР, включающий измельчение исходного материала металлов и(или) сплавов III - VIII групп Периодической системы, азотирование в режиме горения, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости растворения лигатуры в стали за счет снижения температуры плавления ее составляющих и увеличения поверхности взаимодействия лигатуры с расплавом, в исходный измельченный материал основы вводят технологическую добавку в виде порошков металлов и(или) сплавов по крайней мере одного компонента, выбранного из группы кальций, магний, барий в количестве 5 - 20 мас.% порошков основы, располагают технологическую добавку в объеме материала основы послойно и производят азотирование в слоях порошков и технологической добавки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что 5 - 50 мас.% порошков материала технологической добавки вводят в слой порошков основы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---