Шихта для получения лигатур из тугоплавких металлов в виде брикетов

 

Сущность: шихта имеет состав, мас.%: окисленный порошок тугоплавкого металла 5,2-15,1; связующее вещество 0,5-3,0; порошок тугоплавкого металла остальное, при общем содержании кислорода в брикете 0,5-1,0 мас.%. Количество порошка окисленного тугоплавкого металла рассчитано последующему выражению: М k 1-{di/d2)J (У УО/6/ 100% мае, где М - количество окисленного порошка тугоплавкого металла; k - фактор формы зерна; di - средний размер зерна порошка тугоплавкого металла , мкм; d2 - средний размер зерна окисленного порошка тугоплавкого металла, мКм; у - теоретический удельный вес порошка тугоплавкого металла, н/м3; у - насыпной вес порошка тугоплавкого металла, н/м3; уг - насыпной вес окисленного порошка тугоплавкого металла, и/м3, 1 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (l О (51)5 С 22 В 1/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) "" 3»»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (56) Патент США М 3907554, кл. С 22 С 33/00, 1975. (21) 4897937/02 (22) 29.12.90 (46) 07.01.93. Бюл. М 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов (72) M.Ñ.Ëåéòìàí, М.С.Зеленер, Б.Н.Никонов, В,И.Пак, И.С.Асадов, В,Г,Базаев и А.М.Шмаков (73) Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов (54) ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУР ИЗ

ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ В ВИДЕ БРИКЕТОВ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности,к лигатурам на основе тугоплавких металлов для легироваиия сплавов черных и цветных металлов.

Известна шихта, содержащая порошок тугоплавкого металла, для приготовления лигатуры в виде штабика. Основным недостатком шихты являются большие трудоемкость и материалоемкость при производстве спеченных штабиков, что обуславливает их высокую себестоимость и малую рентабельность производства сплавов, содержащих тугоплавкие металлы.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является шихта для получения лигатуры в виде (57) Сущность: шихта имеет состав, мас.%: окисленный порошок тугоплавкого металла

5,2-15,1; связующее вещество 0,5-3,0; порошок тугоплавкого металла остальное, при .общем содержании кислорода в брикете

0,5-1,0 мас.%. Количество порошка окисленного тугоплавкого металла рассчитанО

rlo следующему выражению: М = k (1-(01/d2)) ((y — у1}/(y — p}j 100% мас, где M — количество окисленного порошка тугоплавкого металла; k —; d> — средний размер зерна порошка тугоплавкого металла, мкм; d2 — средний размер зерна окисленного порошка тугоплавкого металла, мкм;

y — теоретический удельный вес порошка тугоплавкого металла, н/м; 1 — насыпной з. вес порошка тугоплавкого металла, н/м; у2 — насыпной вес окисленного порошка тугоплавкого металла, н/м . 1 табл. формованного брикета, содержащая порошок тугоплавкого металла и связующее из группы крахмала, декетрина и дегтя.

Недостаток известной шихты состоит в том, что при содержании связующего в количестве 8-9 мас.% в лигатуре возрастает содержание кремния, углерода, фосфора, водорода и других вредных примесей, и такой брикет ие может использоваться для получения качественных сталей и сплавов.

Содержание связующего вещества в брикете в количестве 0,5-3,0 мас.% повышает чистоту брикета до уровня, достаточного для получения качественных сталей и сплавов, однако при этом брикет теряет механическую прочность, необходимую для его автоматической транспортировки в расплав.

1787167

Целью изобретения является повышение механической прочности брикета.

Для достижения поставленной цели шихта для получения лигатур из тугоплавких металлов в виде брикетов, содержащая порошок тугоплавкого металла и связующее вещество, дополнительно содержит порошок соответствующего окисленного тугоплавкого металла, при следующем соотношении ингредиентов, мас, о; окисленный порошок тугоплавкого металла 5,2—

15,1; связующее вещество 0,5 — 3,0; порошок тугоплавкого металла остальное и общим содер>канием кислорода в брикете 0,5 — 1,0 мас.%, при этом количество порошка окисленного тугоплавкого металла определяют по следующему выра>кению:

M =-- k (1 — — ) 100, 12 > Щ где M — количество окисленного порошка тугоплавкого металла, мас. ; к — фактор формы зерна;

d> — средний размер зерна порошка тугоплавкого металла, мкм;

dz =средний размер зерна окисленного порошка тугоплавкого металла, мкм; у — теоретический удельный вес порошка тугоплавкого металла, н/м; з, у — насыпной вес порошка тугоплавкого металла, н/м", з, 1> — насыпной вес окисленного порошка тугоплавкого металла, н/м .

Окисленный тугоплавкий металл способствует развитию и разрыхлению поверхности порошинок и образованию пористой структуры порошковых частиц. Равномерно распределенный в объеме шихты окисленный порошок тугоплавкого металла в количестве, определенном из выра>кения для М, улучшает ее смачиваемость связующим веществом и адгезию связующего к тугоплавкому металлу, что приводит к значительному повышению механической прочности брикета.

Фактор формы l„учитывает влияние формы зерна порошка на величину поверхностного натяжения на границе связующее вещество - тугоплавкий металл и смачиваемость порошка свчзующим. Для зерен со сферической формой k принимает наибольшее значение, равное 0,7; для зерен осколочной и пализдрической форм — 0,3 — 0,5; пластинчатые и итольчатые порошинки имеют фактор формы, равный 0,5 — 0,7;

Средние размеры зерна порошков тугоплавкого металла и его окисленной части и их насыпной вес в значительной мере опре50 смесителе любого типа в течение 0,5 — 2 ч, вводят в шихту связующее вещество в количестве 0,5-3,0 от массы брикета и перемешивают в течение 0,5-1 ч, затем из полученной смеси формуют брикеты.

За критерий механической прочности принимали среднюю величину временного сопротивления разрушению при сжатии, измеренную на 10 цилиндрических брикетах диаметром 20 мм, а также количество разруделяют степень развитости поверхности и пористости структуры частиц окисленного порошка тугоплавкого металла по сравнению с основной массой тугоплавкого металла.

При содержании в шихте окисленного порошка тугоплавкого металла в количестве меньшем, чем определено из выражения для М, содержании связующего, меньшем

"0 0,5 мас., и при общем содержании в брикете кислорода менее 0,5 мас.% не достигается механическая прочнОсть брикета, достаточная для его автоматической транспортировки в расплав.

При содержании в шихте порошка окисленного тугоплавкого металла в количестве, большем величины, определенной из выражения для М, ослабляются контакты между частицами порошка тугоплавкого металла

20 за счет большого количества оксидных пленок на их поверхности, что приводит к заметному уменьшению механической прочности брикета, При содержании кислорода в брикете, 25 большем 1,0 мас.%, резко ухудшается каче.ство легируемых сталей и сплавов иэ-эа снижения скорости растворения брикета в расплаве и увеличения в них выше допустимого значения концентрации вредного кис30 лорода, Содержание связующего вещества более 3,0 мас. приводит к повышению кон. центрации вредных примесей, что исключает возможность использования лигатуры для получения качественных сталей и сплавов.

Шихту получают следующим образом.

Предварительно определяют средние размеры зерна и насыпные веса порошка

40 тугоплавкого металла и окисленного порошка тугоплавкого металла. Рассчитывают содержание окисленного порошка тугоплавкого металла. Степень .окисления порошка тугоплавкого металла и количество

45 связующего вещества подбирают так, чтобы содержание кислорода в брикете составля-. ло 0,5-1,0 мас. . Окисленный порошок тугоплавкого металла смешивают с основной массой порошка тугоплавкого металла в

1787167 шившихся при автоматической транспортировке 100 брикетов в расплав.

Пример 1. Исходными материалами для получения брикетов служили порошок молибдена полиэдрической формы со средним диаметром частиц di = 24 1 мкм и насыпным весом у> =5,2 10 Н/м и окисленный порошок молибдена, содержащий

1 8 мас. кислорода, со средним размером зерна dz = 28 4 мкм и насыпным весом =

=3,8 10 Н/м .Теоретическийудельный вес

4 З молибдена у составляет 10,2 10 Н/м, Фактор формы k принимали равным 0,45.

Содержание окисленного порошка тугоплавкого металла определяли следующим образом: и=а.45 (< 24")x

Х „Х100 = 5,2 мас, (10,2 — 3,8) X 104

Окисленный порошок и основную массу молибденового порошка в рассчитанном соотношении смешивали в барабанном смесителе в течение 2 ч. В приготовленную шихту методом душирования вводили жидкое стекло в количестве, равном 2 от массы брикета, затем перемешивали в шнековом смесителе в течение 30 мин, Из полученной смеси методом одноосного формования изготовили брикеты цилиндрической формы. Содержание кислорода в брикете составляло 0,8 мас., Полученные брикеты имели среднюю величину временного сопротивления разрушению при сжатии, равную 520 МПа. Иэ 100 брикетов ни один не разрушился при автоматическом транспортировании в расплав (опыт 1, табл,).

Пример 2, Исходными материалами для получения брикетов являлись порошок вольфрама осколочной формы со средним размером зерна d> = 18,3 мкм и насыпным весом 5,8 10 Н/м иокисленный порошок 4 3 вольфрама. содержащий 1,1 мас.0 кислорода со средним размером зерна б2 = 23 8 мкм и насыпным весом = 5,1 10 Н/м . Теоретический удельный вес вольфрама у составляет 19,3 10 Нlмз. Фактор формы k

4. принимали равным 0,35. Содержание окисленного порошка вольфрама определяли следующим образом:

M-0.35 (1 — — ) x

18,3

23,8) X 4 Х100 - 6,6 мас. (19,3 — 5,1) . 10

Окисленный порошок и основную массу порошка вольфрама смешивали в рассчитанном соотношении в смесителе. В приготовленную шихту добавляли смолу в количестве, равном 1,5 мас,g. затем пере10 мешивали в шнековом смесителе в течение

1 ч, Из полученной смеси формовали брикеты цилиндрической формы. Содержание кислорода в брикете составляло 0,6 мас. .

Брикеты имели среднюю величину временного сопротивления разрушению при сжатии, равную 560 МПа. Из 100 брикетов ни один не разрушился при автоматической транспортировке в расплав (опыт 10, табл,).

В таблице приведены примеры реализации предлагаемой (Опыты 1 — 4, 10, 12, 13) и известной (опыты 9, 11) шихт, а также при запредельных значениях компонентов(опыты 5 — 8), В опытах 1 — 9 в качестве исходных материалов использовались порошки мо. либдена, в опытах 10 — 13 — порошки вольфрама.

Как следует из данных таблицы брикеты, изготовленные иэ предлагаемой шихты, имеют среднюю величину временното сопротивления разрушению при сжатии в 2 3 раза выше по сравнению с прототипом, что обеспечивает их высокую механическую прочность и исключает разрушение при автоматической транспортировке брикетов в рас"лав

Формула изобретения

Шихта для получения лигатур из тугоплавких металлов в виде брикетов, содержащая порошок тугоплавкого металла и

40 связующее вещество, отличающаяся тем, что, с целью увеличения механической прочности брикетов, она дополнительно содержит порошок соответствующего окисленного тугоплавкого металла при

4- следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Окисленный порошок тугоплавкого металла 5,2-15,1

Связующее вещество 0,5-3,0

Порошок тугоплавкогО металла Остальное при общем содержании кислорода в брикете 0,5-1,0 при этОм количество порошка Окисленного тугоплавкого металла равно рассчитанному по следующему выражению, мас. :

М=k(1 — — ) 100, d2 1 — ) 2

1787167 у-теоретический удельный вес порошка тугоплавкого металла, Нlм; 1 — насыпной вес порошка тугоплавкого металла, Нlм;

5 — насыпной вес окисленного порошка тугоплавкого металла, Н/м .

Продолжение таблицы

Содержание тугопл. металла мас.

Содержаwe связующего в брикете, мас. 7

Опыт

Содержание окисленного тугопл. металла М, мас.

Содержание кислорода в брикет мас. j

Крахмал 2,0

Декстрин 3,0

Жидкое ст.1,5

Смола 0,5

2

5,2

15,1 j 4,9

11,8

Мо ост.

0,8

0,5

1,0

0,7

505

0

° !

° !

1,2

5,4

Жидкое ст.

0,4

Декстрин

3,2

Смола 1,8

К ахмал1,3

205

5,0

0,8

420

0,4

0,6

5,6

13,2

215

61

56 где М вЂ” количество окисленного порошка тугоплавкого металла;

k — фактор формы зерна;

d> — средний размер зерна порошка тугоплавкого металла, мкм;

dz — средний размер зерна окисленного порошка тугоплавкого металла, мкм;

Средняя величина временного сопротивления разрушению при сжатии, Я С Щ- а

Количество брикетов, разрушившихся при автоматическом транспорти ровании в асплав

1787167

Продолжение таблицы

Опыт

Содержание тугопл, металла мас, %

Содержание связующего в брикете, мас. %

Содержание кислорода в брикет мас. %

190

Мо ост.

580

W ост, W ост.

W ост, 0,6

6,6

54

11

0.8

14,5

550

0,5

13 .

15,1

W ост.

Составитель МЯейтман

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор Л.Волкова

Заказ 267 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5

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

Содержание окисленного тугопл. металла М, мас, %

Жидкое ст, 2,0

Смола 1,0

Смола 1,0

Жидкое ст.

1.6

Глицерин спи т 0,5

Средняя величина временного сопротивления разрушению при сжатии, АЗ с MPg

Количество брикетов, разрушившихся при автоматическом транс портировании в асплав