Модификатор для стали

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении литых заготовок стальных деталей, работающих при температурах до минус 60° С. Предложен модификатор для стали, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас.%: порошок лигатуры раскислителя 20-40; порошок лигатуры с РЗМ 20-30; порошок лигатуры с ЩЗМ 30-50; флюсующая добавка 5-10. При этом в качестве лигатуры раскислителя он содержит легкоплавкий сплав, включающий компоненты в следующем соотношении, мас.%: алюминий 5-10; кремний 30-50; марганец 5-10; железо - остальное. В качестве флюсующей добавки модификатор содержит смесь порошков флюорита и криолита в соотношении 5:1 - 1:5. Техническим результатом изобретения является улучшение раскисляющей, модифицирующей и флюсующей способности модификатора, снижающего количество и степень некомпактности неметаллических включений и повышающего механические свойства металла отливок, в частности показатель ударной вязкости при -60° С, обеспечивающий его стабильность. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении литых заготовок для машин и механизмов, работающих при температурах до -60°С.

Наиболее близким аналогом заявляемого модификатора является модификатор-раскислитель для улучшения качества стали и чугуна, содержащий раскислитель, редкоземельные металлы и щелочноземельные металлы [1]. Техническим результатом изобретения является улучшение раскисляющей, модифицирующей и флюсующей способности модификатора, снижающего количество и степень некомпактности неметаллических включений и повышающего механические свойства металла отливок, в частности показатель ударной вязкости при -60°С, обеспечивающий его стабильность.

Техническое решение достигается тем, что модификатор для стали дополнительно содержит флюсующую добавку, а раскислитель, РЗМ и ЩЗМ он содержит в виде порошковых лигатур при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошок лигатуры раскислителя 20-40; порошок лигатуры с РЗМ 20-30; порошок лигатуры с ЩЗМ 30-50; флюсующая добавка 5-10, причем в качестве лигатуры раскислителя он содержит сплав А1, Si, Мn и Fе при следующем соотношении компонентов, маc.%: Аl 5-10; S 30-50; Mn 5-10; Fe остальное, а в качестве флюсующей добавки - смесь порошков флюорита с криолитом в соотношении 1:1.

Теоретической основой предлагаемого решения послужили работы по изучению влияния неметаллических включений (НМВ) на хладостойкость отливок из стали 25Л [2-3].

Было установлено, что при традиционных методах раскисления стали показатель ударной вязкости металла отливок (KCU) при -60°С не превышает 0,02 МДж/м и значения этого показателя зависят от количества и степени некомпактности НМВ, а также от их морфологии топографии. Отмечено, что при разливке стали количество НМВ возрастает, а содержание Mn снижается в результате повторного окисления расплава.

Опробование модификатора-аналога в расчете на инициирование оксидами процесса выделения НМВ с целью перевода их внутрь зерна и предотвращения повторного окисления не привело к желаемому результату. Количество НМВ возрастало, но морфология их изменилась, увеличилась степень компактности, однако показатель ударной вязкости при -60°С изменился в пределах 0,02-0,05 МДж/м, что свидетельствует о его низкой стабильности.

Известные и предлагаемый составы модификаторов опробовали при изготовлении отливок корпуса задвижки из стали 25Л на ОАО “Икар” Курганском заводе трубопроводной арматуры.

Сталь плавили в индукционной 4-тонной печи с кислой футеровкой. Раскисление стали осуществляли в печи добавками ферромарганца, ферросилиция и алюминия по 0,1 каждого. Модификаторы вводили в разливочные ковши. Отливали пробы в виде “грефы” по ГОСТу 977-88 для испытаний на механические свойства.

Результаты испытаний трех образцов при -60°С и металлографического изучения количества и формы НМВ (см. таблицу) с использованием известных и предлагаемого составов модификаторов показали, что техническое решение изобретения достигнуто.

Показатель ударной вязкости (KCU) при -60°С увеличился до 0,9-1,1 МДж/м. Возросла стабильность этого показателя: отклонения в процентах от среднего значения показателя снижены с 75% до 25%. Общее содержание неметаллических включений снизилось с 1200-1500 шт/см до 500-600 шт/см и значительно возросло количество включений компактной формы с 78 - 82% до 85 - 98%.

Источники информации

1. Патент РФ №2164960, 10.04.2001 (прототип).

2. Миннеханов Г.Н., Сабуров В.П., Мокрецов С.В. Влияние модифицирования РЗМ на хладостойкость углеродистой стали 25Л. Литейные процессы. - Магнитогорск: МГТУ, 2000, с.186-190.

3. Влияние неметаллических включений и структуры на хладостойкость отливок из низкоуглеродистой стали. Миннеханов Г.Н., Сабуров В.П., Мокрецов С.В. и др. Неметалевi включения I гази у ливарных сплавах. - Запорiжжя: ЗДТУ, 2000, с.67-68.

Формула изобретения

Модификатор для стали, содержащий раскислитель, резкоземельные металлы (РЗМ) и щелочноземельные металлы (ЩЗМ), отличающийся тем, что он дополнительно содержит флюсующую добавку, а раскислитель, РЗМ и ЩЗМ он содержит в виде порошковых лигатур при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошок лигатуры раскислителя 20-40

Порошок лигатуры с РЗМ 20-30

Порошок лигатуры с ЩЗМ 30-50

Флюсующая добавка 5-10

при этом в качестве лигатуры раскислителя он содержит легкоплавкий сплав, включающий алюминий, кремний, марганец и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюминий 5-10

Кремний 30-50

Марганец 5-10

Железо Остальное

а в качестве флюсующей добавки он содержит смесь порошков флюорита и криолита в соотношении 5:1 - 1:5.