Модификатор для стали


 


Владельцы патента RU 2530190:

Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" (RU)

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам для легирования, рафинирования и модифицирования сталей для изготовления деталей, работающих при температурах до минус 60°С. Модификатор содержит, мас.%: порошок лигатуры с редкоземельным металлом цериевой группы 30-40, гранулированный кальций 12-15, гранулированный барий 8-10, флюорит и (или) криолит 5-10, порошок алюминия 20-25,порошок железа остальное. Изобретение позволяет повысить хладостойкость литых изделий из низколегированных сталей, а также повысить механические свойства, в частности ударную вязкость при -60°С. 2 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам (лигатурам) для легирования, и может быть использовано для рафинирования и модифицирования сталей для изготовления деталей, работающих при температурах до минус 60°С.

Известен модификатор для стали, содержащий редкоземельные металлы (РМЗ), щелочноземельные металлы (ЩМЗ) и раскислитель в виде порошковых лигатур и флюсующую добавку, при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошок лигатуры раскислителя 20-40, порошок лигатуры с РЗМ 20-30, порошок лигатуры с ЩЗМ 30-40, 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 модификатор содержит смесь порошков флюорита и криолита в соотношении 5:1-1:5 (RU 2226570, С22С 35/00, опубликовано 10.04.2004).

Известный модификатор обладает хорошей раскисляющей и флюсующей способностью, что обеспечивает повышенные механические свойства литого металла, в частности показатель ударной вязкости при минус 60°С. Однако наличие в известном комплексном модификаторе кремния в количестве 30-50 мас.% ухудшает условия десульфурации металла из-за образования в его объеме силикатов и ограничивает использование этого модификатора, например, при производстве низкокремистых марок сталей.

Наиболее близким к предлагаемому модификатору по технической сущности и достигаемому результату является модификатор для стали, содержащий порошки лигатур с редкоземельными металлами (РЗМ) и щелочноземельными металлами (ЩЗМ), а также порошок фтористого кальция и/или криолита при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошок лигатуры с РЗМ 10-40, порошок лигатуры с ЩЗМ 50-80, порошок фтористого кальция (флюорита) и/или криолита - 5-10, причем размеры частиц порошка лигатуры с РЗМ составляют 0,1-1,5 мм, размеры частиц порошка лигатуры с ЩЗМ составляют 0,1-3 мм, а размеры частиц порошка фтористого кальция и/или криолита составляют 0,01-0,1 мм (RU 2216603, С22С 35/00, опубликовано 20.11.2003).

Этот модификатор для стали несколько повышает хладостойкость сталей за счет увеличения значений ударной вязкости при отрицательных температурах. Однако максимальный модифицирующий эффект от совместного применения ЩЗМ и РЗМ не достигается из-за неоптимального их соотношения. Кроме того, недостатком известного модификатора является отсутствие расшифровки состава РЗМ и ЩЗМ, что приведет к неадекватным результатам при применении РЗМ и ЩЗМ с различным процентным содержанием компонентов, входящих в их состав.

Целью изобретения является повышение хладостойкости литых изделий из низколегированных сталей, а также повышение механических свойств, в частности ударной вязкости при -60°С.

Поставленная цель достигается тем, что модификатор для стали, содержащий порошок лигатуры с редкоземельным металлом, щелочноземельные металлы и порошок флюорита и/или криолита, содержит порошок лигатуры с редкоземельным металлом цериевой группы, гранулированные щелочноземельные металлы кальций и барий и дополнительно содержит порошок алюминия и порошок железа при следующем соотношении компонентов, мас.%:

порошок лигатуры с редкоземельным
металлом цериевой группы 30-40
гранулированный кальций 12-15
гранулированный барий 8-10
флюорит и (или) криолит 5-10
порошок алюминия 20-25
порошок железа остальное

Совместное использование порошков лигатур с редкоземельным металлом цериевой группы (РЗМ), гранулированных щелочноземельных металлов (ЩЗМ) кальция и бария с порошком алюминия в заявленных пределах компонентов обеспечивает максимальный раскисляющий и модифицирующий эффект расплава. Присадки бария способствуют образованию более мелких глобулей и их равномерному распределению в матрице. Совместное модифицирование барием и кальцием в сочетании с алюминием измельчает сульфиды и приводит к перераспределению включений в дендритной структуре в результате увеличения числа сульфидных включений в осях и вызывает более значительное снижение загрязненности стали сульфидами, что обеспечивает значительное повышение ударной вязкости при температуре до -60°С и очищение границ зерен.

Введение железного порошка в модификатор позволяет свести к минимуму потери кальция на испарение за счет того, что в глубине расплава происходит пассивация кальция железным порошком без протекания каких-либо реакций. Вследствие этого снижается активность и упругость паров кальция и повышается температура его испарения из расплава. При этом обеспечивается полная глобуляризация неметаллических включений, что положительно сказывается на величине ударной вязкости при отрицательных температурах (до -60°С). Введение железного порошка также позволяет повысить степень усвоения компонентов, что также благотворно влияет на ударную вязкость при низких температурах, уменьшает расход модификатора примерно в 2 и более раз по сравнению с прототипом, кроме того, отсутствует пироэффект и выброс жидкого металла.

Модификатор для стали по изобретению готовят механическим смешиванием сначала порошков лигатур с редкоземельным металлом, например, известной бескремнистой лигатуры цериевой группы АКЦеЖ, выпускаемой ООО «Комплексные модификаторы» по ТУ 0865-01-94634068-2006, гранулированных кальция и бария, а также порошков флюорита и (или) криолита. Затем вводят порошок алюминия и железный порошок. Модификатор, готовый к применению, представляет собой смесь гранул с размером фракций 0,1-2,5 мм.

Модификатор по изобретению вводят в расплав стали в оболочке, преимущественно из стали, что обеспечивает надежность введения модификатора на достаточную глубину, позволяет исключить взаимодействие компонентов модификатора с атмосферой.

В таблице 1 приведен химический состав предлагаемого модификтора для стали (состав 1, 2, 3), а также состав известного модификатора (состав 4).

Для сравнения эффективности предлагаемого и известного модификаторов проводили плавки стали 10Г2АФБЛ в индукционной 150-кг печи. Раскисленную сталь разливали в разливочные ковши, в которые вводили модификаторы в виде порошковой проволоки диаметром 13 мм из расчета 450 г/т. После обработки металл разливали, отбирали пробы и исследовали в них степень загрязненности стали неметаллическими включениями в соответствии с ГОСТ 1778-70 с использованием метода сравнения с эталонными шкалами (для испытания литого металла), всю площадь шлифа просматривают при увеличении 100 и сравнивают с эталонными шкалами. Эталонные шкалы имеют пять баллов. Оценка шлифов производилась максимальным баллом по наиболее загрязненному месту. Механические свойства определяли по стандартным методикам после оптимальной термообработки (таблица 2).

Как видно из таблицы 2, предлагаемый модификатор обеспечивает более высокие механические свойства стали, особенно по ударной вязкости. Ударная вязкость KCV при -60°С увеличивается до 62-67 Дж/см2.

Приведенные в таблице 2 результаты свидетельствуют о том, что при обработке жидкой стали предлагаемым модификатором загрязненность неметаллическими включениями ниже, а показатели механических свойств выше, чем при обработке известным комплексным модификатором.

Кроме того, введение предлагаемого модификатора при помощи порошковой проволоки, порошковой ленты или металлической оболочки позволяет значительно сократить его расход по сравнению с известным модификатором.

Таблица 1
Химический состав модификатора
Компоненты модификатора, мас.%
Состав РЗМ ЩЗМ А1 Криолит Флюорит Железо
Са Ва Na3AlF6 CaF2
1 30 15 8 5 3 2 Остальное
2 35 13 10 12 2 5 Остальное
3 40 12 10 15 5 5 Остальное
4 30 50 12 5 3 -
Таблица 2
Механические свойства модификатора
Состав σ0,2, Н/мм2 Н/мм2 δ, % KCV-60 °C, Дж/см2 Загрязненность неметаллическими включениями, балл
Оксиды Сульфиды Силикаты
1 500 590 28 65 1,0 0,5 0,5
2 510 595 29 62 1,5 0,7 0,5
3 520 600 28 67 1,0 0,5 0,5
4 440 545 20 35 2,0 1,5 2,0

Модификатор для стали, содержащий порошок лигатуры с редкоземельным металлом, щелочноземельные металлы и порошок флюорита и/или криолита, отличающийся тем, что он содержит порошок лигатуры с редкоземельным металлом цериевой группы, гранулированные щелочноземельные металлы кальций и барий и дополнительно содержит порошок алюминия и порошок железа при следующем соотношении компонентов, мас.%:

порошок лигатуры с редкоземельным
металлом цериевой группы 30-40
гранулированный кальций 12-15
гранулированный барий 8-10
флюорит и (или) криолит 5-10
порошок алюминия 20-25
порошок железа остальное



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении и тракторостроении при производстве отливок из серого чугуна с перлитной структурой металлической основы.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении отливок с повышенными механическими и служебными свойствами.

Изобретение относится к металлургическому и литейному производству, в частности к модификаторам для изготовления чугунов, работающих в условиях абразивного износа.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при переработке титансодержащего шлака на титано-алюминиевый сплав. Способ включает приготовление шихты смешением титансодержащего шлака с алюминием и кальцийсодержащим материалом, в качестве которого используют фторид кальция и кальций, или фторид кальция и оксид кальция, или фторид кальция и смесь кальция и оксида кальция, при поддержании в шихте соотношения диоксид титана:порошок алюминия:кальций и/или оксид кальция:фторид кальция по массе 1:(0,58-1,62):(0,28-1,1):(0,09-0,32), восстановительную плавку шихты при температуре 1450-1750°С и отделение сплава от шлака.

Лигатура // 2521916
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении высокопрочного чугуна с шаровидным графитом без структурно свободного цементита в литом состоянии.
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом без структурно свободного цементита в литом состоянии на основе металлизированных окатышей и стальных отходов.

Изобретение относится к электрохимическому получению лигатурных алюминий-циркониевых сплавов. В способе осуществляют анодную гальваностатическую поляризацию циркония с плотностью тока 0,5-4,0 мАсм-2 в течение 1-5 часов в расплавленных хлоридах щелочных металлов или смеси хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, содержащих расплавленный алюминий или алюминий-магниевый сплав, при температуре 700-750°С в атмосфере аргона.
Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению сплавов алюминия с редкоземельными металлами. Способ получения лигатуры алюминий-скандий включает расплавление алюминия, алюминотермическое восстановление скандия из исходной шихты, содержащей фторид скандия, хлорид калия и фторид натрия под покровным флюсом и последующую выдержку полученного расплава.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к химическому составу и технологии получения лигатурных прутков для модифицирования зеренной структуры слитков из алюминиевых сплавов.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству легирующих сплавов для сталей и чугунов, и конкретно касается способа получения титансодержащего сплава для легирования стали.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к присадке проволоки с наполнителем для легирования расплавленной стали. Проволока содержит металлическую оболочку, расположенную вокруг смешанного вещества, состоящего из FeNb и Si.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении отливок с повышенными механическими и служебными свойствами.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу производства рельсовой стали в кислородном конвертере. Способ включает загрузку в конвертер твердых шихтовых материалов, заливку жидкого чугуна, продувку расплава кислородом через фурму.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу производства рельсовой стали. Способ включает продувку расплава кислородом, выпуск расплава в ковш, наводку покровного шлак в ковше, обработку расплава в вакууматоре.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам и производству сталеплавильных высокомагнезиальных флюсов, применяемых в конвертере или электросталеплавильной печи, а также в процессе доводки стали в сталеразливочном ковше.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству особонизкоуглеродистой холоднокатаной изотропной электротехнической стали. Способ включает комбинированную продувку металла в конвертере, обезуглероживание металла в вакууме, легирование стали рафинированным от углерода ферросилицием, непрерывную разливку жидкого металла в слябы из футерованного сталеразливочного ковша через промежуточный ковш в кристаллизатор МНЛЗ с использованием в последнем шлакообразующей смеси, содержащей не более 1,5% углерода, горячую прокатку, нормализационный отжиг, травление, холодную прокатку до окончательного размера и окончательный отжиг, при этом во время легирования присаживают ферросилиций с содержанием углерода не более 0,02% в количестве, обеспечивающем содержание кремния в расплаве в пределах 0,5÷3,2%, разливку жидкого металла в слябы ведут с присадкой в промежуточный ковш теплоизолирующей смеси с содержанием углерода не более 2%, при этом используют сталеразливочный ковш с основной футеровкой, в которой содержание углерода не более 2%.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству особонизкоуглеродистых сталей с внепечной обработкой и разливкой на установках непрерывной разливки стали.

Изобретения относятся к черной металлургии, а конкретно к выплавке стали в сталеплавильном агрегате - электродуговой печи, кислородном конвертере или индукционной печи.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству ферросилиция. Способ включает загрузку шихтовых материалов в электропечь, проведение углетермического восстановления кремнезема до кремния с образованием сплава кремния с железом, слив сплава по желобу печи в приемную емкость с самопроизвольным перемешиванием, подачу рафинировочного газа в сплав и формирование слитка.

Изобретение относится к металлургии, а именно к внепечной обработке жидкого металла. Модифицирующие добавки предварительно закрепляют на подвижном расходуемом носителе в виде сформированных дозированных порций и вводят в расплавленный металл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу и комплексу для производства стали. Комплекс содержит дуговую печь, ковшевую металлургическую печь, устройство вакуумирования и участок разливки, при этом производительность комплекса для производства стали ограничена плавильной мощностью дуговой печи. Использование изобретения обеспечивает возможность выполнения четырех разнородных сталеплавильных процессов в произвольном порядке, выпускать большие объемы стандартных марок стали, а также снижает потребность в тепловой энергии на тонну произведенной стали. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 21 ил.
Наверх