Модификатор

 

Союз Советских

Социал исти иеских

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11)543684

L (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено10.09.75 (21) 2171175/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.01.77.Бюллетень № 3 (45) Дата опубликования описания11.03.77 (51) М. Кл.

С 22 С 35/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 669.168 (088.8) (72) Авторы изобретения

M. И. Гасик, В. A Гладких и О. И. Люборец

Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт (71) Заявитель (54) МОДИФИКАТОР

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к электрометаллургии комплексных модификаторов на основе редкоземельных металлов (РЗМ) для легирования и модифицирования сталей и сплавов.

Известен состав модификатора, содержашего (в ьес.%): РЗМ 7-45, кальций 2-25, Fe 3-13, С 0,05-0,15, Бт — остальное.

- Недостатками известного состава являет еи высокое содержание кремния в сплаве, 10 ие позволяюшее использование его для легирования и модифицирования низкокремнистых (до 0,4% Si) быстрорежуших сталей исплавов. Ввиду малого удельного веса сплавов

P3N с кремнием и кальцием, составляюшего для указанного сплава 4,0-5,0 г/см усво3 ение РЗМ при легировании стали и сплавов не превышает 30%. Кроме того, введение указанного сплава в сталь сопровождается явлением пироэффекта. 0

Целью изобретения является разработха состава модификатора, который наряду с сохранением модифицируюших эффектов в сталях и сплавах от известных сплавов с РЗМ позволил бы также повысить полезное исполь- 35

2 зование РЗМ, исключить явление пироэффекта и снизить стоимость готовой продукции.

Для достижения поставленной цели предложен модификатор, в который,дополнительно введен кобальт и ингредиенты взяты в следуюшем соотношении (в вес.%):

Кобальт 49, 5 — 87, 5

Углерод О, 05-0,5

Железо 0,5 — 2,0

Ре дкоземельны е металлы Остальное.

В качестве РЗМ при получении модификатора на его основе используются концентраты цериевой СеО - 50%, (4a Nd + р ) 0

45%, (f+ Sn", + Qg)P и другие РЗМ 5% или иттриевой (т 0 — 25%, СеΠ— 35%, 1азОв — 5-10%, Ьтпз0 — 0-15%, ост,— РЗМ— 5-8%) подгрупп обогашенные концентраты, а также могут служить индивидуальные окислы церия (Се0 ), иттрия (Y О ) и других

РЗМ. Кобальт в сплав вводится либо в виде металлического порошка, или в виде окислов кобальта непосредственно в шихту для получения сплава из расчета содержания в нем не менее 50% кобальта. Уменьшение содерканин кобальта ниже указанного предела вФдет к образованию в сплаве чистых, химически не связанных индивидуальных РЗМ (2j и уменьшению удельного веса сплава. Это может привести к образованию карбидов РВМ в процессе получения сплава и к повышенному угару

РЗМ при применении их в стали. Кроме того, нижний предел по кобальту (49,5%) обусловливает также и верхний предел по углероду (0,5%), т, к. понижение содержания хобаль i6 та в модификаторе, как показано выше, приводит к наличию свободных РЗМ и к интенсивному образованию их карбидов Снижение содержания кобальта в модификаторе значительно понижает его удельный вес, что отри- цательно сказываетсяна усвоении Р3М при вводе модификатора в сталь. Снижение РЗМ в модификаторе менее 10% или повышениекобальта более 87 „5 ведет к образованию легкоплавкой эвтектики (т. пл. 1200 С), что затрудни- щ ет процесс получения модификатора, т. к, минимальная температура восстановления окислов РЗМ даже в вакууме при разреже-2 о нии 10 мм рг. ст. составляет 1450-1500 С.

Кроме того, низкое содержание РЗМ в модификаторе приведет к повышенному расходу модификатора, снижению вследствие этого температуры модифицируемого металла и, как результат, нестабильному и низкому усвоению РЗМ. 30

Модификатор предлагаемого состава был получен в лабораторных условиях в печи типа ТВВ-5 вакуум-термическим способом.

В качестве РЗМ-содержашего сырья в различных вариантах использовали концентра-х5 ты цериевой или иттриевой подгруппы или обогашенные по иттрию концентраты йли чистые окислы иттрияУ О как наиболее трудно восстановимые в термодинамическом стнош нии. Указанные материалы брикетировали 40 совместно с металлическим порошком кобальта или его окислами и углеродистым восстановителем, взятым по стехиометрии из расчета полного восстановления окислов РЗМ и кобальта .

Сбрикетированную шихту помещали в вакуумную печь, где проводили стадийный нагрев до 1450о

-1530 С с последующим понижением температур до 1050-1150 С, .исключаюших плавление конечного продукта, при вакууме

-г

0,6-2 10 мм рт. ст. с выдержкой при этойЗ температуре до полного прекрашения газовыделения. Затем печь охлаждали до 150-80 С при поддержании разрежения 5-0,1 мм рт. ст., после чего сплав извлекали из печи. Полученный продукт испытывали при выплавке быстрорежушей стали Р6М5К5 в качестве микролегируюшей и модифицируюшей добавки.

В табл. 1 приведен химический состав модификатора, полученного с использованием различного сырья.

Модификатор на основе РЗЯ был испытан при выплавке быстрорежушей стали P6MGK5 в индукционной печи БЖС типа ЛП3-67.

Для сравнении в качестве РЗМ-содержашей микролегируюшей добавки применен мишметалл (РЭТУ 67-58). Данные исследований приведены в табл. 2. Во всех случаях вес модифицируемой стали Р6М5К5 был равным 30 кг. Согласно ранее приведенным испытаниям, повышение эксплуатационных сво ств происходит при остаточном содержании

РЗМ в стали, равном 0,08-0,1%. Испытания проводились таким образом, чтобы с введ нием различных РЗМ-содержаших моднфика горов добиться в стали одинакового остаточного содержания РЗМ, обеспечиваюшего повышение эксплуатационных свойств стали.

Из данных, приведенных в табл. 2, ðàñход модификаторов заявляемого состава в пересчете на РЗМ примерно в 2 раза меньше, чем из стандартного мишметалла и усвоение

РЗМ повысилось с 28,7- до 50-57%, что соответственно и сократило расход РЗМ в целом.

Повышение усвоения редкоземельных металлов при присадке модификаторов предлагаемого состава, содержаших 50-86% Со, объясняется следуюшим; — указанные сплавы имеют повышенную плотность (6,5-8 г/смз), по сравнению с мишметаллом (4 7-5 5 r/GM ) и кремнистыми сплавами с РЗМ (4,4-4,7 г/см ), что создает более благоприятные условия для его погружения в сплав, уменьшает тем самым поверхность контакта с воздухом, степень и скорость окисления РЗМ; — редкоземельные металлы в виде заявляемого модификатора с кобальтом хорошо усваиваются модифицируемой сталью, также содержашей кобальт, поскольку редкоземель» ные металлы образуют с кобальтом 8соецинений; — при присадке разработанного модификатора отсутствует явление пироэффекта, т. к. редкоземельные элементы находятся в интерметаллических соединениях с кобальтом, что резко снижает их окнсляемость.

Таким образом, применение предлагаемого модификатора позволит сократить расход РЗМ на 50% в среднем. Кроме того, стоимость 1т

РЗМ в предлагаемом модификаторе, полученном вышеописанным методом, примерно в

1,5-2 раза ниже, чем в электралитическом мишметалле, стоимость 1 т РЗМ в котором составляет около 10 тыс, руб. С учетом технологических пренмущес гв заявляемого

543684 модификатора и егь относительно невысокой стоимости становится очевидной технико-экономическая эффективность использования его для микролегирования и модифипирования жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов, содержаших кобальт.

843684

СЧ

СЦ о

Г

СО о

СО (О о (I I

t о

СЧ

I (g"

СО о о m

"а

СО о о

1-1 (О

CO

С3

t т 1

I nl I

Р о (О

С9

Л

Л cQ

„ О, (Q о о т-1 о о ч и

Ф

Я 1 о о и

Р

М

f о у о

G) о о

Ю

Щ о

Р.

+ U

ФУ

Р (ч р

2

Л о У

Р » о о и

6 (ч

F4

& п

3

Р о ф о

CD

1 о о

I !

I 1 е

i i !

I 3 (о

О О а

o o (Q г.(ч о о (9 о

Ф о

Щ о ю О о

И ц 0 Ii

543684

Таблица 2

Результаты испытания заявляемого модификатора при выплавке стали P6MGK5

Сплав 1

154

55,28

0,1

Сплав 2

127

49,13

0,1

61,2

Сплав 3

425

57,85

0,1

52,0

Миш металл (РЭТУ 67-58)

112

28,7

0,1

104

Составитель О. Веретенников

Редактор Ф. Хлебников Техред Н д ндрейчук Корректор С. Шекмар

Заказ 6131/54 Тираж 764 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Модификатор, содержаший редкоземельные ,таллы, железо и углерод, о т л и ч а ю 36 и и с я тем, что, с целью повышения исльзования редкоземельных металлов и исклю ния явления пироэффекта при одновременном гировании и модифипировании сталей и сплавов, он дополнительно содержит кобальт при следуюшем соотношении ингредиентов (в вес.%):

Кобальт 49,5 - 87,5

Углерод 0,05- 0,5

Железо 0,5 — 2,0

Редкоземельные металлы Остальное.