Лигатура

 

1 ».»пщ 570655

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.02.76 (21) 2340816/02 с присоединением заявки № (51) М. Кл.з С 22С 35/00

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.08.77. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 30,09.77 (53) УДК 669.15 292 782 743 26 (088.8) (72) Авторы изобретения

Э. Я. Сидельковский, В. Г. Цикарев, Г. М, Рысс, В. П. Зайко, Л. И. Берштейн и В. А. Мошаров (71) Заявитель

Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (54) ЛИГАТУРА

5 — 25

10 — 40

8 — 40

0,5 — 5,0

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к ферросплавам (лигатурам) для раскисления и легирования сложнолегированных чугунов и сталей.

В настоящее время для легирования и раскисления сталей и чугунов применяют ферросплавы: ферромарганец, ферросилиций, феррохром, феррованадий. Недостатком ферросплавов является низкое использование легирующих элементов, неравномерное распределение элементов по сечению отливки или слитка, слабо выраженный эффект модифицирования, что снижает механические характеристики чугунных и стальных изделий. Механические свойства металлических отливок отклоняются по сечению в 1,5 — 2 раза от среднего значения.

Известен сплав для измельчения зерна, содержащий, вес. %: кремний 30 — 60; марганец

15; кальций + барий (15 и хотя бы 4 из следующих элементов: церий, лантан, ниобий, тантал, ванадий, цирконий, алюминий, бор, 20 — 40 (1).

Недостатком такого сплава является значительный угар основных элементов, составляющий по кальцию, церию, титану, лантану более 50% каждого, вследствие того, что сплав содержит большое количество легкоокисляющихся компонентов с низким удельным весом и температурой плавления, что ведет к его быстрому расплавлению в шлаке или на поверхности металла. Эффективность раскисления и модифицирования металла снижается.

Известна лигатура, содержащая, вес. %:

5 Кремний 30 — 70

Ванадий 4 — 20

Кальций 3 — 20

Титан 0,5 — 10

Магний 3,0 — 20

10 Марганец 0,5 — 10

Хром 0,5 — 10 железо Остальное (2)

Недостатками известной лигатуры является низкая степень использования основных эле15 ментов, недостаточная равномерность распределения элементов по сечению отливки, слабое модифицирующее действие лигатуры.

Целью изобретения является увеличение степени использования основных элементов, 20 равномерное их распределение по сечению отливки, повышение эффекта модифицирующего действия.

Это достигается введением в предлагаемую лигатуру редкоземельных металлов (P3M) и

25 углерода при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Ванадий

Кремний

Марганец

30 Кальций

570655Таблица 1

Равномерность распределения (отклонение от среднего суммарного содержания), %

Содержание, вес. ь

: Содержание неметаллических включений, у, Балл

Лигатура, № зерна

Углерод

РЗМ

12

12

0,061

0,040

0,052

0,150

1,5

1,0

6,0

1,0

2,2

3,5

15

2

4 (по прототипу) Таблица 2

Равномерность распределения (отклонение от среднего суммарного содержания, РЗМ, С, Мп), о

Содержание, вес. о

Содержание неметаллических включений, „

Балл зерна

Магний

Хром

12

0,106

0,065

0,045

0,057

2,09

20,7

39,3

0,50

2,50

4,90

РЗМ 1 — 15

Титан 0,5 — 5,0

Хром 2 — 40

Магний 0,5 — 5,0

Углерод 1,0 — 3,5

Железо Остальное

Лигатуру применяют для легирования и раскисления стали и чугуна. Присадку лигатуры производят в жидкий металл в ковше или плавильной печи.

Введенные в лигатуру хром и магний защищают от окисления легирующие и модифицирующие элементы: РЗМ, ванадий, и способствуют равномерному их распределению в металле. Лигатура имеет высокую плотность и погружается в глубинные слои. При растворении лигатуры магний выделяется и с высокой скоростью перемещается снизу вверх, перемешивая слои металла и лигатуры. Это способствует глубокому раскислению чугуна и стали, повышению степени усвоения компонентов и модифицирующего их действия, снижению расхода модификатора, а также удалению из стали и чугуна газов и серы.

Кроме того, изучено влияние оптимальных добавок магния и хрома на размер зерна и равномерность распределения элементов по сечению. С этой целью проводят серию плавок с переменным содержанием магния и хроИз таблицы видно, что оптимальное содержание магния в лигатуре составляет 2,5%, хрома 20%. При этом достигается наименьшее содержание неметаллических включений, наилучшее распределение элементов по сечению слитка, которое определяется локальным

Процесс осуществляется следующим образом.

В лабораторной индукционной основной печи емкостью 35 кг, расплавляют низкоуглеродистую сталь, содержащую: углерод 0,12%, марганец 0,10 /о, кремний 0,05%. Перед выпуском этого металла из печи вводят лигатуру следующего состава, вес. /o. кремний 21,5; марганец 27,6; хром 26,2; ванадий 5,4; РЗМ

10 4,6; магний 2,3; титан 0,71; кальций 0,61, Получают металл следующего состава, %.

С 0,32; Мп 1,05; Si 0,48; Сг 0,90; V 0,15; РЗМ (сумма: церий, лантан, неодим и др.) 0,048;

Т1 следы; Са следы. Таким образом, усвоение

15 элементов составляет: ванадий 98%, хром

99., марганец 99%, РЗМ 36,4%. При введении этих элементов в сталь ферросплавами или известными лигатурами усвоение указанных элементов на 5 — 10 /О, а РЗМ в 1,5 — 2 ра20 за ниже.

Сравнительные данные известной и предлагаемой лигатур в зависимости от содержания

РЗМ и углерода приведены в табл. 1. ма в лигатуре. При этом состав исходного металла не изменяется, а состав лигатуры отличается только содержанием хрома и магния (см. табл. 2). химическим и спектральным анализом, наивысший балл зерна.

Как видно из приведенных данных, предлагаемая лигатура имеет явное преимущество по сравнению с известными сплавами. Повыше35 ние эффекта модифицирования позволяет сни570655

Ф ор мул а изобретения

Составитель И. Чепикова

Техред Л, Гладкова

Корректор Л. Брахнина

Редактор 3. Ходакова

Подпи.сное

Заказ 2097/б Изд. № 727 Тираж 778

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5 1 ипография, пр. Сапунова, и вить расход модификаторов и легирующих, таких как ванадий, хром, Р3М, на 20 — 50 /о.

Внедрение предлагаемой лигатуры для раскисления и легирования позволяет улучшить качество чугуна и стали различного назначения, повысить эксплуатационные характеристики изготавливаемых из них изделий, что дает народному хозяйству экономический эффект в размере 25 руб. на 1 т лигатуры.

Лигатура для раскисления и легирования стали и чугуна, содержащая ванадий, кремний, марганец, кальций, титан, хром, магний и железо, отличающаяся тем, что, с целью увеличения степени использования основных элементов, равномерности распределения их по сечению отливки, повышения степени модифицирования, в нее дополнительно введены редкоземельные металлы и углерод, при следующем соотношении компонентов, вес ю/ю Ванадий 5,0 — 25,0

5 Кремний 10,0 — 40,0

Марганец 8,0 — 40,0

Кальций 0,5 — 5,0

Редкоземельные металлы 1,0 — 15,0

Титан 0,5 — 5,0

Хром 2,0 — 40,0

Магний 0,5 — 5,0

Углерод 1,0 — 3,5 железо Остальное

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США No 3383202, кл. 75 †1, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР Хо 451777, 20 кл. С 22С 35/00, 1973.