Модификатор для чугуна и стали

 

iaaf It@i и: ФФ Hl 4ôñæàâ

Союз Советских

Социалистических

Республик

,785373

Ж ф

Ъ г

К АВТО РСКОмч СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Донолннтельное к авт. санд-ву (22) Заявлено 07.07.77 (2! ) 251QQQ6/22 02 ф с присоединением заявки,% (23) Приоритет (51) M. Кл

С 22 С 35/00

П3@даретиааиьза хамнтат ссер ае делан аюаретеаив н отхрьпяя

Опубликовано 07.12.80. Бюллетень А 45

Дата опубликования описания Q7.12,80 (53) УДК 621.745 (088.8) И.С. Кумыш, В.А. Боголюбов, Н, П. Лякишев, В.FI. Горячев, Г.Ф. Игнатенко, H. И. Субботин, А. Ф. Конев, Г. Ф.Горбульский и Л.Б. Коган (72) Авторы изобретения

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научнойсследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина (71) Заявитель (54) МОДИФИКАТОР ДЛЯ ЧУГУНА И СТАЛИ

Известен также щнй, вес.%:

Кальций

Кремний

Алюминий

Майшй

Р3М

Иттрий модифкатор (2), содержа7 — 25

10 — 40

16 — 60

0,2 — 5,0

0,5 — 12

0,05 — 7,0

Изобретейие относится к черной металлургии, конкретнее к ферросплавам, в частности к мо-- дификаторам для чугуна н стали, содержащим редкоземельные металлы (РЗМ), алюминий, кремний и железо.

Хорошими модифицирующими свойствами обладают РЗМ, кремтшй, алюминий, мапый, медь и другие элементы, которые используются в отдельности или в виде комплексных модификаторов при разлишом сочета|пш указанных

10 выше элементов.

Известны модификаторы на железной или кремниевой основах, содержащие РЗМ, пригодные как для моднфицирова1п я чугуна, так и для летироваш я стали.

i5

Известен модификатор (1) следующего состава, вес.%:

РЗМ 0,8 — 2,0

Кремний 5 — 15

Кальций 2 — 8

Магний 6 — 15

Марганец, :1 — 10

Алюминий 0,1 — 15

Медь Остал ыюе

В этом модификаторе содержание магния доходит до 15%; а меди содержится ие менее

48,5%, зато слишком мало Р3М (всего до 2%).

Поэтому в этом модификаторе на каждый процент Р3М приходится не менее 3% магния и

25% меди. При введении в жидкий металл РЗМ с помощью модификатора приходится задавать большое его количество. При этом вводятся значительно большие количества магния и меди, чем РЗМ. Кроме того, введение такого модификатора сопровождается значительным пнроэффектом нз-за относительно высокого содержания магния в этом модификаторе, что приводит к низкому и нестабильному усвоению магния и меди модифицируемым металлом.

Медь O. I 7,0

Желе зо Остал ьное

Однако из-за высокого содержания алнгминия модификатор малопригоден для модифицирования стали РЗМ. В металл вносится большое количество алн1миния и кальция, что значительно ухуд1иает качество модифицируемого металла, Этот комплексный модификатор не позволяет получать высокопрочный чугун и сталь с высокими механическими свойствами.

20

Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна и стали.

Это достигается тем, что модификатор содержит компоненты в следующем соотношении, вес.%: 15 P3M 15 — 50

Кремний 20 — 60

Алюминий 1 — 10

Кальций 1 — 10

Магний 0,4 — 8,0

Медь 0,2 — 10

Железо Остальное

Наличие в модификаторе магния и меди, связанных в прочные соединения, ослабляет пирозффект, которым обычно сопровождается 2$ введение в жидкий металл модификаторов, содержащих заметные количества магния. Химическая связь этих элементов с РЗМ при наличии в комплексном модификаторе кремния, алюминия и кальция повышает скорость и полноту ЗО растворения модификатора в жидком металле, усиливает его модифицирующие свойства и обеспечивает равномерность модифицирования чугуна и стали, что повышает механические свойства последних. 35

При введении известных модификаторов с РЗМ в жидкий чугун, на поверхности кусков модификатора образуется тугоплавкая корка иэ шлака и графита, что приводит к нестабильному усвоению РЗМ и значительному их угару.

Наличие же в комплексном модификаторе данного состава мапшя и меди в виде легкоплавких химических соединений MgCuq u

MgqCu способствует разрушению этой корки.

Эти соединения, растворяясь, разрушают корку, что способствует полному и быстрому растворению модификатора в чугуне. Введение маг1в1я и меди в состав модификатора в 2-4 раза увеличивает скорость усвоения (растворения) модификатора. После разрушения оболочки на кусках модификатора изнутри магний взаимодействует с кислородом и серой модифнцируемого металла и удаляется из него в виде окислов и сульфидов.

Нижйие пределы по содержанию в комплексном модификаторе магния и меди определены соответственно 0,4 и 0,2%, исходя из того, что при"содержании их ниже указанных пределов

" маг1Жя""и меди недостаточт1о для разрушения карби;и лшаковой оцо;1о 1к11 II;I куека < м<ь1ификатора. 11ри содержании ма1ния бо:1ее 8,,;ижс при наличии в модификаторе мели, растворение модификатора сопровождается заметным пироэффектом. Если же в модификаторе содержится более 10 меди при минимальном количестве РЗМ, то ослабляются модифицирующие свойства РЗМ.

Чтобы повысить качество модифицируемого металла при наличии в составе модификатора менее 15% РЗМ, необходимо значительное количество модификатора (свыше 10-15 кг на 1 т), что снижает температуру этого металла. При содержании же в модификаторе более 50% РЗМ возникают трудности при изготовлении модификатора (низкое извлечение РЗМ из сырья, потери РЗМ при разделке плавки модификатора), что приводит к повышению его себестоимости, При получении модификатора также значительно повышается угар РЗМ .при использовании модификатора, так как часть РЗМ не связана в прочные соединения с остальными элеме1ттами модификатора (в частности, в силициды).

Количества кремния, алюминия и кальция в комплексном модификаторе выбраны по аналогии с известными модификаторами и хорошо обеспечиваются технологией металлотермической выплавки модификатора.

В дуговой электропечи металлотермическим способом получают модификатор с использованием в шихте отходов меди или медесодержащего алюминия, окислов РЗМ, кальция и магния. Магний вводят из магнезита или кремнемагниевой лигатуры. Для создания железокремни. евой основы комплексного модификатора используют ферросилиций, а в качестве восстановителя — алюминиевый порошок и силикокальций.

За одну плавку получают 12-18 кг модификатора.

Химический состав образцов комплексного модификатора приведен в таблице.

С использование этих образцов комплексного модификатора выплавляют 8 плавок высокопрочного чугуна и 4 плавки стали 35ГЛ.

Кроме этих опытных плавок выплавляют по 2 контрольные плавки высокопрочного чу1 гуна и сталй 3S ГЛ, для которых в качестве модификатора используют лигатуру следующего состава, вес.%: 6,6 РЗМ, 25,4 кремний, 32,8 алюминий, 1S,4 кальций, 1,3 магний, 2,8 медь и остальное — железо.

В ковш при выпуске металла из печи вводят для чугуна комплексный модификатор из расчета внесения 0,4 вес.% РЗМ и для стали

0,5 вес,% РЗМ. Вследствие того, что в лигатуре содержится всего 6,6 вес.% РЗМ, то лля внесения в чугун и сталь укаэанного выше коли5,ь1 ъ чес1в» РЗМ деобходил1о задавать лигаэуру около

35 кг на 50 кг жидкого металла, в то время как для э ой же цели достаточно всего 400500 г модификатора, Поэтому, чтобы не застудить металл лигатуры, вводят на плавку 1 кг чугуна, а на плавку стали — 1,2 кг.

Температура чугуна на выпуске 1380-1400 С, а стали 35ГЛ 1560 — 1580 С.

Испытания механических свойств образцов высокопрочного чугуна показали, что для металла, модифицированного комплексным модификатором,d>= 49/56 кг/мм а для контрольных образцов всего 38-43 кг/мм . Удлинение сР. соответственно 4,8 — 6,0% против 3,2 — 3,8%.

Образцы стали 35 ГЛ имеют следующие ме- l5 ханические свойства: для опытных плавок

6 = 67 — 70 кг/мм и 8 =. 18 — 21%; ударная вязкость а„при +20 С = 7,6 — 7,8 кгм/см, а .

Состав, %

РЗМ кремний ал юми- кальций магний медь железо ний

1,2

Остальное

1,5

1,6

2,8

18,4 42,3

25,8 50,4

0,8

1,4

То же

1,3

6,2

36,3 24,5

9,8

5,6

9,4

6,4

1,3

4,9

1,2

10,0

28,4 45,2

48,7 22,6

3,1

4,8

2,1

8,4

1 — 1О

1 — 10

О4 — 8,0

0,2 — 10

Остальное

Алюминий

Кальций

Магний

Медь

Железо . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1. Авторское свидетельство СССР No 418552, кл. С 22 С 35/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР Н 558957, кл С 22 С 35/00, 1976.

Модификатор для чугуна и стали, содержащий редкоземельные металлы, кремний, алюминий, кальций, медь, магний и железо, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения механических своиств стали и чугуна, он содержит компоненты в следующем соотношении, вес.%: 4Я

Редкоземельные металлы 15 — 50

Кремний 20 — 60

Составитель И. Чепикова

Техред. Н.Бабурка Корректор И. Муска

Редактор Е. г1олионова

Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8763/28.Филиал ПП:1 "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения хла.ьноломкосгь лри - оО С .,7 1,8 xiм см .

Для контрольных же плавок. проведенных с использованием лигатуры, эти величины были следующими: 68 = 58 -62 кг/мм ; о = 1О-12Я: а при +20 C=2,9 кгм/см и при -60 С =

=1,2% кгм/сл1, Комплексный модификатор на железокремнневой основе позволяет модифицировать Р3М, чугун и сталь и получать высокопрочный чугун и сталь с высокими механическими свойствами.

Лигатура же на алюминиевой основе с добавками РЗМ, являчсь хорошим материалом для вторичного модифицирования„после модифицирования чугуна модификатором с Р3М, как это подтверждено промышленным опытом завода "Водоприбор", при использовании ее для прямого модифйцирования дает низкие результаты.