ФЛЮС ДЛЯ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА Российский патент 2017 года по МПК C22B9/10 C21C5/54 C22B9/18 

Изобретение относится к металлургии, в частности к флюсам для электрошлаковых технологий, и может быть использовано в сталелитейном производстве для электрошлакового переплава, а также для рафинирования и модифицирования сталей.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при изготовлении стальных деталей, работающих при температурах до минус 60°С.

Известен флюс для электрошлакового переплава стали, содержащий фторид кальция, кремнезем и оксиды редкоземельного металла (РЗМ) при следующем соотношении, мас. %:

Фторид кальция 40-60 Кремнезем 10-40 Оксиды РЗМ 10-40

(SU 1290709, С21С 5/54, опубликовано 30.07.1994).

Недостаток известного флюса состоит в том, что флюс имеет пониженную жидкотекучесть, причем восстановление РЗМ происходит медленно, что снижает модифицирующую способность флюса, так как количество перешедшего в металл РЗМ не достаточно для повышения физико-механических свойств металла.

Известен флюс для электрошлакового переплава стали, содержащий фторид кальция, оксид кремния и соединения РЗМ в виде оксифторидов РЗМ при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Фторид кальция 40-60 Оксид кремния 10-40 Оксифториды РЗМ 10-40

(SU 1621521, С21С 5/54, опубликовано 15.08.1994).

Недостатком такого флюса является то, что флюс также имеет пониженную жидкотекучесть, причем восстановление РЗМ происходит медленно, что снижает модифицирующую способность флюса и приводит к затруднению проведения процесса электрошлакового переплава.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является флюс для электрошлаковых технологий АНФ-6-1, содержащий оксид алюминия, оксид кальция, оксид кремния, углерод, оксид железа, серу, фосфор, оксид титана и фторид кальция при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Оксид алюминия 25-31 Оксид кальция ≤8,0 Оксид кремния (IV) ≤2,5 Углерод ≤0,05 Оксид железа (III) ≤0,5 Сера ≤0,05 Фосфор ≤0,02. Оксид титана (IV) ≤0,05 Фторид кальция остальное

(ГОСТ 30756-2001 «Флюсы для электрошлаковых технологий». Общие технические условия, дата введения 2005.07.01, таблица 1).

Недостатком известного флюса является его низкая модифицирующая способность и достаточно большое содержание неметаллических включений.

Целью изобретения является повышение модифицирующей способности флюса, повышение ударной вязкости стали при низких температурах и снижение содержания неметаллических включений.

Технический результат достигается тем, что флюс для электрошлакового переплава содержит флюс АНФ-6-1 и фторид церия при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Флюс АНФ-6-1 75-80 Фторид церия 20-25

Технический результат также достигается тем, что флюс АНФ-6-1 содержит оксид алюминия, оксид кальция, оксид кремния, углерод, оксид железа, серу, фосфор, оксид титана и фторид кальция при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Оксид алюминия 25-31 Оксид кальция 4,0-8,0 Оксид кремния (IV) 1,0-2,5 Углерод 0,01-0,05 Оксид железа (III) 0,03-0,5 Оксид титана (IV) 0,01-0,05 Сера 0,01-0,05 Фосфор 0,007-0,02 Фторид кальция остальное

Сочетание известного флюса АНФ-6-1 в количестве 75-80 мас. % с добавкой 20-25 мас. % фторида церия приводит к очищению междендритных участков металла, полученного электрошлаковым переплавом, от неметаллических включений. Благодаря своей высокой поверхностной активности церий модифицирует металлическую основу стали, вызывает более значительное снижение загрязненности стали сульфидами, что обеспечивает значительное повышение ее ударной вязкости при температуре до минус 60°С и очищение границ зерен. Церий оказывает большое влияние на хладостойскость стали, значительно сдвигая порог хладостойкости в сторону низких температур.

В таблице представлены данные сравнения известного флюса и флюса по изобретению.

Флюс АНФ-6-1 имел следующий состав, мас. %: оксид алюминия 27,5; оксид кальция 6,3; оксид кремния (IV) 1,8; углерод 0,04; оксид железа (III) 0,3; оксид титана (IV) 0,03; сера 0,04; фосфор 0,01; фторид кальция остальное.

Для определения эффективности предлагаемого и известного флюсов проводили электрошлаковый переплав стали 06Г2АФ на лабораторной установке ЭШП с кристаллизатором диаметром 110 мм. Переплав проводили при токе 1,5-2,0 кА и напряжении 38-40 В. После ЭШП слитки подвергали термической обработке, отбирали пробы и исследовали в них степень загрязненности стали неметаллическими включениями в соответствии с ГОСТ 1778-70 с использованием линейного метода "Л" на металлографическом микроскопе "НЕОФОТ" при увеличении в 500 раз, а механические свойства определяли по стандартным методикам (таблица).

Общее содержание неметаллических включений снизилось с 650 шт./см² до 350-400 шт./см², причем доля мелких неметаллических включений размером менее 5 мкм значительно увеличилась до 80-90%.

Приведенные в таблице результаты металлографического анализа свидетельствуют о том, что электрошлаковый переплав стали под флюсом по изобретению, содержащим фториды церия, обеспечивает снижение количества неметаллических включений и их размеров в сравнении с переплавом под промышленным флюсом АНФ-6-1, а показатели механических свойств выше, чем при обработке известным флюсом.

Кроме того, флюс по изобретению обеспечивает более высокие механические свойства стали, особенно по ударной вязкости. Ударная вязкость KCV при - 60°С увеличивается до 120-150 Дж/см².

Изобретение относится к металлургии, в частности к флюсам для электрошлаковых технологий, для сталелитейного производства и для рафинирования и модифицирования сталей. Флюс АНФ-6-1 дополнительно содержит фторид церия при следующем соотношении компонентов, мас. %: флюс АНФ-6-1 75-80, фторид церия 20-25. Изобретение позволяет повысить модифицирующую способность флюса и ударную вязкость стали при низких температурах, а также снизить содержание неметаллических включений в стали. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Флюс для электрошлакового переплава, содержащий флюс АНФ-6-1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит фторид церия при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Флюс АНФ-6-1 75-80 Фторид церия 20-25

2. Флюс по п. 1, отличающийся тем, что флюс АНФ-6-1 содержит компоненты при следующем соотношении, мас. %:

Оксид алюминия 25-31 Оксид кальция 4,0-8,0 Оксид кремния (IV) 1,0-2,5 Углерод 0,01-0,05 Оксид железа (III) 0,03-0,5 Оксид титана (IV) 0,01-0,05 Сера 0,01-0,05 Фосфор 0,007-0,02 Фторид кальция остальное