Комплексный модификатор Советский патент 1983 года по МПК C21C5/54 C22C35/00 

4i

О)

to

со Изобретение относится к черной мета ппурши, конкретнее к составам материалов, применяемых дпя легирования и улучшения качества металла, Еыплавпяемого в эпектростапеппавипьных агрегатах и доменных печах. Известна экзотермическая смесь дпя рафинирования (десупьфурации) стапи, включающая конвертерный шпак (Со( О 40-55%; SiO2 10-21%; М 0,53,5%; О,5-3,0%; МпО 5-9%; Рв2Оз 3-10%; РеО 15-20%; до 5 ;5 ОД-О,2%), плавиковый шпат и порошок алюминия 1 . Однако вследствие отсутствия в этой смеси окислов хрома, титана и ванадия она на может быть использована для выплавки легированного литейного чугуна. Кроме того, эта смесь весьма дорога (более 100 руб/т) вследствие нспопьзо вания в ней дефинитных ппавиковохх) шпа та и алюминия (до 15%) и поэтому ее применение оправдано тпоиь дпя выппавки ряда весьма ответственных марок стапе и экономически нецелесообразно дгш полу ченвя чугуна. Йзвестна также шлакообразуюшая смесь для выплавки стали по составу,от личающаяся от предыдущей дополнительно введенными марганцем и углеродомС2 Однако известная смесь не может по той же причине являться флюсом для получения легированного литейного чугу на. Известен материал, применяемый для легирования металла и, в частности, чуг нов ванадием Гз, включающий, вес. %: Окислы крем}гая75 Окислы алкллиния4 Окислы ванадия0,75 Окислы железа3,5 Углерод10 Потери при прокаливании Остальное Однако весьма высокое содержание в атом материале окислов кремния, за метно повышающее расход известняка при использовании этого материала для выплавки чугуна, существенно ограничивает возможность его применения дпя легирования и повышения качества метап ла. Наиболее близким по технической сущ ности и достигаемому результату являет комплексный модификатор для выплавки легированного чугуна Г4, содержащий, Окислы кальция35-50 Окислы кремния5-2О Окислы марганца4-15 1-5 Окислы магния 0,05-5 Окислы ванадия Окислы железа Остальное Недостатками известного комплексного модификатора являются низкая износостойкость и отбел чугунов. Кроме того, при использовании указанного материала .в качестве пегируюше-фпюсующей добавки при выплавке чугуна не представляется возможным получение высоколегированного металла, так как уровень легирования чугуна определяется в этом случае лишь концентрацией ванадия. Недостатком известного материала являются также сравнительно небольшие его ресурсы, не позволяющие вовлечь его в производство в широком промышленном масштаб. Целью изобретения является повышение износостойкости. Поставленная цель достигается тем, что комплексный модификатор, вкпючакнший окислы кальиия, кремния, марганца. ванадия и железа, дополнительно содержит окислы хрома, титана и сульфат калх иия при следующем соотношении компонентов, вес.%: Окислы кальция 8-15 Окислы кремния 10-15 Окислы марганца 3-6 Окислы ванадия 1,0-3,0 Окислы хрома 1,0-3,0 Окислы титана 4-7 Сульфат кальция 1,5-5 Окислы железа Остальное Предлагаемый комплексный материал может быть использован как легируюшефтпосукядая добавка при выплавке чугуна в электропечах, так и в качестве одного из компонектов шихты при получении чу Гуна доменным процессом. Состав комплексного материала отрабатывался экопериментально. При использовании комплексного материала в качестве легирующе-флюсуюшей добавки при выплавке и переплавке чугуна в электропечах входящие в его состав окислы кальция и в количестве 8-15% и 10 - 15% соответственно образуют при растворении шлаковую основу, жидкоподвижность коТорой существенно увеличивается от раотворения в ней окислов марганца и железа. Последние также заменяют окислы железа, получаемые от присадок железорудных добавок, необходимых для наводки шлака и частичного окисления примесей. Окиспы хрома, ванадия н титана в указанных количествах 1-3%, 1-3% и 4-7% соответственно наряду с пегированием метаппа хромом, ванадием и титаном способствуют стабипизации пенообразования при наводке шпака, снижая .угар жепеза с отходящими газами. Входящий в состав материала супьфат кальция в количестве 1,5-5% может также выполнять в этом случае роль легирующего серой компонента, заменяя сравнительно дефицитные материалы (сернистое же пезо, элементарная сера). Однако концентрация сульфата серы в этом материале при таком варианте иопользования не должна превышать 5,0%, так как при дальнейшем ее увеличении наблюдается уже появление токсичных выделений серы в атмосферу цеха и сни жается степень усвоения серы металлом. При применении комплексного материа ла в качестве компонента шихты для доменной плавки легированных чугуков входящие в состав материала окислы кальция и кремния в указанном количестве обеспе чивают получение шлака с нужной основностью (CaO/St02 l), не вызывая до полнительного расхода известняка и обео печивая содержание серы в необходимых пределах. Наличие окислов марганца в количестве 3-6% способствует повышению скорооти схода шихты за счет образования микрообъемов легкоплавких силикатов марганца, благоприятствующих растворению окислов кальция, и более интенсивному взаимодействию последних с окислами железа шихты. В состав материала могут входить также окислы магния, алюминия, фосфора в сумме до 3%, которые являются примесями и попадают с .материалами, при помощи которых вводятся основные окио- пы предлагаемого вещества. Указанные окислы в этом колггчестве не оказывают влияния на достижение поставленных целей и даже могут способствовать повышению активности легирующих компонентов и,-следовательно, полноты легирования металла. 10 974 Предлагаемый уровень концентрации сновных компонентов комплексного маериала и, прежде всего, серы позволяет эффективно вовлечь в промышленное производство дополнительные сырьевые иоточники хрома, ванадия, титана, железа и серы, которые в настоящее время рактически не используются, нанося серьезный ущерб окружающей . Ооновным преимуществом предлагаемого материала является повышение сквозного извлечения хрома ванадия и титана, что заметно повышает эффективность использования хром-, ванадий- и титаносодер- жащего сырья в целом. Причем введенные с материалами окислы указанных компонентов, восстанавливаясь при выплавке чугуна, легируют металл хромом, ванадием, титаном, заметно повышая уровень механических и эксплуатационных свойств металла. Пример. Предлагаемый материал применялся для комплексного легирования чугуна хромом, ванадием, титаном и серой. Плавка велась в 0,5 т индукционной печи. Температура перегрева составляла 15ОО°С. Величина .добавки материала в шихту равнялась 15% от веса металлозавалки. При этом отливки имели в литом состоянии отбел при тогацине стенки . не менее 15 мм. По сравнению с традиционной технологией, предусматривающей использование сернистого железа, сквозной отбел достигается только в отливках с толщиной стенки не более 10 мм. После последующего графитизирующего отжига при 950°С в течение 3 ч отливки охлаждались на воздухе. В исходном чугуне без ванадия в структуре наблюдались вокруг включений компактного графита скопления феррита. В чугуне, выплавленном с применением предлагаемого комплексного материала, матрица полностью перлитная. При этом eg увел гчивалось в 1,2 раза по сравнению с ё g, , полученном по тавестной технологии. Показатели промышленных испытаний предлагаемого материала при выплавке высококачественного легированного чугуна приведены в табл. 1.

« а

ta

t D

at H

Предлагаемый комплексный материал может пршу1еияться и в качестве компоцента шихты дпя выппавки специального высококачественного легированного чугуна. Гфи этом повышение концентрации указанных компонентов приводит {табл.2) к заметному повышению механических и эксплуатационных характеристик изделий КЗ «тих чугувс, причем такая характеристика для деталей ответсгвенвого назначения, как износостойкость повышается на 5О-7О%. Псказатепи промышленных испытаний известного и пре лагаемого материалов щ)И выплавке чу. Гуна в домеиных печах приведены в табл. 2.

(N

(Я

я 111О Испопьэование изобретения звачитепьво расишряег сырьевую базу дпя выплавки питейных пегированных чугувов, способствуя поеишению сквозного вэвп 4евия таких цеввых легирующих комповевтов, как вавадий, крам, титав, марг« веа. При 8ТОМ представляется возможным применевие для попучевия neriqx BaBBoro чугуна хром, тстав- и вавадийсодержа.щих материалов продуктов щюмежуточ ог 7 го передела рудвого сырья. Запасы атих материалов поэволают в два раза увелм чить выплавку яегвроваввого riHTefiuoro чугую для отливок ответственного вазвачевия и повысить сквозвое вэвлеч вие ваиадия и хрома из сырья в чугун ва 5-7%, а титава ва 2-3%. Экономический аффект от внадрввиа комплексвогр модификатора составняег ве мевэе 2,0 мпв. руб. в год.

КОМПЛЕКСНЫЙ МОДИсШКЛТОР для пегировашю чугуна, вкпючаю-щий окисгаы капьция, кремния, марганца, ванадия и жепеза, отпичающийс я тем, что, с цепью повышения износостойкости, он дополнительно содержит окислы хрома, титана и сульфат кальция при спедукядем соотношении компонен8-15 Окиспы капьция 10-15 Окислы кремния 3-6 Окислы марганца 1,0-3,0 Окислы ванадия 1,0-3,0 Окислы хрома 4-7 Окислы титана 1,5-5 Сульфат кальция (Q Остальное Окислы железа (Л