Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов смесей для легирования стали.
Цель изобретения - снижение усадочной пористости стали, повышение ее трещиноустойчивости и прочности при циклическом контактно-ударном ее нагружении.
Выбор граничных пределов содержания компонентов в предложенной смеси обусловлен следующим.
Содержание алюминия ниже 5 мас.% не обеспечивает, снижение НВ в стали усадочной пористости и высокую степень извлечения ванадия, высокое содержание алюминия (более 20 мас.%) вызывает образование оксидных остроугольных включений в металле, что снижает плотность стали, увеличивает трещинообразование.
Низкое содержание в смеси ванадиевого шлака или металлопродукта (ниже 10 мас.%) увеличивает необходимое количество присаживаемой смеси и ухудшает условия шлакообразования, а следовательно, и эффект легирования. Высокое содержание (более 30 мас.%) вызывает повышенную окис- ленность металла, так как на единицу ванадийсодержащего материала приходится недостаточное количество восстановителей, что увеличивает безвозвратные потери ванадия. Кроме того, при кристаллизации стали появляется
J
возможность образования в междуветви- ях дендритов эвтектических карбидов ванадия. Вследствие этого, снижаются показатели трещиноустойчивости.
Содержание кокса ниже 5 мас,% не обеспечивает образование защитной атмосферы при обработке стали в ковше и стабилизации содержания углерода в металле, а более 10 мас.% влечет излишнее науглероживание металла и образование избыточной карбидной фазы, а также ухудшает услови модифицирования за счет снижения активности азота, растворенного в стали, что влияет на дисперсность дендритной структуры.
Содержание ферросилиция ниже 5 мас.% не обеспечивает необходимый уровень раскисленности металла, что связано с увеличением количества литейных дефектов в стали, а содержание его более 10 мас,% вызывает повышение концентрации кремния в металле, т.е. снижение вязкости и эксплуатационных характеристик стали.
В качестве модификатора выступают окислы и редкоземельные металлы (РЗМ), восстановленные из окислов. Нижний и верхний пределы содержания окислов РЗМ в смеси выбраны из необходимости достижения достаточного эффекта модифицирования с целью повышения дисперсности дендритной структуры, снижения количества „ неметаллических включений, их гло- буляризации, получение высокой плотности металла и увеличения уровня эксплуатационных характеристик стали
Комплексное введение в виде смеси алюминия, углеродсодержащего вещества, кремнийсодержащего сплава, ванадийсодержащего материала и окислов РЗМ с известью позволяет в микрообъемах получить восстановленные РЗМ и их окислы и ванадий в сочетании с высокоосновным тлаком, что положительно воздействует на жидкий металл за счет образования жидкого модификатора РЗМ и их окислов и равномерного распределения его в
расплаве. Это обеспечивает равномерность структуры, ее измельчение. В конечном счете позволяет получить повышенные технологические и эксплуатационные характеристики металла. Известная и предложенная смеси изготовлялись методом смешения компонентов :
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
алюминий (марка АВ-91 ГОСТ 295-79) в виде мелких кусков (стружки) фракцией не более 20 мм или порошка;
ванадиевый шлак (ТУ 14-11-223-86), мас.%; пятиокись ванадия 17,9, окислы железа 32, окислы кремния 17, окислы марганца 10, остальное окислы титана, хрома, кальция, алюминия, фракция не более 50 мм|
кокс (ГОСТ 3340-71) молотый или дробленый, фракция не более 20 мм;
ферросилиций 75% (ГОСТ 1415-78) дробленый, фракция не более 20,мм;
ферросилиций с барием (ТУ 14-5- -160-84 ЕфЗ) дробленый, фракция не более 20 мм;
Окислы РЗМ цериевой группы (ЦеОК-2 ТУ 48-4-320-74), мас.%: окислы РЗМ 98, содержание CeO-z - основа, , f5, 3-5, фракция не более 2 мм;
известняк (ОСТ 1463-80), фракция не более 20 мм.
Составы известной и предложенной смеси (по вариантам), а также технологические и эксплуатационные характеристики стали 120Г10ФЛ, обработанной этими смесями, приведены в табл. 1 и 2,
Дисперсность ден дритной структуры (ДДС) определялась путем подсчета количества осей, приходящихся на единицу длины, равную 10 мм (одно поле зрения). Подсчет производился на микроскопе МБС-2 (увеличение 20) в 30 молях зрения посредством суммирования числа пересечений осей дендритов с заранее нанесенными параллельными рисками.
Загрязненность металла неметаллическими включениями (l) - металло- графический.контроль неметаллических включений осуществлялся по ГОСТ 1778-70.
Зона усадочной пористости ( пор) определялась на технологической пробе диаметром 70 мм путем замера площади зоны пористого металла.
|n.t .ЮО, где
S
проб
пор
tfnop- площадь зоны
пористого металла, S Првс площадь технологической пробы (0 70 мм).. Площадь зоны определялась путем просвечивания образца на рентгеновской установке.
Трещиноустойчивость определялась на комплексной пробе для определения
5-1
литейных свойств сплавов по образованию трещин.
Упрочнение при циклическом контактно-ударном нагружении (ЛН) проводилось на копре ДСВО-150 (2,3), используемом при многократно-ударном нагружении (испытания на расклепыва- емость). Энергия разового удара 15 дЖ, частота удара 7,5 1/с, база испытаний 106 циклов. За критерий расклепываемости принималось изменение длины рабочей части образцов в .процессе испытаний, фиксируемое после определенного числа циклов с помощью микрометра (йН).
Как следует из табл.. 1 и 2, дополнительный ввод в состав модифицирующей и легирующей смеси окислов РЗМ цериевой группы позволил при обработке стали 120Г10ФЛ снизить усадочную пористость в 2,3 - 3,5 раза, исключить образование трещин и повысить циклическую прочность в 1,06- 1,17 раза.
465076
Формула изобретения
Смесь для легирования и модифицирования стали, содержащая алюминий, ванадиевый шлак, кокс, ферросилиций и известняк, отличаюшаяЬ я тем, что, с целью снижения усадочной пористости стали, повышения ее тре- Q щиноустойчивости и прочности при циклическом контактно-ударном ее нагружении, смесь содержит окислы редкоземельных металлов цериевой группы при следующем содержании компонентов, мас,%:
15
Алюминий Ванадиевый шлак Кокс
Ферросилиций Окислы редкоземельных металлов цериевой группы Известняк
5-20
10-30
5-10
5-10
2-10
Остальное
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СМЕСЬ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ СТАЛИ | 2002 |
|
RU2231571C1 |
Смесь для легирования и шлакообразования | 1987 |
|
SU1444359A1 |
МОДИФИЦИРУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ | 2014 |
|
RU2567928C1 |
Смесь для легирования и модифицирования стали | 1984 |
|
SU1266877A1 |
Способ раскисления и легирования низкоуглеродистой ванадийсодержащей электростали | 1988 |
|
SU1659493A1 |
СПОСОБ МИКРОЛЕГИРОВАНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ СТАЛИ | 2002 |
|
RU2223332C1 |
Модификатор для чугуна | 1987 |
|
SU1497256A1 |
Сталь | 1986 |
|
SU1331905A1 |
СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТОГО РАСПЛАВА | 2011 |
|
RU2456349C1 |
Модификатор для чугуна | 1990 |
|
SU1708909A1 |
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при выплавке стали. Цель изобретения - снижение усадочной пористости стали, повышение ее трещиноустойчивости и прочности при циклическом контактно-ударном ее нагружении. Предложенная смесь для легирования и модифицирования стали содержит, мас.%: AL 5-20
ванадиевый шлак 10-30
кокс 5-10
ферросилиций 5-10
окислы редкоземельных металлов цериевой группы 2-10 и известняк - остальное. Дополнительный ввод в состав смеси для легирования окислов РЗМ позволил при обработке стали 120 Г 10 ФЛ снизить усадочную пористость в 2,3-3,5 раза , исключить трещинообразование и повысить циклическую прочность в 1,06-1,17 раза. 2 табл.
12,5
40,0
10,0
Ферросилиций с барием (21 Ва)
Таблица 1
12,5
Остальное
6,0
6,0
5,0
5,0
2,0
Известная Предложенная
4,1
2,40
Таблица 2
7,662 43
230
Топка с несколькими решетками для твердого топлива | 1918 |
|
SU8A1 |
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок | 1922 |
|
SU21A1 |
Смесь для легирования и модифицирования стали | 1984 |
|
SU1266877A1 |
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок | 1922 |
|
SU21A1 |
Авторы
Даты
1990-02-28—Публикация
1987-03-19—Подача