Лигатура Советский патент 1991 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству лигатур для получения стали.

Целью изобретения является повышение склонности к саморассыпаемости лигатуры за счет снижения ее механической прочности, повышение износостойкости и чистоты обрабатываемой стали по неметаллическим включениям.

Предлагаемую лигатуру получают угле- термическим способом. В качестве шихтовых материалов могут быть использованы кварцит, марганцевое сырье, известняк, магний, алюминий и медьсодержащие материалы.

В лабора торныхусловиях в печи мощностью 100 кВА выплавлены предлагаемая и известная лигатуры .

Полученные сплавы использовались для обработки бандажной стали, которую плавили в индукционной печи емкостью тигля 10кг,

Обработку стали как предлагаемой, так и известной лигатуры проводили при расходе лигатур 5,5 г/кг стали без дополнительных корректировок.

В таблице приведены составы полученных лигатур, результаты определения их ме- ханической прочности, а также износостойкость и содержание неметаллических включений j обработанной лигатурами стали.

Механическую прочность лигатур определяли путем трехкратного сбрасывания образца с 2-метровой высоты на металлическую плиту с определением кусков лигатуры размером 70 мм. А наблюдения по саморассыпаемости проводились в течение 30 дней во влажной атмосфере.

Испытания на износ проводили на ма- щине трения MI-M. Пара трения состояла из испытуемой стали и закаленной стали 45. При оценке износа нагрузка составляла 150 кг, время испытания 50 ч. Износ определяли по потере массы образца.

ё

§

СА)

д

О 00

Количество неметаллических включений определяли металлографическим и микрохимическим методом.

Дополнительный ввод углерода в лигатуру способствует образованию карбидов кальция и алюминия, которые снижают ее механическую прочность, а при обработке стали такой лигатурой повышается качество обработанной стали - снижается содержание в ней неметаллических включений, а также повышается износостойкость обработанной стали.

Механизм влияния углерода на само- рлссыпаемость лигатуры и на повышение качества стали и ее износостойкость можно представить следующим образом.

Введение в лигатуру 0,1-0,3% углерода способствует образованию карбидов кальция и алюминия. Образующиеся карбиды взаимодействуют с влагой атмосферы и п риводят к разрушению сплава из-за объем- ных превращений. Так, например, образующийся карбид алюминия АЦСз взаимодействует с влагой атмосферы по ре- а|сции:

| А14Сз + 12 Н20 - 4 AI (ОН)з + 3 СН4, при этом объем образующегося А(ОН)з при- м|ерно в 1000 раз превосходит обьем включений , что вызывает разрушение.

Обработка стали лигатурой, содержащей углерод, приводит к повышению ее качества и износостойкости. При взаимодействии углерода лигатуры с жидкой сталью образуются газообразные продукты раскисления, вызывая интенсивное перемешивание металлического расплава, ч,то способствует лучшему удалению продуктов раскисления из металла. Обработка стали указанной лигатурой также приводит к г овышению ее износостойкости, так как ob- f азующиеся мелкодисперсные карбиды кальция и алюминия располагаются в дефектных местах кристаллической решетки и увеличивают площадь фактического контак- ta при трении двух тел, что способствует равномерному распределению нагрузки, и Снижает износ. Содержание в лигатуре углерода менее 0,1 % не обеспечивает образования достаточного количества карбидов кальция и алюминия, что приводит к увеличению механической прочности лигатуры, а itipH обработке стали - к снижению ее каче- ifcTea и износостойкости. Введение же его в Достав лигатуры свыше 0,3% вызывает технологические затруднения и такое его количество не оказывает влияние на Саморассыпаемость лигатуры.

Совместное введение в лигатуру магния и меди способствует снижению ее температуры плавления и механической прочности.

иш

0,1-10% меди и 0,1-5% магния снижают механическую прочность вследствие того, что их присутствие сильно огрубпяет микроструктуру лигатуры и значительно увеличи5 вает хрупкость ее фазовых составляющих. При этом часть магния взаимодействует с фосфором расположенных на границах зерен и образует фосфиды, которые вступают в реакцию с влагой воздуха. Давление обра10 зующихся газов создает усилия, приводящие к деформации слитка и развитию трещин. Последние, распространяясь по наиболее слабым направлениям, образуют несвязанные друг с другом более или менее

15 крупные блоки обломков кристаллов, составляющие частицы рассыпающегося сплава.

Определяя механическую прочность и склонность к саморассыпанию,используют

20 технологию обработки жидкого расплава (стали, чугуна и других) путем вдувания в него порошкообразного ферросплава, лигатуры и модификатора. Такая технология по- зволяет максимально повысить

25 использование элементов-раскислителей, сократить их угар и повысить качество обработанной стали. Поэтому для получения порошка сплавы подвергают дроблению и помолу, что приводит к дополнительным за30 тратам и требует наличия специального оборудования. В связи с этим получение лигатур с низкой механической прочностью, тем более саморассыпающихся, является актуальным. Что касается затруднений при хранении и пере35 возках порошкообразного сплава, надо отметить, что после низкотемпературного обжига их хранение и транспортировка не вызывают затруднений.

Как следует из результатов, представ40 ленных в таблице, предлагаемая лигатура имеет повышенную склонность к саморассыпанию за счет более низкой прочности, а обработка предлагаемой лигатурой бандажной стали позволяет более, чем в 2,5 раза,

45 повысить ее износостойкость, при зтом количество неметаллических включений снижается более, чем на 7%.

Формула изобретения Лигатура, содержащая кремний, марга50 нец, кальций, алюминий, магний, медь, фосфор и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения склонности к саморас- сыпаемости лигатуры за счет снижения ее механической прочности, повышения изно55 состойкости и чистоты обрабатываемой стали по неметаллическим включениям, она дополнительно содержит углерод при следующем соотношении компонентов, мас.%:, кремний45-65

марганец5-20

Изобретение относится к лигатурам. Целью изобретения является повышение склонности к саморассыпаемости лигатуры за счет снижения ее механической прочности, повышение износостойкости и чистоты обрабатываемой стали по неметаллическим включениям. Лигатура содержит, мас.%: S1 45-66; Мп 5-20; Са 0,5-10; AI4-8; С 0,1-0.3; Р 0,1-0,3; Мд 0,1-5; Си 0,1-10, Fe остальное. Лигатура во влажной атмосфере рассыпается менее, чем за 14 дней. Обработка бандажной стали приводит к повышению ее износостойкости более чем в 2,5 раза, при этом количество неметаллических включений снижается более чем на 7%. 1 табл.