Лигатура для стали Советский патент 1993 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке лигатур для улучшения свойств стали.

Известна лигатура, содержащая, мас.%; Кремний6-85 .Редкоземельные металлы 15-70 Железо Остальное Высокое содержание кремния в лигатуре приводит к снижению коррозионно-эро- зионной стойкости и ударной вязкости.

Известна лигатура следующего химического состава, мас.%:

Хром 40-50 Марганец Г20-30 . Кремний 0,2-2 Углерод . 0,5-3 Азот 1-10 Титан 1-4 Кальций - 0.5-2,5 Железо Остальное Стали, обработанные этой лигатурой,- имеют пониженную склонность к горячим трещинам короблению.

По технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близкой к предложенной является лигатура, содержащая, мас.%:

Кремний

Марганец

Бор

Азот

Железо

17-34 50-75 0,1-3

,. „0,03-3 Остальное

ел

С

Расход лигатуры составляет 1,2% от массы стали. Свойства стали после обработки ее известной лигатурой:

Скорость коррозии в растворе NaCI 3,,01-0,09 г/м2.ч;

Скорость коррозии в атмосфере - 0,0019- 0,045 г/м .ч;

Коррозионно-эрозионная стойкость - 0,011-0,02 мг/м2.ч;

Ударная вязкость при температуре 20°С - 0,98-1.2 МДж/м2.

Коррозионная стойкость в среде хлористого натрия и ударная вязкость микролегированной стали соответствуют техническим условиям, а стойкость в условиях коррози- онно-эрозионного изнашивания и предел коррозионного изнашивания - недостаточны. Величина последнего не превышает 400-470 МПа.

Цель изобретения - повышение корро- зионно-эрозионной стойкости.

с оо

О

о

00

Поставленная цель достигается тем, что игатура для стали, содержащая кремний, арганец, бор, азот и железо, дополнительо содержит цирконий, магний и литий при ледующем соотношении компонентов, ас.%: :

Кремний17-23 Марганец 12-17 Бор . 5-11 Цирконий . 11-15 Магний . 7-12 . Литий .. 3-7 Азот . . 0,1-3 Железо ; - Остальное Существенными отличиями предложенного технического решения являются до- полнительное введение сильного нитридообразующего элемента - циркония и присадка химически активных модифицирующих элементрв - магния и лития, что приводит к упрочению структуры и повыше нию коррозионно-эрозионной стойкости. Введение циркония обеспечивает при кристаллизации углербдистых-литейных сталей начало реакции образования нитридов на более ранних этапах.затвердевания дендритных ячеек при низкой их локальной концентрации и измельчение структуры и повышение коррозионно-эрозионной стойкости. ... ;... ..-.-.

Измельчение структуры и повышение коррозионно-эрозионных свойств при концентрации циркония в лигатуре до 11 мас.% недостаточны. При увеличении содержания циркония более 15 мас.% повышается общая масса нитридных включений в объемах дендритных ячеек, что снижает ударную вязкость и стабильность коррозионно-эрозионных свойств. .:

Магний улучшает фактор формы неметаллических включений и структурных составляющих, повышает механические и коррозионно-эрозионные свойства. При концентрации магния до 7 мас.% модифицирующий эффект низкий, а при увеличении содержания его более 12 мас.% повышается его угар, снижается однородность структуры и стабильность коррозионно-эрозионных свойств.

Литий в количестве 3-7 мас.% способствует измельчению структуры, повышению упруго-пластических свойств и коррозионно-эрозионной стойкости. Верхний предел обусловлен увеличением концентрации неметаллических включений при более высоком содержании лития, что снижает ударную вязкость и предел коррозионной усталости. При содержании его до 3 мас.% снижаются ударная вязкость и коррозион- но-эрозионная стойкость.

Кремний и марганец снижают коррозионные свойства и эксплуатационную стойкость в условиях коррозионно-эрозионного изнашивания, поэтому их концентрации

снижены и ограничены содержанием 17и 12 мас.% соответственно. При их содержании менее нижних пределов снижается раскисляющая способность лигатуры, увеличивается концентрация в стали окислов, что

ухудшает коррозионно-эрозионные и механические свойства. .

Концентрация бора и азота в лигатуре повышена для увеличения механических свойств и коррозионно-эрозионных свойств

стали. Верхние их пределы обусловлены увеличением по границам зерен .неметаллических включений и снижением упруго-пластических свойств, предела коррозионной усталости и коррозионно-эрозионной стойкости.

Выплавку лигатур различного состава производят в открытых индукционных печах емкостью 150 кг. В качестве шихты используют силикомарганец, ферребор ФБ-2 и

ферресиликоцирконий ФСЦРМр40. После расплавления и доводки состава расплав при температуре 1370-140Q°C продувают азотом в течение 3-30 с. При выпуске расплава из печи его модифицируют сплавом

ЖМгЛэ-1 и разливают в плоские изложницы. В табл.1 приведены составы лигатур опытных плавок.

Выплавку стали 80ГС(ТУ 24-1 -12-182-75) производят в электропечи ДС-1,5. Присадку

лигатур в измельченном до фракции 1-10 мм виде производят при выпуске из печи в стопорной ковш в количестве 1% от массы заливаемого расплава, Результаты испытаний механических и

служебных свойств сталей приведены в табл.2.

Предел коррозионной усталости определен на цилиндрических образцах типа У111, а прочность - на 10 мм образцах.

Как видно.из табл.2, предложенная лигатура обеспечивает более высокий комплекс механических и коррозионно-эрозионных свойств стали 80ГСЛ, используемой для изготовления футеровки шаровых

мельниц, чем известная лигатура. Ожидаемый экономический эффект от использова- ния предложенной лигатуры составит более 60 тыс. руб.-в год.

Формула изобретения

Лигатура для стали, содержащая кремний, марганец, бор, азот и железо, о т л и- ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения коррозионно-эрозионной стойкости, она дополнительно содержит цирконий, магний

и литий при следующем соотношении ком-Азот

понентов, мас.%: Цирконий

Кремний 17-23. Магний

Марганец 12-17Литий.

Бор 5-115 Железо

0,1-3 11-15 7-12 3-7 Остальное

Сущность изобретения: лигатура для стали для повышения коррозиен нр-эрози- онной стойкости содержит в мас.%: кремний 17-23; марганец 12-17; бор 5-1.1; цирконий 11-15; магний 7-12; литий 3-7; азот 0,1-3; железо остальное. Лигатура обеспечивает более высокий комплекс механических и коррозионно-эроэионных свойств стали 80ГСЛ. 2 табл.

Таблица 1

Таблица 2