Способ раскисления подшипниковых сталей Советский патент 1976 года по МПК C21C7/06 

: 1

Изобретение относится к металлургии.

Известны способы раскисления стали комплексными раскнслителями на основе бинарных и м.ногОКомпонентныхсистем: Мп-Si; Мп-Si-А1; Мп-А1; Si-Са-А1; Мп - Si -А1; Mg Mn-Si-А1; Fe-Al; Ca-Fe-Al; Ca-Mn-Al; Ca-Al; P3M-Si-Al.

С целью снижения в металле содержания кислорода и неметаллических включений раскисление и модифицирование ведут в ковше или других агрегатах гранулированным магнием и флюсом на фторидно NaF-f А1Рз хлоридпой (MgCb + KClOs + NaCi) основе, а затем металл, легируется (раскисляется) марганцем, кремнием и другими элементами.

Описываемый способ раскисления стали основывается -на результатах физико-химических исследований процесса раскисления. Анализ природы химической связи между элементами в многокомпонентной металлической системе, например подшипникавой стали типа ШХ15, показывает что при вводе обычно применяющихся раскислителей, имеющих химическое сродство к кислороду выше, чем магний, остаточное фактическое содержание кислорода в жидком металле при прочих равных условиях оказывается выше, чем в случае ввода магния. Равная концентрация кислорода в металле достигается при раскислении магнием при меньщем его содержании.

чем в случае использования, например, алюМиния или кальция. Алюминий хорошо растворяется в стальной ванне и сильно взаимодействует с железом и другими элементами

стали, что приводит к снижению его активности при температурах сталеварения. Как показывают теоретические расчеты, применение кальция ие снижает содержание кислорода до очень низких значений, а фактический уровень концентрации кальция в стали типа ШХ15 перед выпуском металла из печи и в ковше достигает величины 0,004-0,005%, что в 2-3 раза выше содержания магния в этих же пробах (0,0015-0,0020%).

Присутствие в стали кремния, марганца, алюминия и других элементов снижает активность кальция, а следовательно, уменьшает его раскислительную способность.

В процессе кристаллизации стали вследстВие понижения растворимости кислорода в металле и повышения активности раскислителей зарождаются жидкие объемы окисного расплава многокомпонентной системы MgO- -АЬОз-СаО-SiO2. В зависимости от остаточного содержания каждого элемента в стали (Mg, Al, Ca и Si) возможны многие варианты абсолютного содержания окислов в этих сложных системах, что может приводить к образованию чистого корунда, алюминатов кальция, сложных включений на основе

CaO-АЬОз - SiOj, содержащих окись магния.

Повышая содержание магния до уровня его растворимости в подшипниковой стали, можйо достичь содержания кислорода такого низкого уровня, что при кристаллизации металла эта концентрация будет ниже равновесных значений, обусловливающих появление продуктов раскисления стали.

В отличие от кальция, имеющего еще большую раскислительную способность, магний имеет меньшую растворимость в сталь«ой ванне, что создает более благоприятные условия для раскисления им стали.

Присутствие в стали других элементовра-скислителей понижает а1ктн вность магния и эффект раскисле-ния им. Поэтому предлагается раскислять металл магнием неред вводом в сталь марганца, кремния, алюминия и других раскислителей.

Из физико-химических исследований взаимодействия в окисло-хлоридных системах известно, что окислы при наличиИ магния и хлоридов могут образовывать легкоплавкие соединения. Эти соединения имеют низкую температуру плавления, хорошо коагулируют и легко удаляются из стали. Анализ диаграмм состояния позволяет заключить, что с учетом доступности сырьевых материалов наиболее эффективными являются смеси хлоридов (MgCb, КСЮз, NaCl) и фторидов (А1Рз и NaF). Окисные фазы сравнительно легко а.ссимилируются этнми расплавами, что очищает сталь от экзогенных включений.

Сталь продувают смесью гранулированного магния с хлористо-фтористыми солями. После 2-3-минутной выдержки легируют ферросилицием на 0,30% Si и разливают в

слитки. Параллельно провели две сравнительные цлавки по обычной технологии с раскислением металла ферросилицием и алюминием.

Анализы показали, что оцытный металл содержит MglocT 0,005 - 0,006%, О 0,002%, S 0,005%, величина баллов но неметаллическим включениям (гловулям, оксидам и сульфидам) не превышает 1,0 в то

время как на сравнительных планках О 0,0046%, S 0,016%, баллов по оксидам, глобулям и сульфидам, как правило - 3-4, встречается также балл 5 и выше, т. е. металл сильно загрязнен неметаллическими

включениями.

Кроме того, макроструктура опытных слитков мелкозерни ста и равномерна по всему сечению слитка, в то время как слитки сравнительных плавок имеют ликвационные зоны, т. е. обработка металла магнием оказывает также положительное модифицирующее действие на структуру металла при кристаллизации.

Формула изобретения

Способ раскисления подшипниковых сталей, заключающийся в в(Вбдении раскислителя и рафинировочной смеси, отличающийся тем, что с целью снижения в металле содержания кислорода и неметаллических включений, перед вводом раскислителей металл обрабатывают смесью гранулированного магния и рафинировочного флюса, состоящего из хлористых и фтористых соединений, .взятых соответственно в количестве 0,05-0,15% и 0,5-1,0% от веса жидкой стали.