Модификатор для чугуна и стали Советский патент 1980 года по МПК C22C35/00 

(54) МОДИФИКАТОР ДЛЯ ЧУГУНА И СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлур конкретнее к ферросплавам, в частности к м дификаторам для чугуна и стали, содержащим редкоземельные металлы (РЗМ), алюминий, кремний железо. Хорошими f мод фнщ1рующим1; свойстваш обладают РЗМ, кремтш,алюминий, мапшй, медь и- другие злементы, которые используют в отдельности или в виде комплексных моди каторов .при разлишом сочетают указа1шых выше элементов. Известны модификаторы на железной или кремниейой основах, содержащие РЗМ, приго ные как для модифнцнровагая чугуна, так и для леп1рова1щя стали. Известен модификатор t следующего состава, вес.%: РЗМ0,8 - 2,0 Кремний Кальцин Марганец . Осталыгое В этом модификаторе содерж ание магния доходит до 15%, а меди содержится не кюиее 48,5%, зато слишком мало РЗМ (всего до 2%). Поэтому в этом мод|«фикаторе на каждьш про,цент РЗМ приходится не менее 3% магния н 25% меди..При введении в жидкий мetaлл РЗМ с помощью модификатора приходится задавать большое его количество. При зтом. вводятся значительно большие ко/Шчесгва мапшя и меди, чем РЗМ. Кроме того, введение такого модификатора сопровождается знач11тельш ш пироэффектом пз-за ртнооттельно высокого содержания магния в этом людифякаторе, «гто приводит к 1шзк6му и нестабильному усвоению магния и медн модифицируемым металлом. Известен также модифкатор 2, содерзгащий, вес.%: Кальций 7-25 Кремний10-40 Алюминий16 - 6U Мапшй6,2-5,0 РЗМ0,5 - 12 Иттрий0,05- 7,0 МедьO.I 7,0 ЖелооОстальное Однако ИЗ-за высокого содержагшя алюмини модификатор малопригоден для модифициро вания стали РЗМ. В металл вносится большое количество алюминия и кальция, что знатательно ухущиает качество модифицируемого металла. Этот комплексный модификатор не позволяет получать высокопрочный чугун и сталь с высокими механическими свойствами. Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна и стали. Это достигается тем, что модификатор соде жит компоненты в следующем соотношении, вес.%: РЗМ15 Кремний20 Алюминий1 Кальций1 Магний0,4 Медь0,2 ЖелезоОстальное Наличие в модификаторе магния и меди, связанных в прочные соединения, ослабляет пироэффект, которым обычно сопровождается введение в жидкий металл модификаторов, со держащих заметные количества мапшя. Химическая связь этих элементов с РЗМ при наличи в комплексном модификаторе , алюми ния и кальщ1я повышает скорость и полноту растворения модификатора в жидком металле, усиливает его модифицирующие свойства и обеспечивает равномерность модифицирования чугуна и стали, что повышает механические свойства последних. При введении известных модификаторов с РЗМ в жидкий чугун, на поверхности куско модификатора образуется тугоплавкая корка из шлака и графита, что приводит к нестабил ному усвоению РЗМ и значительному их угару Наличие же в комплексном модификаторе данного состава мапшя и меди в виде легкоплавких химических соединений MgCu и MgjCu способствует разрушению зтой корки. Эти соединения, растворяясь, разрушают корк что способствует полному и быстрому раствор нию Модификатора в чугуне. Введение магга я и меди в состав модификатора в 2-4 раза увеличивает скорость усвоения (растворения) модификатора. После разрушения оболочки на кусках модафикатора изнутри магний взаи модействует с кислородом и серой модифиш1р емого металла и удаляется из него в виде окислов и сульфидов. Нижние п$«делы по содержанию в комплек ном модификаторе магния и меди определены соответственно 0,4 и 0,2%, исходя из того, чт прй Сс1деря аНйи их ниже указанныхпределов tlWS « Wejtti йедостаточгйо для разрушения aiiincKMij.taKouoM ооолочкн на куск;1Ч M(i.in(niатора. При содержании магния Oo;iee 8V, лае при наличии в модификаторе мо/ш, распюекие модиф1 катора сопровождается заметным пироэффекгом. Если же в модификаторе содержится более 10% меди при минимальном количестве РЗМ, то ослабляются модифицирующие свойства РЗМ. Чтобы повысить качество модифицируемого металла при наличии в составе модификатора менее 15% РЗМ, необходимо значительное количество модификатора (свыше 10-15 кг на 1т), что снижает температуру этого металла. При содержании же в модафикаторе более 50% РЗМ возникают трудности при изготовлении модификатора (низкое извлечение РЗМ из сырья, потери РЗМ при разделке плавки модификатора), что приводит к повышению его себестоимости. При получе1ши модификатора также значительно повышается угар РЗМ .при использовании модификатора, так как часть РЗМ не связана в прочные соединения с остальными элеметами модификатора (в частности, в силидады). Количества крем1шя, алюминия и.кальция в комплексном модификаторе выбраны по ана логин с известными модификаторами и хорошо обеспечиваются технологией металлотермической выплавки модификатора. В дуговой электропечи металлотершшеским способом получают модификатор с использованием в шихте отходов меди или медесодержашего алюминия, окислов РЗМ, кальция и магния. Мапшй вводят из магнезита или кремнемагниевой лигатуры. Для создания железокремниевой основы комплексного модификатора используют ферросилиций, а в качестве восстановителя - алюминиевый порошок и силикокальций. За одну плавку получают 12-18 кг модификатора. Химический состав образцов комплексного модификатора приведен в таблице. С использование этих образцов комплексного модз фикатора выплавляют 8 плавок высокопрочного чугуна и 4 плавки стали 35ГЛ. Кроме этих опытных плавок вьшлавляют ,по 2 контрольные плавки высокопрочного чугуна и стали 35 ГЛ, для которых в качестве модификатора используют лигатуру следующего состава, вес.%: 6,6РЗМ, 25,4 кремний, 32,8 алюминий, 15,4 кальшш, 1,3 магний, 2,8 медь и остальное - железо, В ковш при выпуске металла из печи вводят для чугуна комтлексный модификатор из расчета внесения 0,4 вес.% РЗМ и для стали 0,5 вес.% РЗМ. Вследствие того, что в лигатуре содержится всего 6,6 вес.% РЗМ, то для внесения в чугун и сталь указанного выше количес1ва РЗМ иеоо.чо.чимо :залавать лига1)ру i)K(Xi 3,5 кг на 50 кг жидкого металла, в то время как для згой же цели достаточно всего 400500 г модификатора. Поэтому, чтобы не застудить металл лигатуры, вводят на плавку 1 кг чугуна, а на плавку стали - 1,2 кг. Температура чугуна на выпуске 1380-1400°С а стали 35ГЛ l560-1580°C. Испытания механических свойств образцов высокопрочного чугунапоказали, что для метал ла, модифицированного комплексным модифика тором, 6 49/56 кг/мм а для контрольных образцов всего 38-43 кг/мм. Удлинение с соответственно 4,8-6,0% против 3,2-3,8%. Образцы стали 35 ГЛ имеют следующие механические свойства: для опытных плавок 6 67-70 кг/мм н S 18-21%; ударная вязкость а при +20°С 7,6-7,8 кгм/см, а 7. -6 х-чаяноломкосгь при - (() С л. з,(Н кчм см . Для контрольных же плавок, проведенных с использованием лигатуры, эти величины были следующими: 6g 58-62 кг/мм : Ш 12Л: а при +20°С 2,9 кгм/см и при -60°С 1,2% кгм/см. Комплексный модификатор на железокремнйевой основе позволяет модифицировать РЗМ, чугун и сталь и получать высокопрочный чугун и сталь с высокими механическими свойствами. Лигатура же на алюминиевой основе с добавками РЗМ, являясь хорошим материалом для . вторичного модифицирования г после модифи- . цирования чугуна модификатором с РЗМ, это подтверждено промышленным опытом завода Водоприбор, при использовании ее для прямого модифицирования дает низкие результаты.