Лигатура Советский патент 1982 года по МПК C22C35/00 

(54) ЛИГАТУРА

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве легкообрабатываемой селентеллурсодержащей стали.

Известна лигатура следующего состава, вес.%: селен 20 - 55, марганец - остальное 1 . Лигатура имеет высокую температуру плавления.

Ее недостатком является сравнительно низкое содержание селена. Увеличение же количества присаживаемого материала в ковш или в изложницу в ходе разливки стали,, с целью повышения содержания селена в стали, приводит к значительному снижению температуры металла.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является лигатура |2 следующего состава, вес.%:

Магний 2-4

Кальций3-19

Редкоземельные

металлы5-30

Алюминий0,5-1,5

Селен0,1-10

КремнийОстальное

I Недостаток известной лигатуры заключается в следующем.

Содержание селена в легкообрабатываемых сталях колеблется в пределах от 0,04 до 0,35%. Содержание же селена в лигатуре незначительно, а увеличение количества присаживаемой лигатуры приводит к повышению количества вводимых в составе модификатора РЗМ и, как .следствие, образованию цериевой неоднородности. Повы10шенное содержание кремния и алюминия приводит к снижению пластических свойств -и ухудшению условий деформирования сложнолегированных сталей и сплавов. В большей своей части ли15гатура состоит из легкоокисляющихся элементов (РЗМ, кальция, алюминия, кремния), которые не предохраняют дорогостоящий селен от угара при вводе в металл. Это объясняется от20сутствием устойчивых (химически прочных} соединений селена с имеющимися в составе ли.гатуры элементами.

Цель изобретения - снижение угара селена и улучшение обрабатывае25мости стсшей за счет повышения термодинамической устойчивости легколетучих соединений селена и поверхностной активности селена.

Поставленная цель достигается тем,

30 что лигатура, содержащая селен, каль; ий, редкоземельные металлы, кремг.лл, дono lнитeл JHo содержит теллур н медь при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Селен60-90

Кальций0,1-15,0

Редкоземельные металлы 1,0-10,0 Теллур5,0-30,0

Медь0,5-10,0

КремнийОстальное

Алюминий, магний и железо присутсвуют, в лигатуре в виде примесей как сопутствующие элементы при введении силикокальция.Введение в состав лигатуры селена позволяет повысить обрабатываемость стали и сплавов. При содержании в лигатуре менее 60% / селена эффект улучшения обрабатываемости металла не достигается, так как количество вводимого селена недостаточно. При введении сталь, например нержавеющую в лигатуре, содержащей свыше 90% селена, происходит интенсивный угар селена, так как температура плавления лигатуры очень низкая - менее

Теллур при введении в сталь также способствует улучшению обрабатываемости стали. При введении в лигатуру менее 5% теллура содержание теллура в металле незначительно (0,01%). Улучшения обрабатыйаемости металла н происходит..Увеличение содержания в лигатуре теллура свьшие 30% может повлечь снижение показателей горячей пластичности металла (при содержании теллура в стали 0,03 - 0,4%), а также ухудшение качества поверхности пр ката.

Модифицирующее действие добавок селена и теллура имеет адсорбционную природу. Понижая поверхностное натяжение расплава, эти элеме нты вызывают пластифицирование тончайшего слоя обрабатываемого металлаГ и спосоствуют облегчению сдвигообразования, уменьшая при этом .силы резания. При совместном введении в стальной расплав селена и теллура наблюдается значительное (в 1,3-1,6 раза)улучшение обрабатываемости стали по сравнению с присадкой одного или другого элемента в отдельности.

ПЬлучение дополнительного эффек.та улучшения обрабатываемости металла 1|ри совместном введении селена и теллура,по сравнению с присадкой в металл Этих элементов в отдельности, связано d достижением более низкого поверхностного натяжения металла при использовании интерметаллического соединения SeTe, активность компо- нёнтов которого взаимно усиливается при модифицировании стального расплава..

Введение РЗМ в сйстав лигатуры приводит при обработке ею стали к.

измельчению дендритной структуры металла, измельчению селенидных и теллуридных включений, более равномерному распределению их в объеме металла. При содержании в лигатуре менее 1,0% РЗМ модифицирующее действие не оказывают, так как дисперсность дендритной структуры определяется числом затравочных кристаллов, формирующихся на стенке формы, и получение тонкозернистой структуры обеспечивается только при критическом количестве зародышей. При содержании в лигатуре более 10% РЗМ происходит окрупчйвание границ зере снижение механических свойств.

Кальций способствует глобуляри.зации включений селенидов и теллуридов при его концентрации в лигатуре не менее 0,1%. При содержании кальция в лигатуре более 15,0% приводит к ухудшению горячей технологической пластичности металла.

Введение меди обусловлено необходимостью повышения термодинамической устойчивости легколетучих соединений селена и повышения усвоения селена. Термодинамическая устойчивость химических соединений селена с медью более высокая, чем, например, с железом, кальцием и другими элементами. При содержании в лигатуре меди-менее 0,5%, учитывая, что температура плавления лигатуры повышается не более чем на 70-100°С, термодинамическая устойчивость легколетучих соединений селена недостаточна, высокий угар селена не предотвращается.

Повышение содержания в лигатуре меди более 10% не приводит к дальнейшему увеличению температуры плавления лигатуры - свыше 500°С (см. диаграмму состояния системы Cu-Se) и повышению стойкости химического соединения сплава, а лишь снижает механические-свойства металла.

Кремний в лигатуре состава является элементом способствующим повышению усвоения РЗМ и кальция, которые могут быть представлены в виде порошкообразных или кусковых материалов. Редкоземельные металлы, кальций, кремний вводятся для получения предлагаемого состава в виде лигатур, изготовляемых в промышленных условиях - ЖКМК № 1 р РЗМ 5,2%, Са 13,2, А1 1%, Si 47%), ФСМЦ РЗМ.17%, Са 14%, А1 б,6% Si 46,9%) СКЗО (Са 33,7%, А1 1,2% Si 57,5%). Селен, теллур и медь добавляют в виде технически чистых материалов.

Лигатуру, предлагаемого состава получают методом сплавления компонентов. Перемешиванию подвергаются исходные компоненты лигатуры с относительно низкими температурами плав.ления, например селен 217°С и

теллур 450°С . В плавильном агрегате расплавляют вначале более тугоплавкую часть лигатуры предлагаемого состава (.медь, ЖКМК-10, а затем присаживается легкоплавкая часть. При расплавлении всех поставляющих лигатуру перемешивают и либо выливают в форму, а затем дробят, либо гранулируют на специально предназначенной для этого установке с получением фракции 1,0-15,0 мм.

Введение лигатуры в металл производят в измельченном (гранулированном) виде, например, в изложницу в ходе разливки стали.

Лигатуры опробуются при введении в нержавеющую U2X18H10E), конструкционную (40хЕ, 45 ПЕ ) сталь в ходе разливки слитков емкостью от 0,03 до 8,2 т.

Обрабатываемость металла оценивают по величине износа резца при обработке образцов металла разных вариантов«.при скоростях резания 10, 23, 35, 48 м/мин, при подаче 0,2 мм/ глубине резания 2 мм.

Представленные данные показывают, что предлагаемая лигатура способствует повышению обрабатываемости резанием нержавеющей стали в 1,35-1,45 раза, конструкционной стали - в 1,4-1,6 раза.

Экономический эффект от внедрения лигатуры составляет при производстве 1 т легкообрабатываемой нержавеющей стали (гост 5632-72) 22,2 руб., легкообрабатываемой конструкционной стали (гост 1414-75)6,01 руб.

Формула изобретения

Лигатура, содержащая селен, кальций, редкоземельные металлы, кремний, отличающаяся тем что, с целью снижения угара селена при легировании и повышения обрабатваемости стали резанием, она дополнительно содержит теллур и медь при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Селен60-90

Кальций0,1-15

Редкоземельные металлы1-10 Теллур 5-30 Медь 0,5-10 Кремний Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР 567768, кл. С 22 С 35/00, 1976.