Модификатор для чугуна и стали

(72) Авторы изобретения Центральный ордена Трудового Красного Знамени научнойсследовательский институт черной металлургии им. И,П, Бардина(54) МОДИФИКАТОР ДЛЯ ЧУГУНА И СТАЛИ Известен такжещий, вес.%:КальцийКремнийАлюминийМагнийРЗМИттрий модифкатор 12, содержа 7 - 25 10 - 40 6 - 60 0,2 - 5,0 0,5 - 12 0,05 - 7,0 Изобретейие относится к черной металлургии,конкретнее к ферросплавам, в частности к мо.дификаторам для чугуна н стали, содержащимредкоземельные металлы (РЗМ), алюминий,кремний и железо.Хорошимимодифицирующими свойствамиобладают РЗМ, кремтшй, алюминий, мапщй,медь и другие элементы, которые используютсяв отдельности или в виде комплексных модифн.каторов при разлипгом сочетапш указанных1 Овыше элементов.Известны модификаторьа на железной иликремниевой основах, содержащие РЗМ, пригодные как для модифицироваьптя чугуна, таки для летнроваиия стали,15Известен модификатор (1) следующегосостава, вес.%:РЗМ 0,8 - 2,0Кремний 5 - 15Кальций 2 - 8Магний 6 - 15Марганец . :1 - 10Алюминий 0,1 - 15Медь Остал ыюе В этом модификаторе содержание магния доходит до 15%; а меди содержится ие менее 48,5%, зато слишком мало РЗМ (всего до 2%), Поэтому в этом модификаторе на каждый про. цент РЗМ приходится не менее 3% магния и 25% меди. При введении в жидкий металл РЗМ с помощью модификатора приходится задавать большое его количество. При этом вводятся значительно большие количества магния и меди, чем РЗМ. Кроме того, введение такого модификатора сопровождается значительным пнроэффек. том нз-за относительно высокого содержания магния в этом модификаторе, что приводит к низкому и нестабильному усвоению магния и меди модифицируемым металлом.Медь О,1 7,0 Железо Остал ьное Однако из за высокого содержания алюминия модификатор малопригоден для модифицирования стали РЗМ. В металл вносится большое количество алюминия и кальция, что значи.тельно ухушцает качество модифицируемого металла, Этот комплексный модификатор не поз. воляет получать высокопрочный чугун и сталь с высокими механическими свойствами,1 О 20 Целью изобретения является повышение механических свойств чугуна и стали.Это достигается тем, что модификатор содер. жит компоненты в следующем соотношении, вес.%: 15РЗМ 15 - 50Кремний 20 - 60Алюминий 1 - 10Кальций 1 - 10Магний 0,4 - 8,0Медь 0,2 - 10Железо ОстальноеНаличие в модификаторе магния и меди,связанных в прочные соединения, ослабляет пироэффект, которым обычно сопровождается 25 введение в жидкий металл модификаторов, со. держащих заметные количества магния, Химическая связь этих элементов с РЗМ при наличиив комплексном модификаторе кремния, алюминия и кальция повышает скорость и полноту ЗОрастворения модификатора в жидком металле,усиливает его модифицирующие свойства иобеспечивает равномерность модифицирования чугуна и стали, что повышает механическиесвойства последних. 35При введении известных модификаторовс РЗМ в жидкий чугун, на поверхности кусковмодификатора образуется тугоплавкая коркаиэ шлака и графита, что приводит к нестабиль.ному усвоению РЗМ и значительному их угару. 411Наличие же в комплексном модификатореданного состава магния и меди в виде легкоплавких химических соединений МдСиэ иМд 2 Си способствует разрушению этой корки.Эти соединения, растворяясь, разрушают коркучто способствует полному и быстрому растворению модификатора в чугуне. Введение мапщяи меди в состав модификатора в 2-4 разаувеличивает скорость усвоения (растворения)модификатора. После разрушения оболочкина кусках модификатора изнутри магний взаи.модействует с кислородом и серой модифнцируемого металла и удаляется из него в видеокислов и сульфндов.Нижйие пределы по содержанию в комплексном модификаторе магния и меди определенысоответственно 0,4 и 0,2%, исходя из того, чтопри"содержании их ниже указанных пределов " магЮяи "мели недостаточно для разрушения карпи н ли ьэк ОВои оболочки на к 1 ока х моьчфикатора. 11 ри содержании яапня более Х да.жс при наличии в модификаторе меди, раство.рение модификатора сопровождается заметнымпироэффектом. Если же в модификаторесодержится более 10% меди при минимальномколичестве РЗМ, то ослабляются модифицирую.щие свойства РЗМ.Чтобы повысить качество модифицируемогометалла при наличии в составе модификатораменее 15% РЗМ, необходимо значительное количество модификатора (свыше 10-15 кг на 1 т),что снижает температуру этого металла. Присодержании же в модификаторе более 50% РЗМвозникают трудности при изготовлении моди.фикатора (низкое извлечение РЗМ из сырья, по.терн РЗМ при разделке плавки модификатора),что приводит к повышению его себестоимости,При получении модификатора также значительноповышается угар РЗМ .при использовании модификатора, так как часть РЗМ не связана в прочные соединения с остальными элеметттами модификатора (в частности, в силициды).Количества кремния, алюминия и кальцияв комплексном модификаторе выбраны по ана.логии с известными модификаторами и хорошообеспечиваются технологией металлотермическойвыплавки модификатора.В дуговой электропечи металлотермическимспособом получают модификатор с использова.кием в шихте отходов меди или медесодержащего алюминия, окислов РЗМ, кальция и магния, Магний вводят из магнезита или кремне.магниевой 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 комплексногомодификатора приведен в таблице,С использование этих образцов комплексного модификатора выплавляют 8 плавок высоко- прочного чугуна и 4 плавки стали 35 ГЛ.Кроме этих опытных плавок выплавляют по 2 контрольные плавки высокопрочного чу 1 гуна и сталя 35 ГЛ, для которых в качестве модификатора используют лигатуру следующего состава, вес.%: 6,6 РЗМ, 25,4 кремний, 32,8 алюминий, 15,4 кальций, 1,3 магний, 2,8 медь и остальное - железо.В ковш при выпуске металла иэ печи вводят для чугуна комплексный 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 лля вне. сения в чугун и сталь укаэанного выше коли.5чесэв РЗМ песэсэходил 1 о задавать лигаэуру окоснэ 3,5 кг на 50 кг жидкого металла, в тсэ время как для эсой же цели достаточно всего 400- 500 г модификатора, Поэтому, чтобы не засту.дить металл лигатуры, вводят на плавку 1 кг чугуна, а на плавку стали - 1,2 кг.Температура чугуна на выпуске 1380-1400 С, а стали 35 ГЛ 1560 - 1580 С.Испытания механических свойств образцов высокопрочного чугуна показали, что для металла, модифицированного комплексным модифика. тором,б= 49/56 кг/мм а для контрольных образцов всего 38-43 кг/мм . Удлинение У соответственно 4,8 - 6,0% против 3,2 - 3,8%.Образцы стали 35 ГЛ имеют следуюшие ме ханические свойства: для опытных плавок 6 = 67 - 70 кг/мм и У =. 18 - 21%; ударная вязкость апри +20 С = 7,6 - 7,8 кгм/см, а . Состав, % РЗМкремний ал юми. кальций магний медь железоний 1,2 Остальное 1,5 1,6 2,8 18,4 42,3 25,8 50,4 0,8 1,4 То же 1,36,2 363 245 9,8 9,4 6,4 1,3 4,9 1,2 10,0 28,4 45,2 48,7 22,6 3,1 4,8 2,1 8,4 1. - 1 О 1 - 10 О,4 - 8,0 0,2 - 10 Остальное Модификатор для чугуна и стали, содержащий редкоземельные металлы, кремний, алюминий, 40 кальций, медь, магний и железо, о т л и ч аю ш и й с я тем, что, с целью повышения механических своиств стали и чугуна, он содержит компоненты в следующем соотношении, вес.%: 4Редкоземельные металлы 15 - 50 Кремний 20 - 60 Составитель И. ЧепиковаТехред. Н.Бабурка Корректор И. Муска Редактор Е, г 1 олионова Тираж 694 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 8763/28=1,2% кгм/сл 1,Комплексный модификатор на железокрем.ниевой основе позволяет модифицировать РЗМ,чугун и сталь и получать высокопрочный чугуни сталь с высокими механическими свойствами,Лигатура же на алюминиевой основе с добавками РЗМ, являчсь хорошим материалом длявторичного модифицированияпосле модифи.цирования чугуна модификатором с РЗМ, какэто подтверждено промышленным опытомзавода "Водоприбор", при использовании еедля прямого модифйцирования дает низкиерезультаты. АлюминийКальцийМагнийМедьЖелезо. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Кф 418552,кл. С 22 С 35/00, 1973.2. Авторское свидетельство СССР Нф 558957,кл С 22 С 35/00, 1976.