Способ обработки порошка тугоплавкого соединения перед введением в расплавленную сталь

СОКИ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК П 9) (1 Ь 2 С 35 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТ МИТЕТ СССР Й И ОТКРЫТИЙ фффффаЪг ОБРЕТЕНИЯ, "пьств(71) Омский политехнический институт(56) 1Погодин-Алексеев Г.И., Гаврилов В.М; Методы введения в расплав труднорастворимой дисперсной фазы. Труды ЦП НТО фМашпром, 1961,сб. 2, с. 7.2Погодин.-Алексеев Г.И. и др. . Стальные сплавы-взвеси, полученные при помощи ультразвука. - Сб. докла дов 4-й конференции.фПрименение ультразвука в машиностроении. Изд-во ЦП НТО Машпром, 1963, с 38. и. ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВ(54) (57) С 11 ОСОБ ОБРАБОТКИ ПОРОШКАТУГОПЛАВКОГО СОЕДИНЕНИЯ ПЕРЕД ВВЕДЕ НИЕМ В РАС 11 ЛАВЛЕННу 10 СТАЛЬ, включающий очистку частиц порошка в жидкой среде с помощью ультразвука и их металлизацию, о т л и ч а ю щ и й о с я тем, что, с целью повышения механических свойств стали, в качестве жидкой среды используют расплав эвтектики хлористого натрия, хлористого калия и фтористого лития, а металлизацию частиц осуществляют путем ввода в объем расплава звтекти" ки титана и хлористой меди при одновременном воздействии на расплав ультразвуковыми колебаниями с последующим охлаждением полученной компо- эФ зицидостигать 10-30 об.В.После завершения процесса замешивания и очистки частиц порошка, не прекращая ультразвуковой обработки расплава, в его объем вводят металлизирующие добавки (металлизирующие добавки можно вводить в расплав и заранее, до замешивания в нем порош-. ка, а также отдельными порциями по ходу процееса) . В качестве металлизирующих добавок используют хлорис- . тую медь с порошком титана.Одновременно воздействие на расплав ультразвуковых колебаний резко ускоряет процесс растворения в его объеме указанных добавок и протекание обменных реакций, например3 СцС 8 + Т 1 = ТхС 1 з + 3 Сц,Изобретение относится к металлур. гии, в частности к технологии обработки порошков тугоплавких соединений перед введением их в расплавленную сталь с целью ее модифицирова" ния и упрочнения, и может быть использовано в литейном, сварочном производствах, а также в других от-. раслях промышленности.Известен способ, по которому обработку порошка тугоплавкого соеди нения, заключающуюся в химической очистке поверхности частиц порошка, осуществляют непосредственно в процессе введения порошка в расплавленную сталь. Это достигается при саживанием к порошку тугоплавкого соединения флюсирующих добавок и (или) введением порошка через слой расплавленного флюса на поверхности металлического расплава ф .Недостатки указанного способа- окисление и агрегация большого количества частиц порошка до момента смачивания их расплавленным флюсом, усиливающиеся с повышением дисперсности обрабатываемого порошка. Это объясняется тем, что расплавленные флюсы, применяющиеся для защиты и обработки расплавленных сталей, имеют, довольно большие значения величин поверхностного натяжения (250 мДж/м и более), что препятствует достаточно быстрому протеканию процессов смачивания частиц порошка флюсом и обусловливает в результате те же трудности что и в случае непосредственного введения порошков тугоплавких соединений в расплавленные стали.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ, сог ласно которому порошок тугоплавкого соединения перед введением в расплавленную сталь подвергают обработке, заключающейся в очистке частиц по" рошка в жидкой среде (спирте или 45 ацетоне) с помощью ультразвука, сушке ипоследующей металлизации, дости гаемой рением частиц порошка между двумя поверхностями из мягкой стали 121 .50Недостатками известного способа являются низкий эффект модифицирова" ния стали и невозможность длительного хранения полученного порошка.Цель изобретения - повышение механических свойств стали.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки . порошка тугоплавкого соединения.перед введением в расплавленную сталь, включающему очистку частиц порошка б 0 в жидкой среде с помощью ультразвука и их металлизацию, в качестве жидкой среды используют расплав эвтектики хлористого натрия, хлористого калия и фтористого лития, а б 5 металлизацию частиц осуществляютпутем ввода в объем расплава эвтектики титана и хлористой меди при од"новременном воздействии на расплаВультразвуковыми колебаниями с после"дующим охлаждением полученной композиции,Способ осуществляют следующимобразом.Порошок из дисперсных тугоплавких синтетических частиц карбидов,нитридов, боридов или окислов с помощью ультразвука замешивают и подвергают очистке в Расплаве солей,При этом ультразвуковые колебаниявводят в расплав, например, сверху путем погружения в него торца ультразвукового инструмента. Благодаря действию ультразвука обеспечивается смачивание и очистка частиц порошка расплавом и их равномерное распределение по объему.Состав расплава и температуру его нагрева выбирают из условия наименьшей растворимости в нем частиц порошка и наименьшей вязкости и поверхностного натяжения. Этим условиям наиболее полно отвечает расплав эвтектики хлористого натрия, хлористого калия и фтористого лития.Температура расплава в зависимос. ти от его состава и вида обрабатываемого порошка может находиться в интервале 350 - 1100 С. При этом более высокие температуры нагрева расплава используют при обработке карбидов .и боридов титана и циркония. Интенсивность ультразвуковых колебаний в процессе обработки частиц порошка при частоте (17 - 25)10 Гц находится в пределах 10-35 В 1/см . Время очистки частиц порошка зависит от их количества и дисперсности и определяется временем, необходимым для замешивания и равномерного распределения порошка по объему расплава. С повышением дисперсности и количества порошка время обработки возрастает. Количество обрабатываемого порошка в расплаве эвтектики можетСпособобработкипорошка тугоплавкогосоединения Тугоплавкоесоединение б; кгмм б кгмм Предлагаемый 97 Т 1 СН 63 48 49 34 95 46 60 30 46 35 86 Тз.С 50 90 97 2 гВ 2 гО 78 Извест,ный Т 1 СН 71 48 34 Образующиеся в результате этих реакций хлориды титана частично растворяются в расплаве и сильно снйжают его поверхностное натяжение и вязкость, что улучшает условия обработки порошка. В результате 5 растворения металлиэирующих добавок :расплав насыщается медью, которая адсорбируется поверхностью тугоплав,ких.частиц, обеспечивая их эффектив,ную металлизацию. Ультразвуковые ко ;лебания значительно улучшают адсорбцию металлизирующих добавок за счет интенсивного перемешивания расплава. Количество вводимых в объем 15 расплава металлиэирующих добавок определяется экспериментально.Последующее охлаждение композиции из тугоплавких частиц и расплава до затвердевания, осуществляемое со скоростью 20-1000 С/мин, обеспечивает .,консервацию обработанного порошка и воэможность .его длительного хране" ния в готовом для употребления состоянии. 25Введение обработанного таким образом порошка в расплавленную сталь с целью ее модифицирования или упрочнения может быть осуществлено каким-либо из известных способов, Например, в составе порошковой проволоки в процессе сварки или наплав 1 ки. Порошок может быть введен в расплавленную сталь и при обычном литьеВ этом случае желательно,что. бы в состав расплава, в котором обра З 5 батывался порошок, входили соли с температурой кипения ниже температуры стали, в которую будет вводиться порошок. Для осуществления ввода порошка в сталь полученную композицию 40 из эвтектика солей МаСЮ, КС 1 и Ь 1 Р и тугоплавких частиц измельчают, сме. шивают с металлическим порошком (железным, никелевым и т.д.) и брике,тируют. Полученный брикет погружают 45 в расплавленную сталь. При этом легкоиспаряющиеся соли, входящие в состав брикета, обеспечивают перемешивание стали и улучшают распределение частиц порошка в ее объеме. П р и м е р. В отдельности обрабатывают,порошки Т 1(СИ), Т 1 С, 2 гЮ, 2 гВ и ЕгО в расплаве эвтектики из хлористого натрия, хлористого калия :и фтористого лития. Температура распЛава 720 С, объем расплава140 см, вес каждого из обрабатываемых порошков 20 г, время замешивания (очистки) порции порошка в расплаве 25 мин, общее Время обработки 30 мин. 60 В качестве металлизирующих добавок используют титан и хлористую медь - на 20 г порошка добавляют 10 г титана и 10 г хлористой меди. Интенсивность ультразвуковых колебаний 65 при частоте 18 ф 10 Гц составляет 20 Вт/см.После завершения ультразвуковой обработки полученную композицию из солевого расплава и взвешенных в его объеме частиц тугоплавкого соединения титана, металлизованных медью, выливают на металлическую плиту и охлаждают до затвердевания.Затвердевшую композицию.дробят до получения гранул размером О,З,5 мм, смешиваютс железным порошком в сОотношении 1:1 и брикетируют. Полученные брикеты. используют для. модифицирования стали 110 Г 1 ЗЛ. Сталь плавят в индукционной печи ИСТ,06Брикет погружают в расплавленную, перегретую до 1560 фС и предваритеяь" но раскисленную алюминием и силикокальцием сталь за 1-2 мин перед ее разливкой в ковш. Вес брикета выбирают иэ расчета введения в сталь 0,05 вес.Ъ порошка тугоплавкого соединения. Из модифицированной стали отливают образцы, которые термообрабатывают и подвергают механическим испытаниямВ таблице приведены свойства стали 110 Г 13 Л после введения порошков, обработанных по известному и предла" гаемому способам. Механические свойст"ва стали 110 Г 13 Л . Как видно.иэ данных, привеенньх в таблице, порошки тугоплавких соединений, обработанныЕ по предлагаемому способу, обеспечивают значительный эффект модифицирования стали и улучшение ее механических свойств.1076480 Составитель Н, КосторнойРедактор С. Квятковская Техред С. Легеза Корректор А. Ференц Тираж 603, Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж,Раушская наб., д. 4/5Заказ 661/24 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 что касается сроков хранения порошков, то в случае обработки порош ков по известному способу срок их хранения при 25 С и относительной влажности воздуха 30 не превышает 1 . - 2 ч. Порошок, обработанный по прецлагаемому способу, может хранить ся при тех же условиях в течение 5-6 мес. За счет гарантированного повышения механических свойств литого или наплавленного металла, модифицированного частицами порошка тугоплавкого соединения обрабо-. танного по предлагаемому способу, ожидаемый экономический эффект составит 15-700 руб. на тонну отливок.