Смесь для легирования и модифицирования стали

(54) СМЕСЬ ДЛЯЦИРОВАНИЯ СТАЛИ 088,8 )в иде те льс тв21 С 5/54,нде тельс тв о.21 С 7/00,ЛЕГИРОВАНИЯ СССР75.СР ДИФИ Изобрете гии, в част вов смесей ень и одерж ызыва ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ- И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов и Производственное объединение "Павлодарский тракторный завод им. В.И.Ленина"(72) В.Ф.Кислицин, Э.Я.СидельковскийВ,А.Морохин, Я.И.Гельбштейн,А.М,Руденко, Е.Е.Симаков, Б.Д.Соло-.рович и А,А,Овсянниние относится к металлурности к разработке состадля легирования стали.Цель изобретения - снижение усаочной пористости стали, повышение е трещиноустойчивости и прочностири циклическом контактно-ударном е нагружении.Выбор граничных пределов содержаия компонентов в предложенной смеси бусловлен следующим.Содержание алюминия ниже 5 мас.Х е обеспечивает снижение НВ в стали садочной пористости и высокую сте-,звлечения ванадия, высокое ание алюминия (более 20 мас.Х) ет образование оксицных остро 15465 О 7 А(57) Изобретение относится к металии и может быть использовано приавке стали. Цель изобретения - снижение усадочной пористости стали, повьппение ее трещиноустойчивости и прочности при циклическом контактно- ударном ее нагружении. Предложенная смесь для легирования и модлицирования стали содержит, мас,Е: А 1 5"20; ванадиевый шпак 10-30; кокс 5-10; ферросилиций 5-10; окислы редкоземельных металлов цериевой группы 2-1 0 и известняк - остальное, Дополнительный ввод в состав смеси для легирования окислов РЗМ позволил прн обработке стали 1 20 Г 10 ФЛ снизить усадочную пористость в 2,3-3, 5 раза, исключить трещинообразование и повысить цг.лическую прочность в 1, 06-1,17 раза, 2 табл. угольных вклочений в металле, чтоснижает плотность стали, увеличиваеттрещинообразование,Низкое содержание в смеси ванадие-вого шлака или металлопродукта (ниже 10 мас. Х) увеличивает необходимое количество присаживаемой смесии ухудшает условия шлакообразования,а следовательно, и эффект легирования, Высокое содержание (более30 мас.Я) вызывает повышенную окисленность металла, так как на единицуванадийсодержащего материала приходится недостаточное количество восстановителей, что увеличивает безвозвратные потери ванадия. Кроме того,при кристаллизации стали появляетсявозможность образования в междуветвиях дендритов эвтектических карбидов ванадия, Вследствие этого, снижаются показатели трещиноустойчивости.Содержание кокса ниже 5 мас.7 не5 обеспечивает образование защитной атмосферы при обработке стали в ковше и стабилизации содержания углерода в металле, а более 10 мас.7. влечет излишнее науглероживание металла и образование избыточной карбидной Фазы, а также ухудшает условия модифицирования за счет снижения активности азота, растворенного в стали, что влияет на дисперсность дендритной структуры.Содержание Ферросилиция ниже 5 мас,% не обеспечивает необходимый уровень раскисленности металла, что связано с увеличением количества литейных дефектов в стали, а содержание его более 10 мас.% вызывает повышение концентрации кремния в металле, т.е, снижение вязкости и эксплуатационных характеристик стали.В качестве модификатора выступают окислы и редкоземельные металлы (РЗМ), восстановленные из окислов. Нижний и верхний пределы содержания окислов РЗМ в смеси выбраны из не об" ходимости достижения достаточного эффекта модифицирования с целью повышения дисперсности дендритной структуры, снижения количества неметаллических включений, их глобуляризации, получение высокой плотности металла и увеличения уровня эксплуатационных характеристик стали.Комплексное введение в виде смеси алюминия, углеродсодержащего вещества, кремнийсодержащего сплава, ванадийсодержащего материала и окислов РЗМ с известью позволяет в микро- объемах получить восстановленные РЗМ и их окислы и ванадий в сочетании с высокоосновньв шлаком, что положительно воздействует на жидкий металл эа счет образования жидкого модификатора РЗМ и их окислов и равномерного распределения его в расплаве. Зто обеспечивает равномерность структуры, ее измельчение. В конечном счете позволяет получить повышенные технологические и эксплуа 55 тационные характеристики металла,Известная и предложенная смеси изготовлялись методом смешения компонентов: алюминий (марка АВГОСТ 295-79) в виде мелких кусков (стружки) Фракцией не более 20 мм или порошка;ванадиевый шлак (ТУ 14-11-223-86), мас,7.: пятиокись ванадия 17,9, окислы железа 32, окислы кремния 17, окислы марганца 10, остальное окислы титана, хрома, кальция, алюминия, Фракция не более 50 мм;кокс (ГОСТ 3340-71) молотый или дробленый, фракция не более 20 мм;ферросилиций 757. (ГОСТ 1415-78) дробленый, фракция не более 20 мм;ферросилиций с барием (ТУ 1.4-5- -160-84 ЕФЗ) дробленый, фракция не более 20 мм; Окислы РЗМ цериевой группы(ЦеОКТУ 48-4-320-74), мас,%:окислы РЗМ 98, содержание СеО - основа, Еа О з 5, Рг 0 з 15, ЫО з 3-5,фракция не более 2 мм;известняк (ОСТ 1463-80), Фракцияне более 20 мм.Составы известной и предложеннойсмеси (по вариантам), а также технологические и эксплуатационные характеристики стали 120 Г 1 ОФЛ, обработанной этими смесями, приведены втабл, 1 и 2.Дисперсность дендритной структуры (ДДС) определялась путем подсчетаколичества осей, приходящихся на единицу длины, равную 10 мм (одно полезрения). Подсчет производился на микроскопе МБС(увеличение20) в30 молях зрения посредством суммирования числа пересечений осей дендритов с заранее нанесенными параллельными рисками.Загрязненность металла неметаллическими включениями (1) - металлографический контроль неметаллическихвключений осуществлялся по ГОСТ1778-70.Зона усадочной пористости. ( Х,р)определялась на технологической пробе диаметром 70 мм путем замера пло.щади зоны пористого металла. Фяр =пор-- 100, где Б д - площадь зоныпробпоРистого металла, В пб - плоЩаДьтехнологической пробы (6 70 мм),Площадь зоны определялась путем просвечивания образца на рентгеновскойустановке,Трещиноустойчивость определяласьна комплексной пробе для определения- 1546507 5-20 10-30 5-10 5-10 2-10Остальное ТаблицаСмесь для легировання Аломиний Ваиадие" Кокс Ферросивый алак лнций Иввестияк Крнолнт Окислы ОкислыРЗИцериевойгруппы 125О,окислы РЗИ науровне) 7,в 21 5 (окислы РЗ 1 иа верхнем пределе) 2,7,Ферросилиций с барием (2 литейных свойств сплавов по образованию трещин,Упрочнение при циклическом контактно-ударном Йагружении (ДН) проводилось на копре ДСВО(2,3),используемом при многократно-ударномнагружении (испытания на расклепываемость), Энергия разового удара15 дЖ, частота удара 7,5 1/с, базаиспытаний 10 циклов, За критерийрасклепываемости принималось изменение длины рабочей части образцовв,процессе испытаний, фиксируемоепосле определенного числа циклов спомощью микрометра (дН).Как следует из табл. 1 и 2, дополнительный ввод в состав модифицирующей и легирующей смеси окисловРЗМ цериевой группы позволил при обработке стали 120 Г 10 ФЛ снизить усадочную пористость в 2,3 - 3,5 раза,исключить образование трещин и повысить циклическую прочность в 1, 061,17 раза,Формула изобретения Смесь для легирования и модвицирования стали, содержащая алюминий, 5ванадиевый шлак, кокс, ферросилицийи известняк, о т л и ч а ю ш а я Ь ятем, что, с целью снижения усадочнойпористости стали, повышения ее трещиноустойчивости и прочности прициклическом контактно-ударном еенагружении, смесь содержит окислыредкоземельных металлов цериевойгруппы при следующем содержаниикомпонентов т мас7 АлюминийВанадиевый шлакКокс20 ФерросилицийОкислы редкоземельных металлов цериевой группыИзвестняк Содерхаиие компонентов, мас,21546507Таблица 2 Дисперсностьдендритнойструктуры Загрязненность меЬН (10 циклов), мкм Плотона Смесь длялегирования саностьг(см очой(ДДС) орисости,ство трещин, щт ями,х 10 230 2,40 7,662 43 4,1 ИзвестнаяПредложенная 4,3 270 Нет 2,00 1,95 255 5,6 и 1,90 1,98 5,3 5,Э 250 1,90 Составитель Н. КосторнойТехред А. Кравчук Корректор О. Кравцова Редактор Т. Лазоренко Заказ 57 Тираж 489 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина, 101 талла неметаллическимивключени 7,720 18 7,735 13 7,747 12 7,727 17 7,746 13 Трещиноустойчивостьколиче