Композиционная проволока для модифицирования стали

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 314 А ЕСПУБЛИ 1 С 7 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТ(71) Краматорский индуст ьныи инсти.л- ии О ю ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) КОМ ПОЗИ ЦИ ОН НАЯ П РО ВОЛОКАДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СТАЛИ(57) Изобретение относится к металлургии иможет быть использовано при модифицировании стали. Цель изобретения - повышение стойкости стали при термоциклическихнагрузках и ее коррозионной стойкости в,расплаве стекла, Композиционная проволоИзобретение относится к металлургии, в частности к раскислению и модифицированию стали и сплавов, работающих в контакте с расплавленным стеклом.Известная композиционная проволока содержащая смесь легирующих порошко.- вых компонентов и стальную оболочку в виде стальной ленты, намотанной на экструдированную смесь шихты.Хотя такая проволока и позволяет легировать сталь, однако отсутствие в ней флюсующих рафинирующих компонентов снижает модифицирующую и рафинирующую способность материала,Известная композиционная проволока. для модифицирования стали, содержащая, мас.: ка для модифицирования. стали содержит ядро, состоящее иэ следующих компонентов, мас, оуР,: порошок силикокальция 4-8; порошок плавикового шпата 4 - 9; порошокхрома 67 - 73; порошок бериллия 0,4 - 0,7; порошок бора 0,3 - 0,5; порошок алюминия 3- 6,8; порошок иттрия О, 1 - 5 отход ы катализаторного производства 5-8,3 и фтортанталат калия 3 - 76, а оболочка выпо нена из никелевой ленты при соотношен массы ядра и оболочки, равном 29;71. Дополнительный ввод в состав ядра порошков Сг, Ве, В, А 1, Ут, отходов катализаторного производства и фтортанталата калия, а также использование в качестве оболочки никелевой ленты при соотношении масс ядра и оболочки, равном 29.71, позволили повысить стойкость стали при термоциклировании в 1,65-1 67 раза и коррозионну стойкость стали. 2 табл. Силикокальций 10-30 Плавиковый шпат 5 - 10 Нефелин . 5-10 ( р Стальная оболочка, Остальное Эта проволока повышает качество слитка за счет повышенной по сравнению с аналогом рафинирующей способности.,Однако из.за отсутствия яегирующик компонентов она не оказывает влияния на а стойкость слитка при термоциклических нагрузках и коррозионную стойкость в расплаве стекла,Цель изобретения - повышение стойкости стали к термоциклическим нагрузкам и ее коррозионной стойкости в расплэве стекла.1723148 5 10 4-8 4-9 67-73 0,4-0,7 0,3-0,93 - 6,8 0,1 - 0,5 2025 40 50 55 Поставленная цель достигается тем, что композиционная проволока для модифицирования стали, содержащая ядро из порошка силикокальция, плавикового шпата и металлическую оболочку, дополнительно содержит порошки хрома, бериллия, бора, алюминия, иттрия, отходы катализаторского производства, фтортанталат калия, при следующем соотношении компонентов, мас %Порошок силикокальцияПорошок плавикового шпатаПорошок хромаПорошок бериллияПорошок бораПорошок алюминияПорошок иттрияОтходы катализаторногопроизводства 5 - 8,3 Фтортанталат калия 3-6 а оболочка выполнена из никелевой ленты ,при соотношении массы ядра и оболочки, равном 29:71. Хром придает металлу износостойкость, повышает кьррозионную стойкость, При совместном легировании бором и хромом образуются бориды хрома, повышающие износостойкость металла. При содержании хрома менее 67% его влияние недостаточно, а при его содержании более 73% снижается стойкость к межкристаллитной коррозии.Бор является раскислителем. Бориды хрома повышают износостойкость металла. При содержании бора менее 0,3% износостойкость снижается, а при его содержании более 0;9% металл склонен к образованию трещин.Алюминий совместно с бором является раскислителем. Алюминий упрочняет металл за счет образования алюминидов никеля, При содержании алюминия менее 3% его влияние недостаточно, а при его содержании более 6;8% образующаяся на металле оксидная пленка склонна к растрес кива нию.Бериллий совместно с бором, алюминием, иттрием также играет роль рэскислителя. Совместно с иттрием бериллий способствует удалению серы. Бериллий, как и иттрий, активно связывает диффундирующий вглубь металла кислород в тугоплавкий окислитель, который препятствует дальнейшему проникновению кислорода в металл. Бериллий участвует в создании окисной пленки на поверхности металла. Коэффициент теплопроводности окисла бериллия в несколько раз превосходит коэффициенты теплопроводности остальных окислов металлов, входящих в состав проволоки. Окись бериллия обеспечивает тем самым отвод тепла от поверхности окисной пленки в ее глубину в металл, тем самым снижая напряжения, возникающие в окисной пленке при термоциклических нагрузках. При содержании бериллия менее 0,4% его влияние малоэффективно, а при его содержании более 0,7% ухудшается обрабатываемость металла,Иттрий обладает большим сродством к кислороду. Поэтому при окислении поверхности металла расплавленный стеклом имеет место диферузия кислорода в поверхность металла, при этом иттрий вступает в реакцию с кислородом. Вследствие этого в поверхностном слое металла происходит окисление иттрия с образованием тугоплавкового оксида иттрия (Тпл. = 2400 С) Тем самым предотвращается образование легкоплавких окислов бора, никеля, ухудшающихстойкость металла ктермоциклам. Иттрий служит модификатором; измельчает дендритную структуру слитка, повышает стойкость металла в расплавленном стекле При содержании иттрия менее 0,1% его влияние на свойства металла недостаточно, а при его содержании более 0,5% дальнейше 30 го улучшения свойств металла не происходит.Отходы катализаторного производства имеют следующий состав, мас.%: ЕеО 31 - 38; КгО 0,7-1,0; СаО 2-3; АЬОз 3-4; РегОз и 35 Рез 04 остальное. Отходы катализэторного производства совместно с плавиковым шпатом связывают серу, фосфор. рэфинируютметалл, При содержании отходов металлургического производства менее 5% снижается рафинирующая способность флюса, а при его содержании более 8,3% шлак становится тугоплавким.Фтортанталат калия, как и плавиковый шпат, является источником фтора в шлаке. Кроме того, тантал совместно с иттрием способствует модифицированию, Тантал способствует уводу карбидов вглубь зерен, повышая тем самым стойкость металла к коррозии, Тантал повышает стойкость металла к рэстрескиванию под действием нагрузок. При содержании фтортанталата калия менее 3% он не оказывает существенного влияния на свойства металла, а при содержании фтортанталата калия более 6% дальнейшего улучшения свойств металла не происходит.Никелевая оболочка проволоки с одной стороны выполняет роль контейнера, с другой стороны при расплавлении стали она , играет роль микрохолодильника, снижая перегрев стали и повышая эффективность модифицирования. Кроме того, никелевая оболочка является легирующим компонентом в стали.Была подготовлена композиционная проволока известного состава, содержащая компоненты, мас. :Силикокальций 20 Плавиковый шпат 8 Нефелин 7 Оболочка Остальное а также 5 составов предлагаемой композиционной проволоки, укаэанные в табл.1,Для изготовления проволоки применялась никелевая лента НП 2 сечением 0,6.16. После предварительного раскисления Ст 20 разливали в изложницы (40 кг); куда заранее вводили композиционную порошковую проволоку из расчета 2,2 кг на 1 т стали. Иэ остывшего слитка вырезали образцы для контроля микроструктуры дендритной структуры и технологические испытания, Определение стойкости к термоциклическим нагрузкам проводилось по методике проблемной лаборатории ЖдМН, Образцы с помощью прижима закреплялись на рабочем столе установки, Контактным способом производили нагрев до 950 С, затем образец охлаждался проточной водой до 50 С. Время нагрева и охлаждения составляло 12 с. Сравнительная оценка термостойкости производилась по количеству термоциклов до образования первой трещины разгара. Определение коррозионной стойкости металла в расплавленном стекле производилась на образцах размером 4 г 3060. мм. Образцы полировались, после чего выдерживались в течение 144 ч в расплавленном стекле, содержащем, мас.;6: окись кремния 62,2; окись алюминия 15,4; окись кальция30 12,5; окись магния 4; окись натрия 2.5; окислы железа 1; ион фтора 2, при 950 С, послечего вынимались из печи и очищались отстекла. Потери от коррозии . определялись5 весовым способом.Результаты испытаний известной композиционной проволоки. и предлагаемойприведены в табл,2,Как видно из табл,2, предлагаемая про 10 волока оптимального состава.(составы 2-4)обеспечивает большую разгаростойкость,лучшую коррозионную стойкость в расплавленном стекле по сравнению с проволокой.принятой за прототип,15 Формула изобретенияКомпозиционная проволока для модифицирования стали, содержащая ядро иэпорошка силикокальция, плавикового шпата и металическую оболочку, о т л и ч а ю 20 щ а я с я тем, что, с целью повышения стойкости стали к термоциклическим нагрузками ее коррозйонной стойкости в расплавестекла, ядро дополнительно содержит порошки хрома, бериллия, бора, алюминия,25 иттрия, отходы катализаторного производства и фтортанталат калия, при следующемсоотношении компонентов, мас. :Порошок силикокальция. 4 - 8Порошок плавикового шпата 4 - 9Порошок хрома 67.-73Порошок бериллия 0,4 - 0,7Порошок бора 0,3 - 0,5Порошок алюминия 3,0 - 6,8Порошок иттрия 0,1-5,035 Отходы катализаторногопроизводства 5,0-8,3,Фтортанталат калия3-6а оболочка выполнена из никелевой лентыпри соотношении массы ядра и оболочки,40 равном 29;71,Таблица 11723148 Таблица 2 Состав Показатели Кол-во циклов теплосмен до образованияпе войт е ины Потеря веса образца Внешний вид образца после коррозионных испытаний Точечная коррозия Потемнение поверхности Потемнение поверхностиПотемнение поверхности Сильно выраженная язвенная коррозия 768 1,8 804 1,4 824 812 1,3 5 П ототип. 789 486 1,9 3,8 Составитель П,Гавриш .Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Редактор А.Долинич Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101Ф Заказ 1044 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж,Раушская наб., 4/5