Смесь для обработки железоуглеродистых расплавов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК а 9 г аг ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Березниковский Филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института титана, Депропетровский металлургический институт иБерезниковский титано-магниевый комбинат(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 836 112, кл . С 21 С 1/00, 1981.2. Авторское свидетельство по заявке 8 ф 3437094/22-02, кл. С 21 С 1/00,1982. зг 5 гг С 21 С 1/00 С 21 С 7/00(54)(57) 1. СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ РАСПЛАВОВ, содержащая магниевый шпак, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения механических свойств чугуна и стали, она дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.Я:Титан 0,2-45,0Магниевый шлак Остальное2. Смесь по п. 1, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что магниевый шлак имеет следующий состав, мас,7:Магний 3-45Алюминий 0,1-9,0Марганец О, 1-10,0Кремний 0,1-5,0РЗМ О, 01-0, 50Окись магния 1,0-25,0Хлористый магний 10-25Фтористый кальций 0,05-5,00Хлористый натрий 2,0-15,0Хлористый калий ОстальноеЮ1 1104Изобретение относится к металлургии, в частности к смесям для обработки железоуглеродистых расплавовчугуна и стали.Известна рафинирующе-модифицирующая смесь для обработки жидкого чугуна, содержащая карбид кальция 0,510%, углерод 0,05-10% и металл-восстановитель, введенный магниевым шлаком,содержащим окислы и галоиды магния 1 Ои щелочных металлов 80"95,5%. При: этом магниевый шлак имеет следующийсостав, мас.%;Окись магния 0,2-80Хлористый магний 0,5-20Хлористый натрий 1,0"5,0Хлористый калий 0,5-20Фтористый кальций 3,0-10Магний 5, 0" 50Алюминий 0,05-3,0 ррМарганец 0,01-2,0Преимущества данной смеси - вы.сокая степень десульфурации, использование отвальных магниевых шпаков,что наряду со снижением стоимостисмеси и в целом обработки жидкогочугуна имеет большое народнохозяйственное значение в части вовлеченияв баланс страны дополнительного количества дефицитного металлическогомагния 111.Однако данная смесь имеет ряд недостатков, а именно повьппенную опасность при работе со смесью на всехстадиях (от приготовления до исполь 35зования) вследствие протекания сильно экзотермичных реакций с атмосферными парами воды, большое количествонеметаллических включений, что снижает эксплуатационные свойства чугуна,невозможность применения для обработки стали, как вследствие науглероживани расплава, так и в силу большого угара и пироэффекта особеннопри высоком содержании металла-воса 5становителя,Наиболее близкой к изобретениюпо технической сущности и получаемомурезультату является смесь для обработки чугуна, которая содержит 0,1. -12,0% кремния, 0,05"3,5% РЗМ и магниевый шлак - остальное. При этоммагниевый шлак имеет состав, мас.%:Магний 30-60Алюминий 2, 0-10,0Оки ь магния 0,1-205Хлористьп магний 2, 0-10Фтористый кальций 0,5-6,0Хлористый натрий 0,5-5,0 160Хлористый калий ОстальноеОбработка расплавленного чугунаизвестной смесью позволяет улучшитьэксплуатационные свойства и условиятруда, повысить безопасность изготовления и транспортировки смеси 12,Недостатком известной смеси являются невозможность ее использованиядля обработки стали из-за большогопироэффекта, а следовательно; низкой степени использования компонентов смеси, а также невозможностьдостижения требуемых механическихсвойств.Цель изобретения - повьппенж механических свойств.Поставленная цель достигается тем,что смесь для обработки железоуглеродистых расплавов, содержащая магниевый шлак, дополнительно содержиттитан при следующем соотношении компонентов, мас.%:Ьтан 0,2-45,0Магниевый шлак ОстальноеПри этом магниевый шлак имеет следующий состав, мас.%; .Магний 3-45Алюминий 0,1-9,0Марганец О, 1-10, 0Кремний 0,1-5,0РЗМ 0,01-0,50Окись магния 1,0-25,0Хлористый магний 10-25Фтористый кальций 0,05-5,00Хлористый натрий 2,0-15,0Хлористый калий ОстальноеВведение в состав смеси титана позволяет регулировать форму, количество и распределение графитовых включений (для серых и отбеленных чугунов)упрочнить матрицу, управлять механическими свойствами, достигая требуемого их сочетания в чугунах и сталяхразличного назначения и химическогосостава, что в конечном итоге способствует повышению механических свойствжелезоуглеродистых расплавов и отливок из них,Наличие в составе смеси магниевого шлака, содержащего металлическиймагний, хлориды и фториды шелочныхи щелочноземельных металлов, обеспечивает придание смеси не только десульфурирующих, раскислительных имодифицирующих свойств, а при наличии в смеси титана - достижение сочетания требуемых механических свойствсВ то же время металлический магний и окись магния являются физикоЗО Полученные смеси испытывали для обработки железоуглеродистых расплавов, состав которых приведен в табл.2 Результаты испытаний смеси в серии опытных плавок приведены в табл. 3, Они показывают, что применение предлагаемых составов смесей позволяет эффективно осуществлять обработку чугуна и стали повысить их каче.ти химической защитой титана, что способствует повышению стабильности и полноты его усвоения. Хлориды и фториды щелочных и щелочно-земельных металлов пассивируют титан и магний, 5, способствуя повышению их усвоения, но также способствует и образованию жидко-текучего шлака, который защищает зеркало металла от охлаждения и окисления. Смесь с низким содержанием 0 титана рекомендуется использовать для десульфурации и мпдифицирования чугу на, титан и титансодержащие включения при этом являются активными центрами графитызации и способствуют измельчению зерна металлической матрицы. Смеси с высоким содержанием титана рекомендуется примененять для технологических присадок и для микролегирования сталей. Наряду с этим 20 достигается десульфурация металла, что повышает его качество и облегчает доводку.При содержании титана больше 45 мас.7. а магниевого шлака в смеси меньше 55 мас.7. не обеспечивается пассивация и физико-химическая защита титана, снижается усвоение его расплавом. Кроме того, снижается степень десульфурации металла.При содержании титана в смеси меньше 0,2 мас.7. несмотря на высокую степень десульфурации расплава снижается графитирующая способность смеси, ухудшаются условия для модифициро вания за счет снижения числа долгоживущих центров кристаллизации графита.Пределы содержания металлического магния в шлаке обусловлены назначе нием применяемых смесей. Так смеси с содержанием металлического магния в шлаке 25-45 мас,7, предназначены в основном для обработки чугуна. Смеси с содержанием металлического маг ния 3-12 мас.7 используются преимущественно для обработки стали. Смеси .промежуточных составов (по содержанию магния и титана) предназначены для обработки специальных чугу нов и отдельных видов стали. Повышение содержания металлического магния в шлаке более 45 мас.7.резко увеличивает пироэффект привоФ 55 дит к нестабильному усвоению магния, усложняет обработку расплава и в конечном счете затрудняет получение требуемых механических свойств. При содержании металлического магния в смесях менее 3 мас.2. как показывают проведенные опыты, не обеспечивается необходимая степень десуль"фурации металла, усложняется процессего доводки и снижается необходимоесочетание механических свойств.Готовят смеси в лабораторных условиях, используя отходы губчатого титана: титан марки ТГ-ТВ (состав,мас.7:железо 2,0; хлор-ион 0,3 ф азот 0,3углерод О, 15 ф титан остальное) в виде отсевов крупностью О, 1-20 мм.Взвешенную порцию титана загружаютв прогретую изложницу либо стальнуюгильзу (барабан) определенной емкости, а затем заливают предварительноперемешанным магниевым шлаком, Полученный после затвердевания и охлаждения слиток используют для обработкижелезоуглеродистых расплавов,В качестве примера приготовлено3 смеси предлагаемого состава.Состав смесей.В стальном тигле шахтной электропечи расплавляли 555, 780 и 1020 гмагниевого шлака следующего состава,мас.7,: магний 3,0 алюминий 9,0;марганец О, 1", кремний О, 1; РЗМ О, 1;окись магния 25,0 хлористый магний25,0; фтористый кальций 5,0," хлористыйнатрий 15,0,.хлористый калий 17,8. После расплавления перемешивали и придостижении температуры 710 С зали-.Овали в прогретую чугунную изложницув которую предварительно загружалисоответственно 460, 230 и 2 г губчатого титана марки ТГ-ТВ в виде отходов крупностью 0,1-20 мм. Послезатвердевания и охлаждения сквознойнасверловкой отбирали пробу на химанализ. Химический состав смесей приведенв табл. Для проведения сравнительных испытаний дополнительно приготовлена смесь по известной методике.5 1104160 Ф Содержание компонентов Смесь Тд 81 РЗМ М 8 0,06 4,95 1,65 0,06 0,01 1 Предлагаемая 45 3,91 34,83 О, 08 0,20 1,97 22,6 9,98 23,95 4,54 4,98 0,2 0,50 4 Известная) 6,0 45,0 1,76. 6,05 Продолжение табл 1 Содержание компонентов в смеси, мас.7 Смесь СаР ХаС 1 КС 1 МяС 1 МяО 8,25 2,75 13,75 13,75 1 Предлагаемая 0,04 20,51 13, 55 0,07 21,88 8,48 9,98 2,52 12,97 19, 1 2,7 3,3 6,0 10, 1 4 (известная) Таблица 2 Содержание компонентов, мас,й Мп Б 1 8 Р Сг Н 1 Тд Марка стали,чугуна 15 ХСНД (полученная)ЛШ0,14 0,90 0,021- 0,032 0,7 0,32 0,089- 0,029 0,077 Исх. 0,82 0,6 О, 03 0,30 Следы Следы Следы 0,6 3,1 0,5 3,2 1,7 0 03 О 20 03 14 Следы СВХНи механические свойства. Так ударнаявязкость стали 15 ХСНД увелйчиласьнс 29,4 отн.Х,износ чугуна марок ЛШи СЮХНуменьшился в среднем на 107, предел прочности при изгибе увеличился. в среднем на 4,67.Таблица 1