Лигатура

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК А Я 22 С 35 00 УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Уральский научно-исследовский институт черных металлов,маковский завод ферросплавовим. ХХ 111 съезда КПСС и Институтметаллургии Украинского научногоцентра АН СССР(54)(57) 1. ЛИГАТУРА, содержащалюминий, кремний, кальций, матитан, азот и железо, о т л ищ а я с я тем, что, с целью с а металла и в процессе, ьно содербарий при мпонентов,зациегораэлжитследмас химиче еханиче вки, .он глерод,ского соста ских свойстдополните марганец и тнсндении к о Алюминий 0,5-3,0 25-65Кремний Кальций ательЕр 1-10 МагнийТитан,1-2,0 ,3-4,0 01-2,0 о Углеро 0,2-2,0 0,1-8,0 о СССР70.СССР75,СССР80. арга БарийЖелезо стальное 2 аягнчта Лигатура по п. щ а я с я тем рия, кальция и :(0,2-0,32): (О отличто,соотношеагния состав) чаю ние б ю- ли ляетИзобретение относится к металлургии черных металлов, в частности к ферросплавам и лигатурам, используемым для раскисления, модифицирования и упрочнения низко- и высоколегированных сталей.Известна лигатуращая, вес. %: 51 содержа 2,5-25,0 БарийКальцийАлюминийМагний 10 5-10 0,5-3,0 0,8-1,2 15 0,5-2,03-8 МарганецЖелезо Углерод О, 15-0,25 Остальное Кремний 20 Эта лигатура является сильным раскислителем но не обладает модиФицирующей и Упрочняющей способностью.Известен также комплексный модиФикатор 2, содержащий, вес.Ъ: 3-6 МагнийКальций 3-15 0,5-15,030 Барий 5-20 5-15 РЗМ 1-5 Бор 1-15 5-15 ЖелЕзоТитан Кремний Остальное40Известный комплексный модификаторобладает сильным модифицирующим воздействием на сталь, однако высокое,содержание магния и кальция можетвызвать пироэффект и выброс металлапри введении сплава в жидкую стальа высокое содержание титана и бораснижает ударную вязкость стали,так как образуется большое количество включений сульфидов, оксидов инитрндов по границам зерен.Наиболее близкой к предложеннойпо технической сущности и достигаемому результату является лигатура 3),содержащая, вес, %: 50 бО б 5Обработка жидкого металла сплавом такого состава не обеспечивает эффективное измельчение зерна или модифицирующего воздействия на металл, что снижает уровень его пластичности и вязкости, а также не обеспечивает стабилизации состава . стали по ходу разливки ее по Формам.Цель изобретения - стабилизация химического состава металла и его механических свойств в процессе разливки,Поставленная цель достигается тем, что лигатура, содержащая алюминий, кремний, кальций, магний, титан, азот и железо, дополнительно содержит углерод, марганец и барий при следующем соотношении компонентов, мас. В: 0,5-3,0 25-65 1-10 0,1-2,0 0,3-4,0 0,01-2,00 0,2-2,0 0,1-8,0 5-32АлюминийкремнийКальцийМагнийТитанАзот УглеродМарганец Барий Железо ОстальноеПри этом соотношение бария, кальция и магния составляет 1: (0,20,32):(0,02-0,063),Предлагаемая лигатура выплавляется методами сплавления или угле-,силикотермическим процессом с насыщением азотом. Лигатура можетвводиться в жидкий металл при выпуске его иэ печи или в малые ковши перед заливкой в формы.Стабильность химического составапо ходу разливки обеспечивается хорошим перемешиванием металла в ковше за счет бария, кальция и магния,глубокого раскисления и модифицирования за счет алюминия, титана, углерода, марганца, азота и их соотношений,Введенные дополнительно углерод, марганец и барий позволяют компенсировать угар сильных раскислителей,марганца и углерода по ходу разлив"ки металла, а благодаря этому стабилизировать и механические свойствастали.Металлографические исследованиявыявляют равномерность распределениянитридов и карбонитридов титана приоптимальном их соотношении, Содер"жание марганца в лигатуре менее0,1% практически не влияет на свойства обрабатываемого металла. Обработка стали 20 Г 1 ФЛ лигатурой с содержанием марганца более 8,0 мо.Химический состав,Вариант лигатур Ре Мд А 1 49,5 20,4 1,96 0,6 Ост. 1 (прототип) , 2 ниже нижнего) 0,15 24,3 0,45 0,26 0,007 -"- 0,07 3(нижнийпредел) 0,1 0,3 0,01 0,20 250 0,5 44,8 1,7 65,0 3,0 4 средний) 5 верхний) 211 1,02 4,52 8,0 4,0 2,0 2,0 6 выше верхнего) 8,3 4,07 2,09 в фф 66,0 3,32 2,1 7 (верхнийпредел) 4,52 2 10 1 00 -д 45,1 1,8 1,2 8 (среднийпредел) 1,21 44,9 1,75 2 у 13 1,03 -ф,54 1,20 45,0 1,77 2,13 0,98 4,55 9 нижний) жет вызвать отклонение по верхнему его пределу в ниэколегированной стали.Содержание в лигатуре бария меньше 5,0, кальция меньше 1,0, магния меньше 0,1 не влияет на стабильность 5 химического состава и механических . свойств обрабатываемого металла, а содержание бария больше 32, кальция больше 10,0 и магния больше 2,0 вызывает пнроэффект и может привести к выбросу металла, Изменение соотношения этих компонентов в сплаве приводит или к снижению стабильности по химическому составу и механическим свойствам, или к повы шению возможности выброса жидкого металла из ковша при обработке его лигатурой.П р и м е р. В 400 кг индукционной печи выплавляют сталь 20 Г 1 ФЛ. 20 При выпуске металла из печи в первый ковш емкостью 50 кг вводятлигатуру, соответствующую по составу прототипу. В 5 последующих ковшейтакой же емкости вводят предлагаемуюлигатуру с содержанием компонентов вразличных пределах для сравненияее влияния на свойства полученнЬйнизколегированной стали) . Разливкапроводится ступенчато первая порцияметалла заливается в трефу" и пос.ледняя порция - во вторую "трефуф.Так исследуется стабильность свойств,Металл, обработанный известнойпрототип) и предлагаемой лигатурами,разливается в "трефыф, заготовки изкоторых подвергаются нормализацииот 950 фС. Затем иэ заготовок вырезаются образцы и испытываются на прочность и ударную вязкость,Составы лигатур, стали и результаты испытаний приведены в табл. 1..0,10 0,50 0,49 9 (нижний) 0,10 0,22 1,1 1,0 0,1 5;0 0,49 0,10 0,22 1,1 35,0 10,2 2,1 Соотношение ЩЗМ Продолжение табл. 1Т1079683 Гщщ М имический состав, % Механические свойства Вариант Баллзерна ИПа КС 7, ИДжпри тали,4 игатуры седлагаемой,стойкостистали 20 Г 1 ФЛемой лигатуро В табл. 2О хладостойкостобработаннойгатурамн (вартабл. 1 . 0,025 0,025 Сравнение известной л оптимальным вариантом пр выявляет улучшение хладо и усталостной прочности при обработке ее предлага риодз- вки Продолжение. табл, 1 приведены данныестали 20 Г 1 ФЛ,сравниваемыми ли;аыты 1 и 4-40 Известная прототип 320 600 Предлагаемая 760 420 В табл.,3 приведены характеристи Г 1 ФЛ, обработанной сравниваемыми ки усталостной прочности стали лигатурами (варианты 1 и 4, табл,1) .6 1 ИПа Лигатура Известная прототип) 210 3,372,02У 90 2,33115 230 2,00 1,92 250 130 1,03 240 Предлагаемая 110 2,183,37 260 120 2,02 2,16 1,03 139 2,08 ВНИИПИ Заказ 1262/26 Тирал;603ю Подписное филиал ППП фПатентф, г,ужгород, ул.Проектная, 4 В табл, 3 приняты следующие обозначения:6., - предел выносливости гладких образцовф.6 П,- предел выносливости образцов с концентраторами напж ряжения;- эффективный коэффициент концентрации напряжения.Йизкие свойства у стали, обрабо танной известной лигатурой, объясняются выделением неметаллической фа эы - нитридов алюминия по границамзерен при одновременном растворенииЪ.стали азота и алюминия, содержащегосяв больших количествах в составе известной лигатуры, что подтверждаетсяи межзерным изломом стали,Содержание А 1 и Б в предлагаемой лигатуре значительно ниже,в15 и 2,5 раза соответственно). Приэтом во время обработр предлагаемой лигатурой происходит дополнительное 40 раскисление металла и корректировкасостава по марганцу.Анализ данных табл, 1-3 выявляет следующее: стабильность химсостава повышается на 12-15, механи ческих свойств на 8-13, прочностьстали возрастает на 8 при увеличении уровня ударной вязкости на 30.Обработка стали предлагаемой лигатурой гарантирует снижение бракааитых заготовок по нестабильностихимсостава и механическим свойствамметалла.Такие отклонения при выплавке.низко- и, особенно высоколегированных сталей составляют около 3 отобъема производства стали.Экономический эффект от применения предлагаемого сплава при егогодовой выплавке 480 т одна круглогодично работающая печь мощностью а 0 1200 кВА на Ермаковском заводе ферросплавов) составляет 1086,7 тыс,руб