Сплав для легирования стали

Союз СоветскихСоцивлистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 956592(22) Заявлено 020281 (21) 3243358/22-02 с присоединением заявки М 2 -Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 070982 Б.А. Шушлебин,Н,П. Лякишев, Н.А. Тулин, Н. В.Н, Горячев, В.В. Трегубенко, Г.ф, ИгнатеН,И, Чернега, В.В. Ярин и В.Г, Игнатенко(72) Авторы изобретения Богданов,о,Центральный ордена Трудового Красного Знам научно-исследовательский институт черной м ниталлМин(54) СПЛАВ цЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛЯ Изобретение относится к металлур. гии, конкретнее к производству ферросплавов и легированию сталей.Известен сплав для легирования ниобийсодержащих сталей 1 следующего химического состава, вес,В:Ниобий 50-70Алюминий 3-6Кремний 1,5-15Титан 1,5-8Железои примеси Остальное. Недостатками известного сплава являются высокая температура плавления (до 1900 оС), низкие скорость растворения и усвоения ниобия сталью.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является сплав 2 для легирования стали следующего химического состава, вес.%:Ниобий 15-60Алюминий 25-60Кремний 0,1-15Титан1 0,1-10Медь 0,1-15Углерод 0,01-2Железо ОстальноеНедостатками известного сплава являются неоднородность химического состава по объему слитка, вызванная ликвацией жидкого металла, и низкая скорость усвоения ниобия сталью, 5Цель изобретения - повышение однородности химического состава по объему слитка и скорости усвоения ниобия сталью. Цель достигается тем, что сплав,содержащий ниобий, алюминий, титан,кремний, медь и железо, содержиткомпоненты в следующем соотношении,вес.Ъ:Ниобий 63-75 15 Алюминий 10-21Титан 0,1-5Кремний 0,1-4Медь 0,1-7Железо ОстальноеУказанные соотношения компонентовсплава позволяют исключить ликвациюэлементов и ее отрицательные последствия, повысить скорость усвоенияниобия сталью и технико-экономические показатели при его выплавке,Повышенное содержание ниобия снижаетмассу сплава на единицу легируемойстали, что значительно улучшает.тепловой баланс процесса легирования З 6 снижает трудовые энергозатраты30 35 4 О 45 50 55 60 65 при его производстве, транспортныерасходы.При указанном соотношении элементов повышение содержания ниобиясвыше 75 Ъ и снижение алюминия ниже10 приводит к повышению температурыплавления сплава и ухудшению усвоения ниобия сталью, Снижение содержания ниобия ниже 63 и повышениеалюминия свыше 21 повышает склонность сплава к ликвацию и ухудшаеттехнико-экономические показателивыплавки сплава. Указанные содержания титана и кремния определенысоставом исходного сырья, повышениеих содержания повышает расход А 1на восстановление, а кремний, образуя с ниобием и титаном тугоплавкиесилициды, резко повышает температуру плавления сплава. Верхний и нижний пределы по содержанию меди определены величиной отношенияИЬ- = 3,1-3,9; при которойАС Сцоптимально сочетаются качество слит.ка по ликвации и температура плавления сплава.П р и м е р, Сплавы выплавляютв крупнолабораторной дуговой печи смощностью трансформатора 100 кВа,В качестве шихтовых материалов используют ниобиевые концентраты раз-.личного состава, алюминиевый порошок, медную стружку и известь. Ниобий, кремний, титан и железо вводятв сплав путем алюминотермическоговосстановления их из окислов концентратов, алюминий - частью в видечушкового алюминия, частью в видепорошка в составе окисной частишихты, Количество шихты на планкурассчитывают на получение 100 кгсплава, Состав шихты откорректирован предварительными опытами, Вплавках сплава заявляемого составатепловые условия алюминотермическогопроцесса позволяют вводить алюминийбольшей частью или полностью в видепорошка.После расплавления металлическойчасти шихты на расплав загружаюталюминотермичбскую смесь. Расплаввыпускают в изложницу, футерованнуюмагнезитовым кирпичом. После остывания расплава металл отделяют от шлака, подвергают чистке, .отбирают пробы на химический анализ и на ликвацию металла,Результаты выплавки сплавов вкрупнолабораторной дуговой печи приведены в табл. 1.Из табл. 1 следует, что показатели, достигнутые при выплавке описываемого сплава по выходу годного металла, производительности печи,расходу электроэнергии, потерям алюминия в угар, выше, чем при выплавкеизвес-.ного сплава. Низкое содержание пятиокиси ниобия в шлаках 0,2 Ъуказывает на высокую степень восстановления ниобия, однако высокиепотери металла в отходы в плавкахизвестного сплава снижают выход годного и извлечение ниобия в товарныйпродукт на 4,7-10,7 по сравнениюс описываемым сплавом, Угар алюминияв плавках 1-3 на 1,5-10,8 кг выше,чем в плавках 4-6. Приведенные удельные расходы сырья, энергии и затраты времени на производство единицыниобия в сплаве, как наиболее, дорогостоящего элемента, указываютна более высокую эффективность технологии получения описываемогосплава.В табл, 2 приведены результаты опробования сплавов на ликвации:и определения плотности и температурплавления проб металла, взятых иэразных точек объема слитка.Данные табл. 2 указывают на значительные расхождения по содержаниюниобия и алюминия между верхом инизом слитка известного сплава, особенно по его центру. Вместе с изменением состава металла изменяютсятемпература его плавления и плотность: верхние слои слитка имеютпониженную плотность и склонны квсплыванию при легировании, а нижние - имеют повышенную температуруплавления, Сплавы описываемого состава практически не подвержены ликвации имеют равномерный состав по .объему слитка; температуры плавленияне превышают 1565 С.Сплавы испытывают в лабораторныхусловиях для получения высоколегированной стали марки 1 Х 14 Н 16 Б. Навескусплава в количестве, необходимомдля получения в стали 1 ниобия (впредположении полного его усвоения),укладывают на дно ковша и производятвыпуск 50 кг стали из индукционнойпечи. Температура заливаемой стали1650 С, В ходе легирования оптическимпирометром регистрируют температурустали. Всего проведено 18 опытов.Слиток стали анализируют на содержание ниобия,Результаты опытов приведены втабл. 3,Из табл. 3 следует, что при обработке стали сплавом описываемогосостава усвоение ниобия в среднемна 2,4 выше, чем при легированииизвестным сплавом, выше стабильности результатов легирования. При легировании известным сплавом наблюдается более сильное падение температуры стали (на 30-90 С) за счет растворения большей массы сплава; опытами установлено появление в некоторых плавках ошлакованных частицсплава; отдельные мелкие гранулысплава с высоким содержанием алюми,0 5,Т 1,4 Остальное Остальн ния всплывают на поверхность распла- ва, покрываются тугоплавкой пленкой из окиси алюминия и ошлаковываются.Таким образом, из приведенных в табл. 1-3 данных видно, что легирование сталей сплавом предложенного Шихта на плавку, кг обиевый концентрат 116,0 металлическая частьшихты: Продолжительностьплавки, минРасход электроэнена плавку, квт ч отходы-шлак свключениями металла 14,состава позволяет повысить однородность химического состава по объему слитка и скорость усвоения ниобия сталью. При этом заметно повышаются технико-экономические показатели 5 выплавки. 2 0 1 альное Остальное Осталь- Осталь ное ное,2 2 влечение ниобиятоварный сплав,сход АВ на воссе окислов, кг 3,. в Р новле 5,7 37,Потери ЛГ ар), кг 1,7 0 Базовый в (50 КЬ),сплав 47,3 б,30,аэ. т асход наплава: иобиево 60 МЬ 136,9 154956592 12 Таблица 3 Показатели Количество опытов 3 50 Масса стали, кг 50 50 50 50 50 Количество сплавов на легирование, кг 0,84 0,79 0,960,87 0,96 0,96 0,96 0,97 0,97 0,93 0,96 0,96 0,95 0,96 0,96 0,91 0,93 0,96 0,97 Среднее усвоениениобия, Ъ 95,0 94,3 92,0 95,6 96,3 96,7 1625 Формула изобретенияСплав для легирования стали, со-. держащий ниобий, алюминий, титан, кремний, медь и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения однородности химического состава по объему слитка и скорости усвоения ниобия сталью, он содержит компоненты в следующем соотношении, Вес,:Ниобий 63-75 Алюминий 10-21 Составитель Э. ПетренкоТехред М. Рейвес Корректор О. Билак Редактор М. Дылын Тираж 660 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 6524/7 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Содержание ниобияв стали по опытам, 0,96 Конечная .температуражидкой стали, Со1620 1,74 3,32 0,66 0,75 1597 1560 1630 1627 ЗО Титан 0,1-5,0 Кремний О, 1-4,0 Мед.ь 0,1-7,0 Железо Остальное Источники информации,35 принятые во вниманиепри экспертизе1, Лякишев Н.П. и др. Алюминотермия. М., "Металлургия", , 1978,с. 283-284.4 О 2. Авторское свидетельство СССРР 514034, кл. С 22 С 35/00, 1975.