Плакированный порошковый модификатор

 

Изобретение может быть использовано в металлургии, конкретнее, при обработке жидкой стали при непрерывной разливке. Сущность: плакированный порошковый модификатор, состоящий из стальной оболочки и порошкового наполнителя, содержащего кремний и кальций, дополнительно содержит ванадий, титан и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: титан 28 - 30; ванадий 30 32; железо 31 - 35; кальций 3-5; кремний остальное. 2 табл.

СОЮЗ СОВ ТС ИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л С 21 С7/00, В 22 D 11/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

О (21) 4928672/02 (22) 16.04,91 (46) 15.01.93. Бюл, N 2 (71) Институт проблем материаловедения

АН УССР (72) Б.Ф.Белов, Ю.А.Данилович, Г,А.Дорофеев, А.И.Троцан, Ф,С.Крейденко, А.Я.Бабанин, Л.А.Позняк, В.П,Лоик, М.А.Цейтлин и M.Ï.Ëîèê (56) Патент США N 4671820, кл. С 21 С 7/02, 1987.

Карузо В. и др. Новое применение проволоки с сердечником в непрерывной разливке "Инжекционная металлургия. 83", Труды конференции. Пер. с англ. М., Металлургия, 1986, с.190 — 202.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к внепечной обработке стали, Плакированные порошковые модификаторы применяются в металлургии для рафинирования и микролегирования чугуна и стали. Они используются для ввода химически активных элементов с высоким сродством к кислороду(Са, Mg, Zr, At, Ti, V, St, Nb), легких с невысокой плотностью (Са, Mg, С, В, Sl, Sc), с высоким давлением пара(М9, Са, Sc, Fe), низкой растворимостью в железе (Pb, Са, Mg), Наиболее широко плакированные порошковые модификаторы используются для ввода в сталь кальция, обладающего высоким давлением пара, низкой растворимостью в железе и высокой склонностью к окислению, Применение этих модификаторов позволяет повысить степень усвоения кальция по сравнению с инжекцией порошка в несколько раз, которая все же остается на уровне 10 — 20 и не позволяет обеспечить в стали остаточного... Ж,» 1788031 А1 (54) ПЛАКИРОВАННЫЙ ПОРОШКОВЫЙ

МОДИФИКАТОР (57) Изобретение может быть использовано в металлургии, конкретнее, при обработке жидкой стали при непрерывной разливке.

Сущность; плакированный порошковый модификатор, состоящий из стальной оболочки и порошкового наполнителя, содержащего кремний и кальций, дополнительно содержит ванадий, титан и железо при следующем соотношении компонентов, мас. : титан 28 — 30; ванадий 30 — 32; железо 31—

35; кальций 3 — 5; кремний остальное. 2 табл. содержания кальция, достаточного для эффективного микролегирования стали.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому техническому решению является порошковая проволока, содержащая силикокальций, Примененный в этой работе модификатор состоял из оболочки из мягкой стали 13 мм и наполнителя из SiCa марки типа

СК-30. Расход SiCa составил 0,2 — 0,8 кг/т, усвоение кальция 9 — 11 %, концентрация кальция в готовой стали (10 — 17) 10 "%.

Такое содержание кальция в стали не является достаточным для эффективного микролегирующего действия, позволяющего повысить качество и механические свойства металла. Для получения большей концентрации кальция в стали необходимо повысить степень усвоения этого элемента, а для повышения качества и механических свойств металла желательно было бы произвести комплексное микролегирование стали

1788031

4 и другими элементами, в частности, ванадием и титаном, Ввод в сталь дорогих и легкоокисляемых ферросплавов, содержащих ванадий и титан, вместе с SiCa в виде наполнителя плакированного порошкового модификатора, позволило бы значительно повысить степень усвоения этих элементов и комплексно микролегировать металл, Целью изобретения является улучшение качества и механических свойств низко- 10 легированных конструкций сталей за счет повышения степени усвоения химически активных элементов и комплексного микролегирования, Поставленная цель достигается тем, что плакированный порошковый модификатор, содержащий стальную оболочку и порошковый наполнитель из кремния и кальция, дополнительно содержит титан, ванадий и железо при следующем соотношении компонентов, Mac.%:

Титан . 28 — ЗО

Ванадий 30 — 32

Железо . 31 — 35

Кальций 3 — 5

Кремний остальное

Состав плакированного порошкового модификатора выбран исходя из того, что ферросплавы, применяемые для обработки жидкой стали, должны иметь температуру начала кристаллизации порядка 1400 С, Такое условие вытекает из запаса тепла жидкой стали, температура которой на выпуске составляет 1600 С. Поэтому состав тугоплавких ферросплавов, в частности, ферротитана и феррованадия, должен отвечать низкотемпературной эвтектике или низкотемпературным инконгруэнтным интерметаллидам, разлагающимся до точки плавления в твердом состоянии. С другой стороны, для повышения степени усвоения таких легколетучих элементов, как кальций, лучше всего применять составы, которые соответствуют конгруэнтноплавящимся соединениям, Известно, что эти соединения сохраняются и в жидком состоянии при значительном перегреве и способствуют повышению степени усвоения за счет наличия химической связи между компонентами интерметаллида, так как при этом снижается активность и упругость пара кальция и повышается температура его испарения из металлического расплава.

Анализ двойных диаграмм состояния

Fe-Ti, Fe- l, Ti-V показал, что в системе Fe-Ti образуется эвтектика при 1085 и 68 мас.%

Ti, что соответствует составу FeTiz, а в системах Fe-V u Ti-V образуются непрерывные ряда твердых растворов, Естественно предположить, что элементы-аналоги Ti u V будут

55 неограниченно заменять друг друга в различных соотношениях в химсоединениях и растворах. Таким образом, на базе двойной эвтектики, отвечающей составу FeTiz может существовать тройная (Ti, V)zFe с неограниченной растворимостью V в Ti и наоборот.

Для повышения степени усвоения кальция был выбран состав, содержащий кальций и кремний в массовом соотношении

1,2 — 1,8. Этот состав выбран на основе известной системы Са-Si, где стабильным интерметаллидом является химическое соединение SiCa при указанном соотношении и температуре плавления 1245 С.

В низколегированной конструкционной стали марки 14Г2АФ содержания ванадия и титана находятся на уровне 0,05—

0,12 мас.% кальция 0,003 — 0,005%. Для получения заданного химсостава подходит смесь состава 6 (Ti, V)zFe+ SiCa, которая при условиях ввода ее именно в виде наполнителя плакированного порошкового модифи.катора со стальной оболочкой, может обеспечить необходимое содержание химически активных компонентов при значительной зкономии расхода ферросплавов и лигатур.

Для соответствия вышеприведенному составу наполнитель модификатора должен содержать, мас.%:Ti 28 — ЗО; V 30 — 32;

Si 2 — 4; Са 3 — 5; Fe 31 — 35. Пределы содержания этих элементов ограничены тем, что при больших отклонениях от предельных значений состав наполнителя не будет соответствовать области существования тройной эвтектики и конгруэнтного соединения моносилицида кальция CaSi (табл,1).

П р и M е р. Плакированный порошковый модификатор (представляющий собой стальную оболочку и наполнитель, содержащий однородную смесь уплотненных порошков кальция, титана, ванадия, кремния, железа) изготавливали посредством сворачивания в трубку (желобок) стальной ленты и протяжкой ее через фильеры (или прокаткой роликами) с одновременным заполнением внутренней полости проволоки заранее подготовленной порошкообразной шихтой требуемого состава, представленного в табл.1.

Исследования по изучению степени усвоения вводимых лигатур и их действия на механические свойства обрабатываемой стали проводили в промышленных условиях электросталеплавильного цеха НПО "Тулачермет" при разливке серии плавок стали, предназначенной для изготовления металлоконструкций промышленных зданий и

1788031

Таблица1

Пример

Всего в том числе

Са

Fe

Са

27

28

29

29

31

32

1

3

5

Прототип

6 база

7 (и нжекция порошка

37

33

31

3,000

3,000

3,000

3,000 3,000

0,810

0,840

0,870

0,900

0,990

0,180

0,150

0,120

0,090

0,030

0,870 0,030

0,900 0,060

0,930 0,090

0,960 0,120

0,990 0,150

0,330

0,700

0,660

0,630

0,900

0,2-0,8

1,5 -2,0

70

70 подкрановых ферм, марки 14Г2АФ на

МНЛЗ вертикального типа. Выплавку стали производили в дуговой электропечи с основной футеровкой емкостью 6 тонн, Плакированный порошковый модификатор в виде порошковой ленты шириной

16,5 мм и толщиной 3,8 мм подавали трайбаппаратом в заполненный металлом, промежуточный ковш под защитную плитку через направляющий патрубок диаметром

38 мм.

Для определения степени усвоения элементов вводимой лигатуры отбирали пробы металла и определяли содержание данных элементов в сталеразливочном ковше (необработанный металл) и в непрерывнолитой заготовке (обработанный металлом), Механическим испытаниям подвергали пробы готовой продукции, прокатанной в виде полосы толщиной 5 — 7 мм.

Результаты исследований по степени усвоения элементов вводимой лигатуры и испытаний действия плакированных порошковых модификаторов на механические свойства стали марки 14Г2АФ приведены в табл.2, из которой следует, что значительное улучшение степени усвоения элементов лигатуры и механических свойств обработанной стали достигается при составах наполнителя по вариантам 2 — 5, соответствующих заявляемому плакированному порошковому модификатору. Самый эффективный результат получен при применеСостав наполнителя, мас.% нии состава наполнителя по варианту М 3, мас,%: Са 4, Ti 29, V 31, Si 3, Fe 33, соответствующего тройной эвтетике и конгруэнтному соединению моносилицида кальция

5 CaSi.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого плакированного IlopoLUKoBoro модификатора заключается в зкономии лигатур и ферросплавов за счет повышения

10 степени их усвоения, а также в повышении механических свойств непрерывнолитой низколегированной конструкционной стали.

15 Формула изобретения

Плакированный порошковый модификатор преимущественно для обработки жидкой низколегированной конструкционной стали, содержащий стальную оболочку и по20 рошковый наполнитель из кремния и кальция, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества и механических свойств стали за счет повышения степени усвоения химически активных элементов и комплекс25 ного микролегирования, наполнитель дополнительно содержит титан, ванадий, железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: титан 28 — 30

30 ванадий 30 — 32 железо 31 — 35 кальций 3 — 5 кремний остальное.

Расхо наполнителя, кг/т

1788031

Таблица 2

15

25

Составитель Б. Белов

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор

Корректор Л. Лукач

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 50 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5