Композиционная проволока для модифицирования стали

Композиционная проволока для модифицирования стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при модифицировании стали. Цель изобретения - повышение стойкости стали при термоциклических нагрузках и ее коррозионной стойкости в расплаве стекла. Композиционная проволока для модифицирования. стали содержит ядро, состоящее из следующих компонентов , мас.%: порошок силикокальция порошок плавикового шпата 4-9; порошок хрома 67-73; порошок бериллия 0,4-0,7; порошок бора 0,3-0,5; порошок алюминия 3- 6,8; порошок иттрия 0,1-5; -отход ы катализаторного производства 5-8,3 и фтортанталат калия , а оболочка выполнена из никелевой ленты при соотношении массы ядра и оболочки, равном 29:71. Дополнительный ввод в состав ядра порошков Cr, Be, В, Al, Vt, отходов каталмзаторного 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 коррозионную стойкость стали. 2 табл. k

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 С 21 С 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4820045/02 (22) 22.03.90 (46) 30.03.92. Бюл. ¹ 12 (71) Краматорский индустриальный инсти-. тут (72) А;В.Дубинин, И.П.Катэсанов, П.А.Гавриш и А.Ю.Синявский (53) 621.745.435(088.8) (56) Заявка Японии № 54-6001, кл. С 21 С 7/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N 996465, кл. С 21 С7/00, 1981. (54) КОМПОЗИЦИОННАЯ П РОВОЛОКА

ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при модифицировании стали. Цель изобретения — повышение стойкости стали при термоциклических нагрузках и ее коррозионной стойкости в расплаве стекла. Композиционная проволо.Изобретение относится к металлургии, в частности к раскислению и модифицированию стали и сплавов, работающих в контакте с расплавленным стеклом.

Известная композиционная проволока содержащая смесь легирующих порошковых компонентов и стальную оболочку в ви-. де 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.%:

„„Я.1,«, 1723148 А1 ка для модифицирования.стали содержит ядро, состоящее иэ следующих компонентов, мас.%: порошок силикокальция 4-8; порошок плавикового шпата 4 — 9; порошок хрома 67 — 73; порошок бериллия 0,4 — 0,7; порошок бора 0,3 — 0,5; порошок алюминия 3-.

6,8; порошок иттрия О, 1 — 5 от х о д ы катализаторного производства 5-8,3 и фтортанталат калия 3=76, а оболочка выполнена из никелевой ленты при соотношении массы ядра и оболочки, равном 29;71. Дополнительный.ввод в состав ядра порошков

Сг, Be, В, Al, Vt, 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 коррозионную стойкость стали. 2 табл.

Силикокальций 10-30

Плавиковый шпат 5 — 10

Нефелин: 5-10

Стальная оболочка, Остальное

Эта проволока повышает качество слитка за счет повышенной по сравнению с аналогом рафинирующей способности..Однако из-за отсутствия яегирующик: )уя 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 расплаее стекла.

1723148

10

4-8

4-9

67-73

0,4-0,7

0,3-0,9

3 — 6,8

0,1 — 0,5

20!

40

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 силикокальция

Порошок плавикового шпата

Порошок хрома

Порошок бериллия

Порошок бора

Порошок алюминия

Порошок иттрия

Отходы катализаторного производства 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 коррозионную стойкость.

При совместном легировании бором и хромом образуются бориды хрома, повышающие износостойкость металла. При содержании хрома менее 67% его влияние недостаточно, а при его содер>кании 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 н ию.

Бериллий совместно с бором, алюминием, иттрием также играет роль рэскислителя. Совместно с иттрием бериллий способствует удаление 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 всту. пает в реакцию с кислородом. Вследствие этого в поверхностном слое металла происходит окисление иттрия с образованием тугоплавкового оксида иттрия (Тпд. = 2400 С) Тем самым предотвращается образование легкоплавких окислов бора, никеля, ухудшающих стойкость металла к термоциклам. 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 содер>кании более 0,5% дальнейше30 го улучшения свойств металла не происходит.

Отходы катализаторного производства имеют следующий состав, мас.%: FeO 31—

38; КгО 0,7-1,0; СаО 2-3; АЬОз 3-4: РегОз и

35 Рез04 остальное. Отходы катализэторного производства совместно с плавиковым шпатом связывают серу, фосфор, рафинируют металл, 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 пе1723148 регрев 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 НП2 сечением 0,6. 16.

После предварительного раскисления Ст20 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 г30 60. мм.

Образцы полировались, после чего выдерживались в течение 144 ч в расплавленном стекле, содержащем, мас. : окись кремния

62,2; окись алюминия 15,4; окись кальция

12,5; окись магния 4; окись натрия 2.5; окислы железа 1; ион фтора 2, при 950 С, после чего вынимались из печи и очищались от стекла. Потери or коррозии.определялись

5 весовым способом.

Результаты испытаний известной композиционной проволоки. и предлагаемой приведены в табл,2.

Как видно из табл,2, предлагаемая про10 волока оптимального состава.(составы 2-4) обеспечивает большую разгаростойкость, лучшую коррозионную стойкость в расплавленном стекле по сравнению с проволокой. принятой за прототип.

15 Формула изобретения

Композиционная проволока для модифицирования стали, содержащая ядро иэ порошка силикокальция, плавикового шпата и металическую оболочку, о т л и ч à lo"

20 щ а я с я тем, что, с целью повышения стойкости стали к термоциклическим нагрузкам и ее коррозйонной стойкости в расплаве стекла, ядро дополнительно содержит порошки хрома, бериллия, бора, алюминия, 25 иттрия, отходы катализаторного производства и фтортанталат калия, при следующем соотношении компонентов, мас. :

Порошок силикокальция. 4 — 8

Порошок плавикового шпата 4 — 9

Порошок хрома 67.— 73

Порошок бериллия 0,4 — 0.7

Порошок бора 0,3 — 0,5

Порошок алюминия 3,0 — 6,8

Порошок иттрия 0,1-5,0

35 Отходы катализаторного производства 5,0-8,3 .

Фтортанталат калия . 3-6 а оболочка выполнена из никелевой ленты при соотношении массы ядра и оболочки, 40 равном 29;71.

Таблица 1

1723148

Таблица 2

Составитель П. Гавриш .

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор А.Долинич

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

Заказ 1044 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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