[go: up one dir, main page]

RU2135620C1 - Alloying composition - Google Patents

Alloying composition Download PDF

Info

Publication number
RU2135620C1
RU2135620C1 RU98106439A RU98106439A RU2135620C1 RU 2135620 C1 RU2135620 C1 RU 2135620C1 RU 98106439 A RU98106439 A RU 98106439A RU 98106439 A RU98106439 A RU 98106439A RU 2135620 C1 RU2135620 C1 RU 2135620C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ligature
iron
alloying composition
nickel
steel
Prior art date
Application number
RU98106439A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Филиппенков
Е.И. Голуб
В.А. Войтенко
В.В. Береснев
Т.М. Смирнова
А.А. Сорокин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие ФАН"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие ФАН" filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие ФАН"
Priority to RU98106439A priority Critical patent/RU2135620C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2135620C1 publication Critical patent/RU2135620C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy of ferrous metals; may be used in production of iron and steel of various grades for manufacture of articles in tractor industry and mechanical engineering. SUBSTANCE: alloying composition contains the following components, wt.%: copper, 7-45; nickel, 1.2-30; chromium, 0.15-30; manganese, 0.20-0.50; aluminum, 0.05-0.50; silicon, 0.15-1.5; carbon, 0.05-1.3; molybdenum, 0.1-0.5; iron, the balance, with observation of conditions C+Si+Al+Mn+Mo≤2.5. EFFECT: high chemical homogeneity, low leaning to scattering, increased ability to granulation including fine fractions, higher percent of assimilation of alloying composition in iron and steel melting, and yield of alloy due to use alloying composition. 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии черных металлов и может использоваться при производстве чугунов и сталей для изготовления деталей тракторостроения и машиностроения. The invention relates to the metallurgy of ferrous metals and can be used in the production of cast iron and steel for the manufacture of parts of tractor and mechanical engineering.

Известно использование в качестве легирующего компонента при производстве чугунов лигатур, использованных в качестве модифицирующей смеси с целью повышения прочностных характеристик чугуна [1] или используемых в качестве добавки для микролегирования [2] с целью улучшения литейных свойств (плотность, горячая твердость и др.). Недостатком известных составов лигатур является ограниченная область их использования, сложность технологии выплавки составов чугунов с высокой степенью усвоения микродобавок дефицитных легирующих элементов. It is known to use alloys as an alloying component in the production of cast iron, used as a modifying mixture in order to increase the strength characteristics of cast iron [1] or used as an additive for microalloying [2] in order to improve casting properties (density, hot hardness, etc.). A disadvantage of the known compositions of ligatures is the limited scope of their use, the complexity of the technology for smelting cast iron compositions with a high degree of assimilation of microadditives of scarce alloying elements.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является лигатура для легирования чугунов и сталей, содержащая (мас.%) на основе железа Cu до 40, C до 4, Si до 5, Cr до 2, Ni, Ti, Al до 1 каждого. The closest in technical essence and the achieved result is a ligature for alloying cast iron and steel, containing (wt.%) Based on iron Cu up to 40, C up to 4, Si up to 5, Cr up to 2, Ni, Ti, Al up to 1 each.

Недостатки известной лигатуры проявляются в неоднородности по химическому составу при ее выплавке, что усложняет технический процесс при производстве чугуна и стали, а ограничения по содержанию никеля и хрома сужают область ее использования, в особенности при производстве качественных чугунов и сталей, предназначенных для деталей ответственного назначения. The disadvantages of the known ligature are manifested in the heterogeneity of the chemical composition during its smelting, which complicates the technical process in the production of cast iron and steel, and the restrictions on the content of nickel and chromium narrow the scope of its use, especially in the production of high-quality cast irons and steels designed for critical parts.

Кроме того, неоднородность по химическому составу лигатуры приводит к самораспаду ее отдельных составляющих при хранении и перевозке. In addition, the heterogeneity in the chemical composition of the ligature leads to self-decay of its individual components during storage and transportation.

В настоящей заявке поставлена задача разработать состав лигатуры широкой области использования с высокой химической однородностью, с низкой склонностью к рассыпаемости, с высокой способностью к грануляции, в том числе мелких фракций, а при легировании чугуна и стали повышению усвоения химических компонентов и повышению выхода годного сплава в целом. In this application, the task is to develop the composition of the ligature for a wide area of use with high chemical homogeneity, with a low tendency to scattering, with a high ability to granulation, including fine fractions, and when alloying cast iron and steel, the absorption of chemical components and the yield of the alloy increase whole.

Поставленная задача достигается тем, что известная лигатура, содержащая медь, никель, хром, магний, алюминий, кремний, углерод, железо, согласно изобретению, дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%:
медь - 7,0 ... 45
никель - 1,2 ... 30
хром - 0,15 ... 30
марганец - 0,20 ... 0,50
алюминий - 0,05 ... 0,50
кремний - 0,15 ... 1,50
углерод - 0,05 ... 1,3
молибден - 0,1 ... 0,50
железо - остальное
при этом соблюдаются условия, что C + Si + Al + Mn + Mo < 2,5.
This object is achieved in that the known ligature containing copper, nickel, chromium, magnesium, aluminum, silicon, carbon, iron, according to the invention, additionally contains molybdenum in the following ratio, wt.%:
copper - 7.0 ... 45
nickel - 1.2 ... 30
chrome - 0.15 ... 30
Manganese - 0.20 ... 0.50
aluminum - 0.05 ... 0.50
silicon - 0.15 ... 1.50
carbon - 0.05 ... 1.3
molybdenum - 0.1 ... 0.50
iron - the rest
in this case, the conditions are satisfied that C + Si + Al + Mn + Mo <2.5.

Заявленный уровень концентрации углерода, марганца, кремния, алюминия, молибдена и их суммы определен экспериментально и обусловлен достижением стабильности как товарно-потребительских и эксплуатационных свойств лигатуры, так и влиянием их на механические характеристики сталей и чугунов, выплавленных с использованием заявленной лигатуры. The declared level of concentration of carbon, manganese, silicon, aluminum, molybdenum and their amounts are determined experimentally and due to the achievement of stability of both the consumer and operational properties of the ligature, and their influence on the mechanical characteristics of steels and cast irons smelted using the claimed ligature.

Элементы указанной выше группы являются активными раскислителями и легирующими микродобавками, которые за счет влияния на величину зерна, фазовых структурных составляющих, на состояние межфазовых границ и дисперсионное упрочнение твердых растворов, обеспечивают тот уровень потребительских свойств деталей машин и механизмов, который необходим в каждом конкретном случае. Elements of the above group are active deoxidizing agents and alloying microadditives, which, due to the effect on the grain size, phase structural components, on the state of interphase boundaries and dispersion hardening of solid solutions, provide the level of consumer properties of machine parts and mechanisms that is necessary in each specific case.

Увеличение концентрации углерода, марганца, кремния, алюминия, молибдена или суммы выше заявленных пределов нецелесообразно, так как увеличивает количество карбидной и нитридной фаз сверх необходимого количества для повышения прочности лигатуры и получаемой из нее стали и чугуна. Кроме этого, нарушается равновесная пропорция твердой и жидкой фаз при кристаллизации лигатуры, приводящей к химической неоднородности за счет ликвационных процессов ухудшения процесса грануляции материала лигатуры, а в конечном итоге - чувствительности лигатуры к гидратации и самопроизвольному распаду ее отдельных структурных составляющих при хранении или при транспортировке. An increase in the concentration of carbon, manganese, silicon, aluminum, molybdenum, or the amount above the stated limits is impractical, since it increases the number of carbide and nitride phases in excess of the necessary amount to increase the strength of the ligature and steel and cast iron obtained from it. In addition, the equilibrium proportion of the solid and liquid phases is violated during crystallization of the ligature, leading to chemical heterogeneity due to segregation processes, deterioration of the granulation of the ligature material, and ultimately the sensitivity of the ligature to hydration and spontaneous decomposition of its individual structural components during storage or during transportation.

Существенную роль в группе заявленных элементов играет молибден. В указанных концентрациях и отношениях к группе элементов наблюдается активное влияние на его "чистоту" границ фазовых составляющих лигатуры и границ зерна стали и чугуна. Молибден "блокирует" границы фазовых и структурных составляющих от выделения вредных примесей, содержащих серу и фосфор, а также способствует образованию карбидных и нитридных фаз не на границах зерна в чугунах и сталях, а в их объеме на дефектах типа "дислокации", "плоскости скольжения" и т.п. Повышение содержания молибдена выше заявленных концентраций нерационально по технико-экономическим показателям и поставленным задачам предлагаемого состава лигатуры. An essential role in the group of declared elements is played by molybdenum. In the indicated concentrations and relations to the group of elements, an active influence is observed on its “purity” of the boundaries of the phase components of the ligature and the grain boundaries of steel and cast iron. Molybdenum “blocks” the boundaries of phase and structural components from the release of harmful impurities containing sulfur and phosphorus, and also promotes the formation of carbide and nitride phases not at grain boundaries in cast irons and steels, but in their volume on defects such as “dislocations”, “slip planes” " etc. The increase in the content of molybdenum above the stated concentrations is irrational according to technical and economic indicators and the tasks set for the proposed composition of the ligature.

Заявленный химический состав содержит различные предельные, по сравнению с известной лигатурой, концентрации никеля, углерода, кремния, а также повышенное "нижнее" содержание меди и "верхнее" содержание хрома. Введение указанных концентраций в сплав никеля, меди и хрома приводит к заметному снижению температуры плавления сплава, что увеличивает его перегрев перед выпуском, уменьшая его химическую неоднородность, и позволяет использовать расплав лигатуры при внепечной обработке жидкой стали и чугуна, что позволяет экономить расходы на технологическое тепло. The claimed chemical composition contains various limit, in comparison with the known ligature, the concentration of Nickel, carbon, silicon, as well as increased "lower" copper content and "upper" chromium content. The introduction of these concentrations in the alloy of nickel, copper and chromium leads to a noticeable decrease in the melting temperature of the alloy, which increases its superheat before release, reducing its chemical heterogeneity, and allows the use of ligature melt during out-of-furnace treatment of liquid steel and cast iron, which saves the cost of process heat .

Главное, однако, состоит в том, что медь, никель и хром уменьшают активность элементов, склонных к ликвации, например, кремния и фосфора в сплаве, сдерживая развитие фронтальной или дендритной и карбидной ликвации этих компонентов при его кристаллизации. С другой стороны, уменьшение активности элементов типа фосфора в лигатуре уменьшает вероятность образования (при наличии влаги) в объеме сплава газообразного PH3, который выделяясь из расплава, разрушает его с образованием большого количества некондиционной мелочи.The main thing, however, is that copper, nickel and chromium reduce the activity of elements prone to segregation, for example, silicon and phosphorus in the alloy, inhibiting the development of frontal or dendritic and carbide segregation of these components during its crystallization. On the other hand, a decrease in the activity of elements such as phosphorus in the ligature reduces the likelihood of the formation (in the presence of moisture) in the volume of the alloy of gaseous PH 3 , which is released from the melt, destroys it with the formation of a large amount of substandard fines.

Важным моментом является тот факт, что увеличенное содержание никеля, меди при повышенном содержании кремния повышает вязкость сплава и резко уменьшает его рассыпаемость. Повышенная, по сравнению с известной, концентрация в лигатуре хрома и никеля при наличии меди дает возможность расширить область ее использования для производства чугуна и сталей различного класса назначения: от малоуглеродистых низколегированных, качественных конструкционных до аустенитных коррозионностойких и жаропрочных сталей, чугунов и сплавов. An important point is the fact that an increased nickel and copper content with a high silicon content increases the viscosity of the alloy and sharply reduces its dispersibility. The increased, in comparison with the known, concentration in the ligature of chromium and nickel in the presence of copper makes it possible to expand the field of its use for the production of cast iron and steels of various classes of application: from low-carbon low-alloy, high-quality structural to austenitic corrosion-resistant and heat-resistant steels, cast irons and alloys.

В целом заявленный уровень химических компонентов лигатуры способствует выравниванию фазового и структурного состава получаемого легирующего материала при производстве его в виде гранул, уменьшению его потерь при выплавке (за счет технологичности материала) и угара химических элементов лигатуры при использовании ее для легирования стали и чугуна; способствует сохранению физических и гранулометрических характеристик (размер, плотность, прочность и т.д.) при длительном хранении лигатуры. In general, the declared level of the chemical components of the ligature helps to equalize the phase and structural composition of the obtained alloying material in the form of granules, to reduce its losses during smelting (due to the manufacturability of the material) and the fumes of the chemical elements of the ligature when used for alloying steel and cast iron; contributes to the preservation of physical and particle size characteristics (size, density, strength, etc.) during long-term storage of the ligature.

Сопоставительный анализ заявленного и известного составов лигатур показывает, что предлагаемая композиция характеризуется совокупностью существенных признаков, а именно, отличием качественного содержания ингредиентов (никель, кремний, углерод), структурным отношением ингредиентов и дополнительным содержанием молибдена (качественный состав) - все это является достаточным для достижения поставленной задачи и обеспечиваемого изобретением технического результата. Таким образом предлагаемое изобретение соответствует критерию "новизна". A comparative analysis of the claimed and known compositions of the ligatures shows that the proposed composition is characterized by a combination of essential features, namely, the difference in the qualitative content of the ingredients (nickel, silicon, carbon), the structural ratio of the ingredients and the additional content of molybdenum (qualitative composition) - all this is sufficient to achieve the task and the technical result provided by the invention. Thus, the invention meets the criterion of "novelty."

Анализ патентной и научно-технической информации не выявил использования совокупности существенных признаков, используемых в предлагаемом решении, по их функциональному назначению для достижения поставленной задачи. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". The analysis of patent and scientific and technical information did not reveal the use of a combination of essential features used in the proposed solution, according to their functional purpose, to achieve the task. Therefore, the present invention meets the criterion of "inventive step".

Примеры выполнения:
В лабораторных условиях в 50 кг индукционной печи выплавлены сплавы различного химического состава известной лигатуры (табл. 1 поз. N 1) и сплавы заявленной лигатуры оптимального и запредельных составов. В таблице 2 приведены сравнительные результаты технологических и эксплуатационных свойств конкретного состава лигатуры и стали, выплавленной с ее использованием. Анализ экспериментальных данных указывает на то, заявленный состав лигатуры обеспечивает достижение поставленной задачи изобретения. В промышленных условиях в электропечи выплавлена лигатура заявленного состава (табл. 1 поз. N 13). Лигатура в гранулированном виде поставлена на Челябинский тракторный завод и использована для выплавки высококачественного серого чугуна для отливок металлоемких (0,5 тн), сложной конфигурации и разностенных деталей блока двигателя трактора.
Examples of execution:
In laboratory conditions, 50 kg of the induction furnace smelted alloys of various chemical composition of known ligature (table. 1 pos. N 1) and alloys of the claimed ligature of the optimal and beyond composition. Table 2 shows the comparative results of the technological and operational properties of the specific composition of the ligature and steel smelted using it. Analysis of experimental data indicates that the claimed composition of the ligature ensures the achievement of the task of the invention. In an industrial environment, an alloy of the claimed composition is melted in an electric furnace (Table 1, item No. 13). The ligature in granular form was delivered to the Chelyabinsk Tractor Plant and used for smelting high-quality gray cast iron for metal-intensive castings (0.5 tons), a complex configuration and differential parts of the tractor engine block.

Изготовление лигатуры в промышленности и использование ее для изготовления деталей тракторостроения затруднений не вызывает, получены требуемый уровень технологических и эксплуатационных характеристик. The manufacture of the master alloy in industry and its use for the manufacture of tractor parts does not cause difficulties; the required level of technological and operational characteristics is obtained.

Источники информации:
1. Авт. свидетельство N 1461022.
Sources of information:
1. Auth. certificate N 1461022.

2. Патент РФ N 2020182. 2. RF patent N 2020182.

3. Патент РФ N 2017853. 3. RF patent N 2017853.

Claims (1)

Лигатура, содержащая медь, никель, хром, марганец, алюминий, кремний, углерод и железо, отличающаяся тем, что дополнительно содержит молибден при соотношении компонентов, мас.%:
Медь - 7 - 45
Никель - 1,2 - 30
Хром - 0,15 - 30
Марганец - 0,20 - 0,50
Алюминий - 0,05 - 0,50
Кремний - 0,15 - 1,5
Углерод - 0,05 - 1,3
Молибден - 0,1 - 0,5
Железо - Остальное
при соблюдении условий C + Si + Al + Mn + Mo ≤ 2,5.
A master alloy containing copper, nickel, chromium, manganese, aluminum, silicon, carbon and iron, characterized in that it additionally contains molybdenum with a ratio of components, wt.%:
Copper - 7 - 45
Nickel - 1.2 - 30
Chrome - 0.15 - 30
Manganese - 0.20 - 0.50
Aluminum - 0.05 - 0.50
Silicon - 0.15 - 1.5
Carbon - 0.05 - 1.3
Molybdenum - 0.1 - 0.5
Iron - Else
subject to the conditions C + Si + Al + Mn + Mo ≤ 2.5.
RU98106439A 1998-03-25 1998-03-25 Alloying composition RU2135620C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98106439A RU2135620C1 (en) 1998-03-25 1998-03-25 Alloying composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98106439A RU2135620C1 (en) 1998-03-25 1998-03-25 Alloying composition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2135620C1 true RU2135620C1 (en) 1999-08-27

Family

ID=20204427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98106439A RU2135620C1 (en) 1998-03-25 1998-03-25 Alloying composition

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2135620C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2267548C2 (en) * 2004-03-10 2006-01-10 Открытое акционерное общество специального машиностроения и металлургии "Мотовилихинские заводы" Alloy for deoxidation and alloying liquid blank in smelting low- and medium-carbon high-alloy steel
RU2319775C1 (en) * 2006-05-29 2008-03-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Complex modifying agent for steel
CN103421979A (en) * 2013-08-27 2013-12-04 苏州长盛机电有限公司 Chromium copper alloy

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2509327A1 (en) * 1981-07-07 1983-01-14 Inst Liteinogo Proizv Master alloy contg. numerous alloying elements including copper - for mfg. high strength alloy cast iron with pearlitic structure in both thick and thin cast sections
RU2017853C1 (en) * 1992-06-08 1994-08-15 Акционерное общество "Руслич" Master alloy
RU2020182C1 (en) * 1991-06-28 1994-09-30 Акционерное московское общество "Завод им.И.А.Лихачева" Alloying composition
RU2040575C1 (en) * 1991-07-08 1995-07-25 Камский политехнический институт Modifying agent for cast iron
SU1461022A1 (en) * 1987-01-09 1996-04-10 Барнаульский завод транспортного машиностроения им.В.И.Ленина Modifying mixture

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2509327A1 (en) * 1981-07-07 1983-01-14 Inst Liteinogo Proizv Master alloy contg. numerous alloying elements including copper - for mfg. high strength alloy cast iron with pearlitic structure in both thick and thin cast sections
SU1461022A1 (en) * 1987-01-09 1996-04-10 Барнаульский завод транспортного машиностроения им.В.И.Ленина Modifying mixture
RU2020182C1 (en) * 1991-06-28 1994-09-30 Акционерное московское общество "Завод им.И.А.Лихачева" Alloying composition
RU2040575C1 (en) * 1991-07-08 1995-07-25 Камский политехнический институт Modifying agent for cast iron
RU2017853C1 (en) * 1992-06-08 1994-08-15 Акционерное общество "Руслич" Master alloy

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2267548C2 (en) * 2004-03-10 2006-01-10 Открытое акционерное общество специального машиностроения и металлургии "Мотовилихинские заводы" Alloy for deoxidation and alloying liquid blank in smelting low- and medium-carbon high-alloy steel
RU2319775C1 (en) * 2006-05-29 2008-03-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Complex modifying agent for steel
CN103421979A (en) * 2013-08-27 2013-12-04 苏州长盛机电有限公司 Chromium copper alloy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI707960B (en) Silicon based alloy, method for the production thereof and use of such alloy
JP6954846B2 (en) Spheroidal graphite cast iron
Kim et al. Optimization of the process parameters affecting the microstructures and properties of compacted graphite iron
US2762705A (en) Addition agent and process for producing magnesium-containing cast iron
Zhuchkov et al. Physicochemical characteristics, production and application of boron-bearing complex ferroalloys
RU2135620C1 (en) Alloying composition
RU2149914C1 (en) Cast iron
JP2000026932A (en) Spheroidal graphite cast iron
Bihari et al. Effect on the mechanical properties of gray cast iron with variation of copper and molybdenum as alloying elements
JP2001003134A (en) Hypoeutectic spheroidal graphite cast iron
CN114846162B (en) Black-core malleable cast iron and its manufacturing method
US10844450B2 (en) Black heart malleable cast iron and manufacturing method thereof
EP4314372B1 (en) Ferrosilicon vanadium and/or niobium alloy, production of a ferrosilicon vanadium and/or niobium alloy, and the use thereof
RU2831573C2 (en) Alloy of ferrosilicon with vanadium and/or niobium, production of alloy of ferrosilicon with vanadium and/or niobium and its application
RU2149913C1 (en) Cast iron
SU1723180A1 (en) Cast iron
US1578044A (en) Method of purifying molten metals
RU2007492C1 (en) Alloy for deoxidizing and alloying of steel and cast iron
US2370364A (en) Alloy steel process
SU1705395A1 (en) Cast iron
US228615A (en) Charles j
US2940879A (en) Production of austenitic steel alloys
RU2093587C1 (en) Method of treating smelt by active elements
Janerka et al. Various aspects of application of silicon carbide in the process of cast iron Melting
SU1439147A1 (en) Wear-resistant cast iron

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080326