RU2364649C1 - Модификатор с рафинирующим эффектом - Google Patents
Модификатор с рафинирующим эффектом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2364649C1 RU2364649C1 RU2007148211/02A RU2007148211A RU2364649C1 RU 2364649 C1 RU2364649 C1 RU 2364649C1 RU 2007148211/02 A RU2007148211/02 A RU 2007148211/02A RU 2007148211 A RU2007148211 A RU 2007148211A RU 2364649 C1 RU2364649 C1 RU 2364649C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- modifier
- mpa
- strontium carbonate
- calcium
- carbonate
- Prior art date
Links
- 239000003607 modifier Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 title abstract description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910021652 non-ferrous alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N hydroxyformaldehyde Chemical compound O[14CH]=O BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910000018 strontium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract 4
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical class [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 2
- 235000011160 magnesium carbonates Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- VAWSWDPVUFTPQO-UHFFFAOYSA-N calcium strontium Chemical compound [Ca].[Sr] VAWSWDPVUFTPQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical class [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- ITZMJVLQOXZJFN-UHFFFAOYSA-J calcium strontium dicarbonate Chemical compound [Sr+2].C([O-])([O-])=O.[Ca+2].C([O-])([O-])=O ITZMJVLQOXZJFN-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 14
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 13
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 13
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 10
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 6
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000809 Alumel Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LIXXICXIKUPJBX-UHFFFAOYSA-N [Pt].[Rh].[Pt] Chemical compound [Pt].[Rh].[Pt] LIXXICXIKUPJBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WOIHABYNKOEWFG-UHFFFAOYSA-N [Sr].[Ba] Chemical compound [Sr].[Ba] WOIHABYNKOEWFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910001179 chromel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности, для внепечного рафинирования и модифицирования стали, чугуна и цветных сплавов. Модификатор представляет собой дисперсный продукт переработки побочных продуктов от производства минерального удобрения нитроаммофоски следующего химического состава, мас.%: карбонат кальция 90-94, карбонат стронция 2-5, примеси в виде карбонатов магния и бария и окислов кремния, титана, алюминия и железа остальное. Изобретение позволяет повысить механические свойства и улучшить микроструктуру обрабатываемых сплавов. 8 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, а именно к внепечному рафинированию и модифицированию стали, чугуна и цветных сплавов для повышения механических свойств сплавов. В расплав после выпуска в ковш вводят щелочно-земельные металлы в виде дисперсного модификатора кальций-стронциевого карбоната (КСК), полученного физико-химическим путем. Изобретение может быть использовано в литейном производстве.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Известны порошковые реагенты, предназначенные для рафинирования, раскисления, модифицирования и микролегирования сталей [Сталь на рубеже столетий. Колл. авторов. Под научной редакцией Ю.С.Карабасова. - М.: МИСИС - 2001. - С.266].
Недостатком реагентов является их узкая направленность, невозможность обеспечения одновременного рафинирования и модифицирования стали. Невозможность применения этих материалов для внепечной обработки чугунов и цветных сплавов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому материалу является природный минерал модификатор барий-стронциевый БСК-2. (ТУ 1717-001-75073896-2005). Он успешно применяется в количестве 4,0-7,0 кг/т для внепечной обработки сталей, включающей одновременно рафинирование и модифицирование расплава, что повышает литейные и механические свойства [Рашников В.Ф.; Тахаутдинов Р.С.; Колокольцев В.М. и др. Способ внепечной обработки стали. А.С. №2215046, заявка №2002104454/02, приоритет изобретения от 19.02.2002. Опубликовано: 2003.10.27].
Недостатками природного материала являются большие размеры кусков карбоната, как следствие, пониженные реакционная способность и эффективность при обработке чугунов, а также невозможность применения для обработки цветных сплавов.
Целью изобретения является расширение диапазона применения, улучшение структуры и свойств сталей, чугунов и цветных сплавов путем внепечной обработки модификатором КСК - кальций-стронциевым карбонатом. В отличие от прототипа материал производится путем переработки побочных продуктов, получаемых при производстве минерального удобрения нитроаммофоски (азофоски). Основным отличием материала является высокая дисперсность модификатора КСК. Это резко увеличивает суммарную поверхность частиц модификатора, что значительно повышает реакционную способность материала и дает возможность эффективно обрабатывать не только стали, но и чугуны, а также цветные сплавы.
Химический состав модификатора КСК - кальций-стронциевого карбоната: СаСО3 - 90-94%; SrСО3 - 2-5%; остальное примеси: карбонаты магния, бария и окислы кремния; титана; алюминия; железа.
Модификатор КСК - кальций-стронциевый карбонат может вводиться в расплав продувкой, с помощью колокольчика, в порошковой проволоке, выстреливанием пуль, упакованным в полиэтиленовые пакеты.
Повышение механических свойств сплавов достигается за счет рафинирующе-модифицирующего действия модификатора. Введение в расплавы кальций-стронциевого карбоната сопровождается их интенсивным перемешиванием вследствие выделения пузырьков СО2. Это усиливает эффект рафинирования сплавов от неметаллических включений и газов, особенно водорода, а также усредняет расплавы по температуре и химическому составу. При обработке сталей и чугунов снижается загрязненность сплавов неметаллическими включениями, особенно сульфидными, их размеры становятся меньше, а форма - близкой к глобулярной; практически исчезают их пограничные выделения; существенно измельчается зерно до 6-7 баллов по эталонной шкале ГОСТ 5639-82; изменяется морфология карбидной фазы; карбиды становятся менее разветвленными в металлической матрице.
Введение в расплавы модификатора КСК менее оптимального количества не обеспечивает глубокого ее рафинирования и модифицирования, что не способствует достижению высоких значений механических свойств.
При введении в расплавы модификатора КСК более оптимального в них происходят процессы вторичного окисления, что отрицательно сказывается на свойствах.
Пример. Проводили рафинирование и модифицирование в ковше шести составов сталей различных структурных классов: 110Г13Л, 12Х18Н9ТЛ - аустенитного класса, 15Х25ТЛ - ферритного класса, 30Л, 25Х1МФ1РТЛ и 40ХН2МЛ - перлитного класса.
В индукционной тигельной печи с основной футеровкой емкостью 60 кг выплавляли вышеуказанные стали по стандартной технологии. Для обработки стали в ковше использовали модификатор КСК - кальций-стронциевый карбонат из расчета от 0 до 7 кг на тонну. Металл заливали в подогретый до 500-600°С ковш. КСК вводили с помощью кварцевого колокольчика. Стали заливались в песчано-глинистые сухие формы и кокиля.
Предел прочности (σв) определяли по ГОСТ 1497-84 на образцах диаметром 10 мм и расчетной длиной 50 мм. Износостойкость (Ku) определяли согласно ГОСТ 23.208-79.
Результаты экспериментов приведены в таблицах 1-4.
| Таблица 1 | ||||||
| Свойства опытных сталей, обработанных кальций-стронциевым карбонатом, залитых в песчано-глинистую сухую форму | ||||||
| Марка стали | Свойства | Добавка карбоната стронция, кг/т | ||||
| 0 | 1 | 3 | 5 | 7 | ||
| 12Х18Н9ТЛ | НВ, МПа | 152 | 126 | 153,3 | 138 | 117 |
| HRC, ед. | 80,7 | 68,4 | 77 | 74 | 80 | |
| σв, МПа | 445 | 443 | 512 | 485 | 411 | |
| Ku | 1,85 | 2,09 | 2,25 | 3,18 | 1,76 | |
| 110Г13Л | НВ, МПа | 190 | 214 | 229 | 295 | 217 |
| HRC, ед. | 16 | 21 | 22 | 29 | 21 | |
| σв, МПа | 800 | 770 | 876 | 1017 | 748 | |
| Ku | 1,62 | 1,75 | 2,25 | 2,53 | 2,40 | |
| 20X13Л | НВ, МПа | 133,6 | 121,75 | 190,57 | 124 | 150 |
| HRC, ед. | 75 | 69,5 | 88,6 | 69,6 | 78,2 | |
| σв, МПа | 575 | 474 | 741 | 482 | 585 | |
| Ku | 0,79 | 0,83 | 1,30 | 1,00 | 0,89 | |
| 15Х25ТЛ | НВ, МПа | 174 | 187 | 190 | 208 | 235 |
| HRC, ед. | 19 | 20 | 21 | 24 | 25 | |
| σв, МПа | 370 | 380 | 418 | 454 | 474 | |
| Ku | 1,94 | 1,88 | 2,20 | 2,51 | 2,46 | |
| 30Л | НВ, МПа | 190 | 227 | 233 | 275 | 239 |
| HRC, ед. | 20 | 20,5 | 22,3 | 26,6 | 22,8 | |
| σв, МПа | 790 | 784 | 803 | 947 | 856 | |
| Ku | 1,13 | 1,32 | 1,78 | 2,29 | 1,15 | |
| 25Х1МФ1РТЛ | НВ, МПа | 350 | 377 | 386 | 405 | 395 |
| HRC, ед. | 37 | 41 | 42 | 43,2 | 42 | |
| σв, МПа | 890 | 1187 | 1331 | 1396 | 1363 | |
| Ku | 1,64 | 2,01 | 2,52 | 2,62 | 2,04 | |
| Таблица 2 | ||||||
| Микроструктура и балл зерна сталей, обработанных кальций-стронциевым карбонатом, залитых в песчано-глинистую сухую форму | ||||||
| Марка стали | Свойства | Добавка карбоната, кг/т | ||||
| 0 | 1 | 3 | 5 | 7 | ||
| 12Х18Н9ТЛ | Структура | А+К | А+К | А+К | А+К | А+К |
| Балл | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 | |
| 110Г13Л | Структура | А+К | А+К | А+К | А+К | А+К |
| Балл | 5 | 5 | 5 | 6 | 5 | |
| 20X13Л | Структура | М | М | М | М | М |
| Балл | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 | |
| 15Х25ТЛ | Структура П/Ф | 20/80 | 35/65 | 35/65 | 20/80 | 20/80 |
| Балл | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | |
| 30Л | Структура П/Ф | 65/35 | 70/30 | 80/20 | 50/50 | 60/40 |
| Балл | 5 | 6 | 5 | 5 | 5 | |
| 25Х1МФ1РТЛ | Структура | Т | Т | Б | Б | Т |
| Балл | 5 | 5 | 6 | 6 | 6 | |
| Таблица 3 | ||||||
| Свойства опытных сталей, обработанных кальций-стронциевым карбонатом, залитых в кокиль | ||||||
| Марка стали | Свойства | Добавка карбоната стронция, кг/т | ||||
| 0 | 1 | 3 | 5 | 7 | ||
| 12Х18Н9ТЛ | НВ, МПа | 134 | 174,4 | 152 | 137,8 | 154,2 |
| HRC, ед. | 74,3 | 85,2 | 78,9 | 74,4 | 79,8 | |
| σв, МПа | 441 | 612 | 535 | 485 | 478 | |
| Ku | 2,66 | 2,52 | 2,57 | 3,42 | 2,76 | |
| 110Г13Л | НВ, МПа | 210 | 223 | 255 | 318 | 239 |
| HRC, ед. | 18 | 22 | 22,8 | 30,4 | 24,2 | |
| σв, МПа | 820 | 789 | 903 | 1064 | 826 | |
| Ku | 1,84 | 1,88 | 2,29 | 2,79 | 2,60 | |
| 20X13Л | НВ, МПа | 161,3 | 190,6 | 222 | 145 | 172 |
| HRC, ед. | 84,3 | 88,9 | 95,6 | 77 | 85 | |
| σв, МПа | 589 | 743 | 864 | 566 | 667 | |
| Ku | 1,24 | 1,26 | 1,31 | 1,19 | 0,86 | |
| 15Х25ТЛ | НВ, МПа | 185 | 190 | 200 | 225 | 251 |
| HRC, ед. | 21 | 21,5 | 22 | 26 | 28 | |
| σв, МПа | 395 | 397 | 435 | 470 | 485 | |
| Ku | 2,05 | 2,08 | 2,45 | 2,60 | 2,56 | |
| 30Л | НВ, МПа | 200 | 241 | 257 | 277 | 248 |
| HRC, ед. | 21 | 22 | 23,3 | 28,5 | 25,7 | |
| σв, МПа | 825 | 821 | 831 | 1029 | 874 | |
| Ku | 1,24 | 1,59 | 1,84 | 2,49 | 1,28 | |
| 25Х1МФ1РТЛ | НВ, МПа | 375 | 386 | 405 | 422 | 404 |
| HRC, ед. | 38,5 | 41,3 | 42,8 | 45 | 40,4 | |
| σв, МПа | 910 | 1226 | 1396 | 1455 | 1380 | |
| Ku | 1,76 | 2,22 | 2,57 | 2,70 | 2,1 | |
| Таблица 4 | ||||||
| Микроструктура и балл зерна сталей, обработанных кальций-стронциевым карбонатом, залитых в кокиль | ||||||
| Марка стали | Свойства | Добавка карбонатов, кг/т | ||||
| 0 | 1 | 3 | 5 | 7 | ||
| 12Х18Н9ТЛ | Структура | А+К | А+К | А+К | А+К | А+К |
| Балл | 6 | 6 | 6 | 6 | 7 | |
| 110Г13Л | Структура | А+К | А+К | А+К | А+К | А+К |
| Балл | 6 | 6 | 6 | 6 | 5 | |
| 20X13Л | Структура | М | М | М | М | М |
| Балл | 5 | 6 | 6 | 6 | 7 | |
| 15Х25ТЛ | Структура П/Ф | 5/95 | 20/80 | 35/65 | 5/95 | 20/80 |
| Балл | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | |
| 30Л | Структура П/Ф | 70/30 | 70/30 | 85/15 | 65/35 | 50/50 |
| Балл | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| 25Х1МФ1РТЛ | Структура | Б | Б | Б | Б | Б |
| Балл | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | |
Оптимальное количество вводимого карбоната (Са,Sr)СО3, при котором свойства сталей наилучшие, различно для сталей разных структурных классов: для перлитных сталей оно составляет 5-6 кг/т, для ферритных 6-8 кг/т, для аустенитных 4,5-5,5 кг/т, для мартенситных 3-5 кг/т.
Использовать составы сталей, обработанных карбонатом в количествах, выходящих за минимальные и максимальные значения, нецелесообразно, т.к. в этих случаях у сталей наблюдается уменьшение механических свойств.
С целью изучения влияния кальций-стронциевого карбоната на структуру и свойства белых износостойких чугунов были выбраны чугуны двух структурных классов: ИЧХ28Н2 и ИЧ300Х16Ф8. В индукционной тигельной печи с основной футеровкой емкостью 60 кг выплавляли вышеуказанные чугуны по стандартной технологии. Для обработки чугунов в ковше использовали модификатор КСК - кальций-стронциевый карбонат из расчета от 0 до 9 кг на тонну. Металл заливали в подогретый до 500-600°С ковш. КСК вводили с помощью кварцевого колокольчика. Образцы заливались в кокиль, в сырые и сухие песчано-глинистые формы. Результаты эксперимента представлены в таблицах 5-7.
| Таблица 5 | |||||||
| Свойства опытных чугунов, обработанных кальций-стронциевым карбонатом, залитых в кокиль | |||||||
| Марка чугуна | Свойства | Добавка карбоната стронция, кг/т | |||||
| 0 | 1 | 3 | 5 | 7 | 9 | ||
| ИЧХ28Н2 | Ки | 5,8 | 6,1 | 6,6 | 6,3 | 6,4 | 6,0 |
| ИЧХ300Х16Ф8 | Ки | 14,0 | 14,2 | 14,9 | 15,8 | 15,6 | 14,1 |
| Таблица 6 | |||||||
| Свойства опытных чугунов, обработанных кальций-стронциевым карбонатом, залитых в сырую песчано-глинистую форму | |||||||
| Марка чугуна | Свойства | Добавка карбоната стронция, кг/т | |||||
| 0 | 1 | 3 | 5 | 7 | 9 | ||
| ИЧХ28Н2 | Ки | 5,6 | 5,8 | 6,4 | 5,9 | 5,4 | 5,6 |
| ИЧХ300Х16Ф8 | Ки | 11,0 | 11,1 | 12,1 | 12,9 | 11,2 | 11,0 |
| Таблица 7 | |||||||
| Свойства опытных чугунов, обработанных кальций-стронциевым карбонатом, залитых в сухую песчано-глинистую форму | |||||||
| Марка чугуна | Свойства | Добавка карбоната стронция, кг/т | |||||
| 0 | 1 | 3 | 5 | 7 | 9 | ||
| ИЧХ28Н2 | Ки | 4,1 | 5,3 | 5,8 | 5,2 | 4,8 | 4,7 |
| ИЧХ300Х16Ф8 | Ки | 9,5 | 9,8 | 10,1 | 10,3 | 10,0 | 9,2 |
Обработка чугунов карбонатом повышает их износостойкость. Максимальная износостойкость наблюдается при добавлении карбоната до 3 кг/т для ИЧХ28Н2, а для ИЧ300Х16Ф8 до 5 кг/т. Это можно объяснить тем, что при таком количестве карбоната он действует как добавка, рафинирующая и модифицирующая чугун.
С целью изучения влияния модификатора КСК - кальций-стронциевого карбоната на цветные сплавы алюминиевый сплав АК12оч обрабатывали в печи возрастающими присадками материала. Опытные плавки проводились в печи сопротивления в графито-шамотном тигле марки ТГ-3. Температура в печи контролировалась платино-платинородиевой термопарой ТПП-0555ТЗ и автоматическим потенциометром гр ПП-1. Температура расплава определялась при помощи хромель-алюмелевой термопары и автоматического потенциометра ЭДП-120. Точность измерения температуры составляла ±10°С. В качестве базового сплава использовался АК12пч (СИЛ-ОО) в состоянии поставки согласно ГОСТ 1583-89. Для разграничения различных эффектов, обусловленных действием неконтролируемых примесей, присутствующих в технических сплавах, применялись особо чистые силумины, получаемые сплавлением алюминия марки А9 и монокристаллического кремния марки Кр-1.
Добавки вводились в расплав при 750-800°С в отожженной алюминиевой фольге с помощью кварцевого колокольчика. Во избежание угара легирующих элементов и основных компонентов сплава на поверхность расплавленного металла наносился защитный слой 50% NaCl-50% KCl. Для лучшего усвоения вводимых добавок расплав выдерживался при температуре 750-800°С в течение 15 минут и периодически перемешивался. Расплав заливался в приготовленные формы, обеспечивающие необходимые режимы охлаждения и нужные направления теплоотвода. В образцах определялись плотность, усадка. В процессе затвердевания проводился термоанализ образцов для оценки переохлаждения.
Плотность отливок измерялась методом гидростатического взвешивания и определялась по формуле
где ρ - плотность материала при 20°С, кг/м3; ρвоз - плотность воздуха, равная 0,0012 кг/м3; ρвод - плотность воды при температуре Твод, кг/м3; Gвоз - масса пробы на воздухе, кг; Gвод - масса пробы в воде, кг; β - объемный коэффициент термического расширения алюминия, равный приблизительно 0,000069°С-1.
Взвешивание предварительно подготовленных образцов (зачистка и обезжиривание) проводилось на весах марки WA33 и WA35 с точностью ±0,2%. Плотность образцов определялась как среднее арифметическое трех измерений.
Для оценки механических свойств в кокиль отливались специальные образцы в соответствии с ГОСТ 2685-75. Диаметр рабочей части образцов составлял 12 мм, базовая длина 60 мм. Перед заливкой кокиль нагревался до температуры 250°С и окрашивался кокильной краской. Для одного состава сплава отливались 6 образцов. Предел прочности при растяжении и относительное удлинение определялись на разрывной машине Р-5 на образцах в литом состоянии.
Изучение характера кристаллизации силуминов производилось на установке "Термозонд". Для уменьшения инерционности измерительного комплекса применялись термоэлектроды из хромеля и алюмеля с диаметром проволоки 0,2 мм. Глубина погружения электродов в расплав и масса расплава в течение всего периода исследований оставались постоянными и составляли соответственно 20 мм и 50 г. Снятие кривых охлаждения сплава проводилось при кристаллизации расплава на воздухе в графитовом тигле. Для этого по центру тигля с помощью направляющей алундовой трубки устанавливалась термопара, соединенная с измерительным комплексом. После готовности измерительной системы к работе анализируемый расплав заливался в графитовый тигель. Это позволяло устранять ликвацию сплава и промоделировать производственный технологический процесс получения отливки. Для получения абсолютных значений поправка на температуру холодного спая учитывалась установкой автоматически. Расшифровка термограмм на ЭВМ позволяла анализировать интервал кристаллизации исследуемых сплавов в большом масштабе и с высокой точностью устанавливать особенности этого процесса.
За величину переохлаждения принималась разность температур между началом кристаллизации эвтектики и температурой эвтектического превращения в системе Al-Si согласно диаграмме состояния (577°С). Завершению процесса кристаллизации на всех кривых охлаждения соответствовало резкое изменение угла наклона кривой.
Результаты экспериментов представлены в таблице 8.
| Таблица 8 | ||||||
| Свойства алюминиевых сплавов, обработанных кальций-стронциевым карбонатом | ||||||
| Кол-во вводимого модификатора КСК, кг/т | 0 | 0,5 | 1 | 2 | 3 | |
| Физико-механические свойства сплава | Плотность, кг/м3 | 2637 | 2640 | 2658 | 2647 | 2645 |
| Переохлаждение, °С | 3 | 8 | 9,2 | 9,2 | 3 | |
| Прочность, МПа | 180 | 212 | 227 | 226 | 180 | |
| Относительное удлинение, % | 4 | 7 | 9,1 | 9,2 | 4 | |
Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что наиболее эффективными расходными характеристиками присадки карбоната в качестве рафинирующее-модифицирующей присадки являются 1-2 кг/т.
Использовать модификатор КСК в количествах, выходящих за оптимальные минимальные и максимальные значения, нецелесообразно, т.к. в этих случаях у сплавов наблюдается уменьшение физико-механических свойств.
Claims (1)
- Кальций-стронциевый модификатор для внепечного рафинирования и модифицирования стали, чугуна и цветных сплавов в виде дисперсного продукта переработки побочных продуктов производства минерального удобрения нитроаммофоски следующего химического состава, %:
карбонат кальция 90-94 карбонат стронция 2-5 примеси в виде карбонатов магния и бария и окислов кремния, титана, алюминия и железа остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007148211/02A RU2364649C1 (ru) | 2007-12-26 | 2007-12-26 | Модификатор с рафинирующим эффектом |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007148211/02A RU2364649C1 (ru) | 2007-12-26 | 2007-12-26 | Модификатор с рафинирующим эффектом |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007148211A RU2007148211A (ru) | 2009-07-10 |
| RU2364649C1 true RU2364649C1 (ru) | 2009-08-20 |
Family
ID=41045150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007148211/02A RU2364649C1 (ru) | 2007-12-26 | 2007-12-26 | Модификатор с рафинирующим эффектом |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2364649C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2502808C1 (ru) * | 2012-06-22 | 2013-12-27 | Дмитрий Юрьевич Пимнев | Состав для модифицирования и рафинирования железоуглеродистых и цветных сплавов (варианты) |
| RU2725446C1 (ru) * | 2019-08-23 | 2020-07-02 | Акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Кальцийсодержащая проволока для ковшевой обработки стали |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2020663A1 (ru) * | 1968-10-14 | 1970-07-17 | Sueddeutsche Kalkstickstoff | |
| GB1559964A (en) * | 1977-03-31 | 1980-01-30 | Usinor | Process for treating liquid steel intended in particular for manufacturing machine wire |
| RU2155819C2 (ru) * | 1996-01-16 | 2000-09-10 | Элкем Аса | Состав для модифицирования низкосернистого чугуна |
| RU2215046C1 (ru) * | 2002-02-19 | 2003-10-27 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Способ внепечной обработки стали |
-
2007
- 2007-12-26 RU RU2007148211/02A patent/RU2364649C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2020663A1 (ru) * | 1968-10-14 | 1970-07-17 | Sueddeutsche Kalkstickstoff | |
| GB1559964A (en) * | 1977-03-31 | 1980-01-30 | Usinor | Process for treating liquid steel intended in particular for manufacturing machine wire |
| RU2155819C2 (ru) * | 1996-01-16 | 2000-09-10 | Элкем Аса | Состав для модифицирования низкосернистого чугуна |
| RU2215046C1 (ru) * | 2002-02-19 | 2003-10-27 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Способ внепечной обработки стали |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2502808C1 (ru) * | 2012-06-22 | 2013-12-27 | Дмитрий Юрьевич Пимнев | Состав для модифицирования и рафинирования железоуглеродистых и цветных сплавов (варианты) |
| RU2725446C1 (ru) * | 2019-08-23 | 2020-07-02 | Акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Кальцийсодержащая проволока для ковшевой обработки стали |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007148211A (ru) | 2009-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6954846B2 (ja) | 球状黒鉛鋳鉄 | |
| Heidari et al. | Ablation casting of thin-wall ductile iron | |
| JP2019519373A (ja) | ねずみ鋳鉄接種剤 | |
| Sangame et al. | The effect of inoculation on microstructure and mechanical properties of Ductile Iron | |
| Borse et al. | Review on grey cast iron inoculation | |
| RU2364649C1 (ru) | Модификатор с рафинирующим эффектом | |
| Mojisola et al. | Effect of preconditioning on the microstructure and mechanical properties of ductile cast iron | |
| US2867555A (en) | Nodular cast iron and process of manufacture thereof | |
| RU2504597C1 (ru) | Способ термической обработки чугуна с шаровидным графитом | |
| US3367395A (en) | Method and apparatus for treating molten metals | |
| Upadhyaya et al. | Effect of some inoculants on the structure and properties of thin wall ductile iron | |
| RU2412780C1 (ru) | Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна | |
| RU2360980C1 (ru) | Способ производства катанки с нормируемым относительным сужением | |
| RU2186857C1 (ru) | Способ производства проката круглого сечения | |
| Arab | Competitive nucleation in grey cast irons | |
| RU2376101C1 (ru) | Комплексная экзотермическая смесь | |
| JP2007327083A (ja) | 球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法 | |
| Takeda et al. | Effect of silicon and bismuth on solidification structure of thin wall spheroidal graphite cast iron | |
| JP2626417B2 (ja) | 鋳型内黒鉛球状化処理合金及び黒鉛球状化処理方法 | |
| RU2267542C1 (ru) | Чугун, способ его получения и способ термической обработки отливок из него | |
| KR102539284B1 (ko) | 내가스 결함성에 우수한 구상흑연주철 | |
| Kopyciński et al. | The influence of iron powder and disintegrated steel scrap additives on the solidification of cast iron | |
| RU2307171C2 (ru) | Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна | |
| RU2184791C1 (ru) | Лигатура | |
| RU2270266C2 (ru) | Лигатура для модифицирования и легирования сплавов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111227 |