Комплексна мікролігатура для обробки залізовуглецевих розплавів

Комплексна лігатура для обробки залізовуглецевих розплавів, що містить кремній, кальцій, рідкісноземельні метали (РЗМ) і залізо, яка відрізняється тим, що в неї додатково уведений бор, а як РЗМ вона містить церій при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас. %: кремній 40-50 кальцій 15-20 церій 10-20 бор 5-10 залізо решта. (19) (21) u201004892 (22) 23.04.2010 (24) 25.10.2010 (46) 25.10.2010, Бюл.№ 20, 2010 р. (72) БУГА ІЛЛЯ ДМИТРОВИЧ, ФІРСТОВ СЕРГІЙ ОЛЕКСІЙОВИЧ, ТРОЦАН АНАТОЛІЙ ІВАНОВИЧ, НОСОЧЕНКО ОЛЕГ ВАСИЛЬОВИЧ, БЄЛОВ БОРИС ФЕДОРОВИЧ, АЛЕКСАНДРОВ ВАЛЕРІЙ ДМИТРОВИЧ, КРЕЙДЕНКО ФІРА СЕМЕНІВНА, БРОДЕЦЬКИЙ ІГОР ЛЕОНІДОВИЧ (73) ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАТЕРІА 3 54048 женню забруднення меж зерен сіркою й підвищенню пластичних характеристик сталі. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення складу комплексної мікролігатури, у якій за рахунок введення нових компонентів при певному співвідношенні інгредієнтів, забезпечується при її застосуванні одержання сталі зі сполученням високих рівнів міцності, пластичності й корозійної стійкості. Поставлена задача досягається тим, що в пропоновану комплексну мікролігатуру для обробки залізовуглецевих розплавів, що містить кремній, кальцій, РЗМ і залізо, відповідно до корисної моделі додатково уведений бор, а в якості РЗМ вона містить церій при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас. %: кремній - 40-50 кальцій - 15-20 церій - 10-20 бор 5-10 залізо решта. Для вирішення поставленої задачі були встановлені загальні фізико-хімічні критерії оптимізації складу комплексних лігатур для обробки залізовуглецевих розплавів: - взаємна розчинність вихідних компонентів сплавів у широкому інтервалі концентрацій; - висока термічна й термодинамічна стабільність у рідкому й у твердих станах; - заданий рівень фізичної щільності, механічної міцності й реакційної здатності при заданих температурах. Сформульовані критерії є необхідними й достатніми умовами досягнення високої технікоекономічної ефективності лігатур для рафінування, легування й модифікування чавуну й сталі. Для розробки оптимального складу лігатури авторами була розроблена методика аналізу структурно-хімічного стану вихідних компонентів і проміжних фаз на полігональних діаграмах стану, побудованих новим графоаналітичним методом. [Свідоцтво про державну реєстрацію прав автора на твір ПА №2825. Методика побудови полігональних діаграм стану бінарних металургійних систем /Б.Ф. Бєлов, A.I. Троцан, П.С. Харлашин. Ф.С. Крейденко; заявл. 29.02.001. 4 Було встановлено, що перерахованим вище критеріям оптимізації складу відповідає лігатура зі стехіометричним складом Fe2Si14CeCa4B5 (у мас. % 45,1 Si; 18,4 Са; 7,6 В; 16,0 Се; 12,9 Fe). Фазовий склад цієї лігатури включає (у мас. %) потрійний інтерметалід феросилікоцерію - Fe2Si4Ce (3540), дисиліцид кальцію - Si2Ca (40-45) і триборид кремнію - Sі3В (10-15). Цей склад був розрахований по хімічній реакції утворення синтетичного сплаву з урахуванням інтерметалідів заданого стехіометричного складу: Fe2Si4Ce + 4Si2Ca +2Sі3 Fe2Si14CeC4B6, де потрійний інтерметалід був установлений при побудові полігональної діаграми стану системи Fe-Si-Ce, дисиліцид кальцію -полігональної діаграми системи Si-Ca і триборид кремнію по відомим літературним даним [Вол А.Е. Строение и свойства двойных металлических систем.- М: Физматиздат, 1962.-Т.2.-725С.]. Фізична щільність сплаву становить 3,62 г/см3, плавкість визначається дисиліцидом кальцію й не перевищує 1000 С, хімічна активність легуючих елементів на рівні силікокальцію марки СК15, феробору марки ФВ10 і феросилікоцерію марки ФС30РЗМ30. Пропоновану мікролігатуру можна вводити в рідку сталь у вигляді шматків сплаву, порошку, брикету, наповнювача порошкового дроту. Випробування пропонованого способу було здійснено в промислових умовах при розливанні серії плавок сталі марки 09Г2С (0,08-0,10 % С; 0,48-0,56 % Si; 1,32-1,50 % Mn; 0,012-0,017 % P; 0,008-0,010 % S; 0,025-0,036 % Al; 0,004-0,006 % Ті; 0,007-0,012 % Nb; 0,007-0,010 % N) на двохструмковій криволінійній машині безперервного лиття заготівок. Випробування на розтягання ( В, Т, ) проводилися на стандартних циліндричних зразках діаметром 10 мм і довжиною 50 мм на розривній машині ZD-40 (ГОСТ 1497-73). Випробування на ударний вигин (KCV) проводилися на стандартних зразках з гострим надрізом (тип 11, довжина 55 мм) на маятниковому копрі 2130КМ-03 (ГОСТ 9454-78). Забруднення металу корозійноактивними неметалевими включеннями проводилося за методикою НІФХІ ім. Л.Я. Карпова. Результати випробувань наведені в табл. Таблиця Матеріал № Залізо Позамежний Пропонований Позамежний Відомий 1 2 3 4 5 6 24 15 15 15 8 22 Каль- РЗМ Бор цій (Се) 22 15 18 20 13 15 7 20 15 10 22 10 Склад, % Крем- Барій Алюмі- Т. В, ній ній МПа МПа 12 10 7 5 2 Дослід 6 був виконаний з використанням відомої мікролігатури, досліди 2-4 - з використанням 35 40 45 50 55 40 8 5 530 570 583 565 540 512 599 620 645 632 625 545 , % KCV-20, Щільність МДж/м2 КАНВ, шт/мм2 33 1,38 2,7 37 1,88 1,9 38 2,12 1,8 36 1,96 2,0 34 1,34 2,5 35 1,24 2,9 матеріалу, що заявляється, у дослідах 1 і 5 використовувалися матеріали з позамежними складами. Як видно з таблиці, краще сполучення міцніс 5 54048 них і пластичних властивостей, а також корозійної стійкості мають склади пропонованої комплексної мікролігатури. Вони мають більше високі міцнісні властивості, ніж відомий склад, при достатньому рівні пластичності й корозійної стійкості. Оптимальним є склад №3. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 6 Таким чином, використання пропонованої мікролігатури для обробки залізовуглецевих розплавів забезпечує одержання сталі з оптимальним сполученням міцнісних і пластичних властивостей, а також корозійної стійкості. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601