Сплав кремнію з кальцієм-силікокальцій для ківшевої обробки сталі

Реферат: Сплав кремнію з кальцієм - силікокальцій для ківшевої обробки сталі містить основні інгредієнти сплаву кальцію 25-75 мас.%, решта - кремній. UA 89504 U (54) СПЛАВ КРЕМНІЮ З КАЛЬЦІЄМ-СИЛІКОКАЛЬЦІЙ ДЛЯ КІВШЕВОЇ ОБРОБКИ СТАЛІ UA 89504 U UA 89504 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до галузі чорної металургії, зокрема для ківшевої обробки сталі. Кальцій і його сплави широко застосовуються для рафінування і мікролегування залізовуглецевих розплавів. Сплави силікокальцію сертифіковані за ДСТУ 4762-91, в якому регламентуються вміст основних компонентів кальцію і заліза. Максимальні концентрації кальцію становлять до 30,0 %, заліза не більше 6,0 % для СКЗО і 25 % для СК10. Кремній в марочному складі не показують. Стандарти США, Японії та інших країн марочний склад силікокальцію регламентують по кальцію (25-30 %) і по кремнію (50-75 %). В основу корисної моделі поставлена задача розробки бінарних сплавів кремнію і кальцію, що не містять як основний компонент залізо, коли утворюється потрійний сплав феросилікокальцій. Поставлена задача вирішується тим, що сплав кремнію з кальцієм - силікокальцій для ківшевої обробки сталі, згідно з корисною моделлю, основні інгредієнти сплаву знаходяться в співвідношенні (мас. %): кальцій - 25-75 кремній - решта. У зв'язку з цим, виходячи з структурно-хімічного аналізу бінарної полігональної діаграми кремній-кальцій (див. рисі), побудованої графоаналітичним методом у всьому інтервалі концентрацій твердих і рідких вихідних компонентів (ПДС-метод) виконані класифікація і систематизація сплавів силікокальцію. На полігональній діаграмі Si-Ca (див. діаграму) в координатах: склад (мас. %) -температура (° С) зазначено умови утворення 10-ти інтерметалідів, послідовний ряд яких має вигляд: Са  Ca12Si (Э1) Ca3Si  Ca2Si  Ca3Si2 (Э2)  CaSi  Ca2Si3 (Э3)  Ca2Si6  CaSi24  Si, класифікація за хімічним і марочним складом наведена в таблиці 1. Суть корисної моделі полягає в тому, що сплав кремнію з кальцієм - силікокальцій для ківшової обробки сталі містить основні інгредієнти в співвідношенні (мас. %): кальцій 25-75, кремній - решта. Сплав відповідає твердим розчинам на базі інтерметалідів системи кальційкремній. Стабільними інтерметалідами є ті, які утворюються в твердому стані і плавляться конгруентно. Утворення твердих інтерметалідів знижує їх схильність до саморозпаду і тим краще, чим нижче температура утворення. Сюди належать три інтерметаліди Ca2Si  CaSi  CaSi3, з яких найстабільнішою є первинна проміжна фаза Ca2Si, базова для сплаву марки С25К75, що містить (мас. %): кремній (С) 19,0-31,8 і кальцій (К) 68,2-81,0 при температурах 4001000 °C. Конгруентне плавлення в точці на лінії ліквідусу підвищує час життя сплаву в рідкому стані і збільшує його технологічну ефективність. Сплави, які утворюються в рідкому стані, а саме евтектичні Э1(SiCa12)  Э2(Ca3S12)  Э3(Ca2Si3), у твердому стані не існують, тому що розпадаються відразу при затвердінні. Сплави, які плавляться інконгруентно (в інтервалі температур), існують у твердому стані і є стабільними до температур їх утворення. У зв'язку з цим оптимізація складу сплаву залежить від умов його існування в твердому і рідкому станах. 3 Щільність сплавів силікокальцію становить 1,6-2,38 г/см , що значно нижче щільності 3 металевих (~ 7,0 г/см ) розплавів, що виключає їх використання як присадних матеріалів під час ківшевої обробки сталі. Для ківшевої обробки сталі придатні присадочні компакт-матеріали у вигляді порошкових дротів у сталевій оболонці з наповнювачем оптимального марочного складу С65К35, який забезпечує розкислення, десульфурацію металу і модифікування неметалевих включень, що підтверджується практикою застосування дротів на металургійних заводах. 1 UA 89504 U Таблиця - Класифікація сплавів силікокальцію. Інтерметаліди Сплави Хімічний Хімічний № Щільність, Температура, °C склад, Стехіометричний склад 3 п/п г/см мас. % мас. % склад Si Ca образования плавлення Si Са 1 SiCa8 (Э1) 8,0 92,0 750 750 1,60 8,0 92,0 14,9- 85,12 SiCa3 19,0 81,0 550 1,72 25,9 74,1 19,0- 81,03 SiCa2 25,9 74,1 400 1000 1,76 31,8 68,2 4 Si2Ca3 (Э2) 31,8 68,2 900 900 1,83 31,8 68,2 31,8- 68,25 SiCa 41,2 58,8 600 1250 1,90 51,2 48,8 6 Si3Ca2 (Э3) 51,2 48,8 900 900 1,98 51,2 48,8 51,2- 48,87 Si2Ca 58,3 41,7 800 2,04 73,7 26,3 58,3- 41,78 Si3Ca 67,7 32,3 1100 1100 2,18 80,8 19,2 73,7- 26,39 Si6Ca 80,8 19,2 1000 2,24 97,3 2,70 80,8- 19,210 Si24Ca 97,3 2,7 900 2,38 100,0 0,0 Маркувальний склад С5К95 С20К80 С25К75 С30К70 С40К60 С50К50 С60К40 С75К25 С80К20 С95К5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 1. Сплав кремнію з кальцієм - силікокальцій для ківшевої обробки сталі, який відрізняється тим, що основні інгредієнти сплаву знаходяться в співвідношенні (мас. %): кальцій - 25-75 кремній - решта. 2. Сплав кремнію з кальцієм - силікокальцій за п. 1, який відрізняється тим, що сплав відповідає твердим розчинам на базі інтерметалідів системи кальцій-кремній. 2 UA 89504 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3