ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

модификатор для стали

Классы МПК:C22C35/00 Сплавы (лигатуры) для легирования железа или стали
C21C7/00 Обработка расплавленных ферросплавов, например стали, не отнесенная к группам  1/00
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "Супермодификатор сплавов" (ООО "СМС") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-06-29
публикация патента:

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении отливок с повышенными механическими и служебными свойствами. Модификатор содержит, мас.%: ультрадисперсный порошок тугоплавкого соединения из группы: карбид, нитрид, оксид, карбонитрид, оксикарбонитрид, борид 2-60, один или несколько порошков лигатур из группы: ферротитан, ферроцирконий, феррониобий, феррованадий остальное. Изобретение позволяет повысить механические свойства отливок из модифицированной стали, что позволяет снизить толщину стенок отливок без ухудшения их конструктивной прочности. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в литейном производстве для изготовления литых заготовок с повышенными механическими и служебными свойствами.

Известно [1] применение в составе модификатора дисперсных тугоплавких карбидов, нитридов, боридов, оксидов одного или нескольких элементов, выбранных из VI, V групп периодической системы в качестве инокулятора, и титана в качестве протектора при следующем соотношении компонентов, мас.%

Оксид, карбид, нитрид, борид 5-50
Титан 50-95

Недостатком этого модификатора является низкая степень усвоения модификатора в условиях открытой плавки и разливки и низкие механические свойства металла из-за наличия титана в составе добавки, который сам подвергается интенсивному окислению и не выполняет роль протектора для инокулирующих частиц. Использование дорогостоящих компонентов, таких как титан приводит к существенному удорожанию процесса модифицирования низкоуглеродистых сталей, что не всегда приемлемо.

Наиболее близким техническим решением по достигаемому эффекту является модификатор [2], содержащий ультрадисперсные тугоплавкие керамические частицы в качестве инокулятора, хром и (или) никель в качестве протектора при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ультрадисперсные тугоплавкие керамические частицы50-90
хром и (или) никельостальное

Недостатком данного модификатора является использование дорогостоящих порошков хрома и никеля в качестве протектора, приводящего к существенному удорожанию процесса модифицирования и низкая степень усвоения добавки для сталей открытой плавки. Данный модификатор обладает низкой модифицирующей способностью низкоуглеродистых сталей, что является причиной кристаллизации отливок с грубой макро- и микроструктурой и невысокими механическими свойствами.

Задача изобретения является повышение механических свойств отливок из углеродистых сталей.

Поставленная задача достигается тем, что модификатор для стали, включающий ультрадисперсный порошок тугоплавкого соединения в качестве инокулятора и протектор, в качестве инокулятора используют ультрадисперсный порошок тугоплавкого соединения из группы: карбид, нитрид, оксид, карбонитрид, оксикарбонитрид, борид, а в качестве протектора применяют один или несколько порошков лигатур из группы: ферротитан, ферроцирконий, феррониобий, феррованадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ультрадисперсный порошок тугоплавкого модификатор для стали, патент № 2528488
соединения из группы: модификатор для стали, патент № 2528488
карбид, нитрид, оксид, модификатор для стали, патент № 2528488
карбонитрид, оксикарбонитрид, борид2-60
один или несколько порошковмодификатор для стали, патент № 2528488
лигатур из группы: модификатор для стали, патент № 2528488
ферротитан, ферроцирконий, модификатор для стали, патент № 2528488
феррониобий, феррованадий остальное

Применение в качестве протектора порошков лигатур позволяет эффективно защитит частицы ультрадисперсного порошка от окисления и коагуляции при их вводе в металлический расплав. Причем использование порошков лигатур позволяет провести обработку расплава без существенного изменения химического состава сплава, что не требует дополнительной корректировки химического состава модифицируемого сплава.

При этом выбор в качестве протектора порошков лигатур не приводит к заметному повышению себестоимости продукции в результате низкой стоимости применяемых лигатур, таких как ферротитан, ферроцирконий, феррониобий, феррованадий. При этом используемые лигатуры достаточно хрупки для получения их порошков методом дробления в щековых дробилках и в шаровых мельницах. Полученные дисперсные порошки обладают достаточно высокой активностью, позволяющей их использовать как эффективных протекторов для ультрадисперсных порошков тугоплавких материалов.

Модификатор опробовали при изготовлении литых заготовок из стали 20Л и 25Л. Выбранные лигатуры предварительно дробили в щековой дробилке. Окончательное измельчение производили в шаровой мельнице до получения порошков дисперсности 20-60 мкм. Смесь порошков лигатуры и ультрадисперсного порошка готовили в смесителе типа «пьяная» бочка.

Модификатор готовили методом прессования равномерной по составу смеси порошков в брикет и дегазировали.

Сталь 20Л и 25Л плавили в индукционной печи ИСТ - 016. При температуре 1630-1650°С сталь после раскисления обрабатывали известным и предложенным модификатором. После выдержки 30-60 секунд металл выпускали в ковш, из которого заливали в формы с целью получения образцов на механические испытания.

Для испытаний на растяжение из литых заготовок были изготовлены образцы по ГОСТ 1497-91. Испытания проводили на разрывной машине УМЭ-10Т. Образцы на ударную вязкость испытывали на копре КМ-30. Результаты испытаний приведены в таблице.

Из полученных данных видно, что предложенный состав модификатора обеспечивает эффективность модифицирования и повышение механических свойств отливок.

Использование предложенного модификатора позволяет повысить предел прочности на 10-15%, предел текучести на 15-25%, относительное удлинение на 10-25%.

Ожидаемый экономический эффект от использования предложенного модификатора рассчитывали из условия повышения механических свойств отливок из модифицированной стали, что позволяет снизить толщину стенок отливок без ухудшения их конструктивной прочности.

Анализ эксплуатационных характеристик отливок из стали 20Л и 25Л показал, что повышение механических свойств в указанных пределах позволяет снизить вес отливок на 10-15%, что равноценно увеличению выпуска литья при равных расходах на 10%. Учитывая то, что отпускная цена литья из стали 25Л в среднем составляет 65 тыс.рублей на тонну, экономический эффект составит 6,5 тысяч рублей на тонну годного литья.

Литература.

1. Авторское свидетельство СССР № 1077323, кл. С22С 35/00, 1983.

2. Патент РФ № 2344180 С2, кл. С21С 1/00, от 20.01.2009.

Таблица
Способ изготовленияСталь Инокулятор ПротекторМеханические свойства
СоставКол-во СоставКол-во Gв, МПаGт, МПа модификатор для стали, патент № 2528488 ,%модификатор для стали, патент № 2528488 ,%KCV, при - 60°С, кДж/м 2
Предлагаемый 20Лкарбонитрид титана 1ферротитан 99470280 2650 4,1
20Л карбонитрид титана65 ферротитан35483 29628 523
20Л карбонитрид титана 2ферротитан98 508304 31546,1
20Лкарбонитрид титана60ферротитан 40512 3203058 7,4
20Л карбил титана5 ферроцирконий95 52230731 606,8
25Лнитрид титана 30феррониобий 70538 3133061 5,1
25Л оксикарбонитрид титана15 феррованадий85 53132629 574,9
20Локсид магния 40ферротитан феррованадий 60533 3192854 5,2
25Л борид титана50 ферроцирконий феррованадий50 54030826 534,3
20Лкарбонитрид титана 60хром 40437233 2646 2
Известный 25Лкарбонитрид титана 60никель40 463262 24381,6

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Модификатор для стали, включающий ультрадисперсный порошок тугоплавкого соединения в качестве инокулятора и протектор, отличающийся тем, что в качестве инокулятора используют ультрадисперсный порошок тугоплавкого соединения из группы: карбид, нитрид, оксид, карбонитрид, оксикарбонитрид, борид, а в качестве протектора используют один или несколько порошков лигатур из группы: ферротитан, ферроцирконий, феррониобий, феррованадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ультрадисперсный порошок тугоплавкого модификатор для стали, патент № 2528488
соединения из группы: модификатор для стали, патент № 2528488
карбид, нитрид, оксид, модификатор для стали, патент № 2528488
карбонитрид, оксикарбонитрид, борид2-60
один или несколько порошковмодификатор для стали, патент № 2528488
лигатур из группы: модификатор для стали, патент № 2528488
ферротитан, ферроцирконий, модификатор для стали, патент № 2528488
феррониобий, феррованадий остальное


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2528488

patent-2528488.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C22C35/00 Сплавы (лигатуры) для легирования железа или стали

Класс C21C7/00 Обработка расплавленных ферросплавов, например стали, не отнесенная к группам  1/00

Патенты РФ в классе C21C7/00:
обеспечение улучшенного усвоения сплава в ванне расплавленной стали с использованием проволоки с сердечником, содержащим раскислители -  патент 2529132 (27.09.2014)
способ выплавки и внепечной обработки высококачественной стали для железнодорожных рельсов -  патент 2527508 (10.09.2014)
способ выплавки и внепечной обработки высококачественной рельсовой стали -  патент 2525969 (20.08.2014)
сталеплавильный высокомагнезиальный флюс и способ его получения (варианты) -  патент 2524878 (10.08.2014)
способ производства особонизкоуглеродистой холоднокатаной изотропной электротехнической стали -  патент 2521921 (10.07.2014)
способ производства особонизкоуглеродистой стали -  патент 2517626 (27.05.2014)
способ выплавки стали в сталеплавильном агрегате (варианты) -  патент 2516248 (20.05.2014)
способ раскисления низкоуглеродистой стали -  патент 2514125 (27.04.2014)
металлизованный флюсующий шихтовый материал для производства стали -  патент 2509161 (10.03.2014)
способ производства ферросилиция -  патент 2509160 (10.03.2014)


Наверх