Лигатура в слитках Ni-Mg-Ce в Минске


Лигатура в слитках Ni-Mg-Ce: никель-магний-цериевый модификатор для чугуна и стали

Лигатура в слитках Ni-Mg-Ce — комплексный модификатор на никелевой основе, содержащий магний и церий в качестве активных сфероидизирующих и рафинирующих элементов. Никелевая матрица обеспечивает низкую упругость паров магния при вводе в расплав, что позволяет проводить обработку без пироэффекта и с прогнозируемым усвоением. Церий связывает серу и кислород, подавляя образование сульфидных плёнок и оксидных включений.

Состав и технические характеристики

Слитки получают плавкой в индукционных печах с последующей разливкой в изложницы. Содержание магния варьируется в пределах 4–12 %, церия — 1–5 %, остальное — никель. Температура плавления лигатуры — 1150–1250 C, плотность — 7,8–8,2 г/см. Раскисляющая способность церия превосходит кальций и алюминий по сродству к кислороду при высоких температурах.

МаркаMg, %Ce, %Ni, %Применение
Ni-Mg-Ce 5-24–61,5–2,5ост.ковкий чугун
Ni-Mg-Ce 8-37–92,5–3,5ост.высокопрочный чугун
Ni-Mg-Ce 10-49–113,5–4,5ост.сталь, спецсплавы
Ni-Mg-Ce 12-511–134,5–5,5ост.низкосернистые стали

Области применения

  • Сфероидизирующая обработка высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) в литейных цехах с индукционными и дуговыми печами.
  • Модифицирование ковкого чугуна в разливочных ковшах при производстве коленчатых валов, корпусов редукторов, тормозных дисков.
  • Раскисление и десульфурация низколегированных сталей в агрегатах ковш-печь (АКП) и установках вакуумной дегазации.
  • Обработка жаропрочных никелевых сплавов для снижения содержания серы до 0,005 % и менее.
  • Производство отливок для энергетического машиностроения: корпуса арматуры, рабочие колёса насосов, детали газотурбинных установок.
  • Модифицирование чугуна для прокатных валков и изложниц металлургических производств.

Технология ввода в расплав

Лигатуру вводят в ковш методом погружения колоколом или через камеру под уровень металла при температуре 1400–1480 C. Расход лигатуры составляет 0,8–1,5 % от массы обрабатываемого расплава в зависимости от исходного содержания серы. Усвоение магния достигает 40–60 %, церия — 50–70 %. Предварительная десульфурация твёрдыми шлакообразующими смесями снижает расход модификатора.

Для обработки крупных слитков применяют ввод в струю металла при переливе из печи в ковш. Гранулометрический состав слитков — 20–100 мм, что обеспечивает контролируемое растворение без локальных перегревов. Упаковка — стальные барабаны или деревянные ящики с массой нетто 50–250 кг.

Контроль качества и стандарты

  • Спектральный анализ каждой плавки на содержание Mg, Ce, Ni, Fe, Si, S, P.
  • Определение температуры плавления методом ДТА.
  • Контроль макроструктуры слитка на отсутствие усадочных раковин и ликвационных зон.
  • Испытания на усвоение элементов в лабораторных плавках чугуна и стали.
  • Оформление сертификата качества с указанием фактического химического состава.

Вопросы и ответы

Какое содержание магния оптимально для обработки высокопрочного чугуна?

Для ВЧШГ с исходным содержанием серы 0,02–0,04 % применяют лигатуру с 7–9 % Mg. При более высоком содержании серы целесообразна предварительная десульфурация, после чего достаточно 4–6 % Mg.

Почему никель используется как основа лигатуры?

Никель снижает упругость паров магния и температуру начала реакции, обеспечивая спокойное растворение без выбросов. Кроме того, никель не вносит вредных примесей в чугун и сталь, а в ряде марок является легирующим элементом.

Какой расход лигатуры Ni-Mg-Ce при обработке стали?

Расход составляет 0,5–1,2 % от массы расплава. Точное значение определяется исходной концентрацией серы и кислорода, а также требуемой степенью их удаления. Для достижения серы менее 0,005 % расход увеличивают до 1,5 %.

Обеспечивает ли лигатура Ni-Mg-Ce модифицирование без пироэффекта?

Да. Никелевая матрица подавляет интенсивное испарение магния. При корректном вводе под уровень металла пироэффект минимален, что повышает безопасность операции и усвоение активных элементов.