Модифицирующая смесь

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зю,.C 22 С 35/00; С 21 С 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3397296/22-02 (22) 18.02.82 (46) 07.07.83:. Бюл. V 25 (72) В.Г. Иванченко, Г.Н. Штыка, .А. В. бородин., И. Г. Осинский, В. И. Литовка и А..С. Дубровин (71) Институт проблем литья АН Украинской CCP (53) 669. 18.046.55(088.8) (56) 1 ° Справочник по чугунному литью,- Под ред..Н.Г. Гиршовича. Л., "Машиностроение", 1978, с. 292"293

2. Ващенко К.И. и Софрони Л. Магниевый чугун. Киев, Машгиз, 1960, с. 8.

;S0„,, 1027261 А (54)(57) МОДИФИЦИРУЮЩАЯ СМЕСЬ, содержащая магний и ферросилиций, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышениями производительности процесса модифицирования чугуна в литейной форме, увеличения механических свойств высокопрочного чугу-. на и снижения расхода модифицирующей смеси, .она дополнительно содержит силикокальций и силикомишметалл, а компоненты взяты в следующем соотношении, вес ь:

Иагний . 13-20

Силикокальций 5-15

Силикомишметалл 5-50 феросилиций Остальное

1027261

Изобретение относится к литейному производству, предназначено для обработки чугуна способом внутрифор" менного модифицирования и может быть использовано в литейных цехах машиностроительных заводов для производст ва высокопрочного чугуна (ВЧ) с шаровидным графитом.

Для получения ВЧ методом модифицирования чугуна в литейной форме применяются различные модификаторы.

Они содержат магний, кальций, редкоземельные металлы (РЗМ) и другие компоненты (1 1.

Модифицирование чугуна такими модификаторами не дает положительных результатов, как по форме графита в структуре чугуна, так и по получению здоровых отливок, т.е. без литейных дефектов, из-за их сравнительно низкой реакционной способности и низкой температуры плавления. Эти лигатуры применимы для фактора растворимости, равной 0,06-0,07.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению .является модифицирующая смесь (2, взятая при следующем соотношении компонентов, вес.4:

Магний 10

Ферросилиций 90

Фактор растворимости известной смеси составляет 0,05-0,07, что соответствует определенной массовой скорости заливки чугуна в форму, например для металлоемкости формы в

60 кг время заливки равно 25-30 с, 30 кг - 15-20 с и т.д., в то время как заливка форм аналогичной металлоемкости высокопрочным чугуном из ковша длится l5 и 7-10 с соответственно. Поэтому при обработке чугуна в форме с помощью этой модифицирующей смеси теряется производительность процесса модифицироцания по сравнению с ковшевой обработкой чугуна.

Обработка чугуна в литейной форме таким . модификатором не дает положительных результатов по степени сфероидизации графита в структуре чугуна при повышенных скоростях заливки его в литейную форму. При содержании серы в исходном чугуне более 0,013 форма графита в его структуре вермикулярная. В связи с этим механические свойства ВЧ, получаемого таким способом, низкие. Таким образом, применение этой смеси снижает производительность процесса модифицирования, требует повышенного расхода модификатора, повышенной температуры чугуна и его сравнительной чистоты по вредным примесям.

Целью изобретения является новы" шение производительности процесса модифицирования чугуна в литейной форме, увеличение механических свойств высокопрочного чугуна и снижение рас10хода модифицирующей смеси .

Поставленная цель достигается тем, что модифицирующая смесь, содержащая магний и ферросилиций, дополнительно содержит силикокальций и силикомиш15 металл при следующем соотношении компонентов, вес.4:

Магний 13-20

Силикокальций 5-15

Силикомишметалл 5-50

Ферросилиций Остальное

Более высокое содержание магния необходимо для повышения фактора растворимости смеси, т.е. для модифицирования чугуна с более высокой ско25 ростью заливки формы ° Нижний предел содержания магния выбран для фактора растворимости О,ll, а верхний пределдля 0,15 при прочих. равных условиях.

При содержании магния менее 13 >

ЗО уменьшается фактор растворимости, что сказывается на ухудшении формы графита, однородности микроструктуры ВЧ, что приводит к ухудшению его механических свойств, а при обработке чугу35 на смесью, которая содержит более 204 магния, возникают трудности с запол-нением литейной формы металлом в связи с выбросами era при заливке.

Более высокое содержание магния в смеси способствует уменьшению ее

40 расхода при обработке чугуна в форме.

Указанное содержание силикокальция в модификаторе достаточно для

45 предотвращения "черных пятен" в структуре ВЧ, а также для получения здоровых отливок. Силикокальций является сильным графитизатором, причем выделение графита происходит в жидком состоянии расплава, увеличивая тем самым число зародышей кристаллизации графита, и способствует, с термодинамической точки зрения глобуляризации графита и затвердеванию чугуна по стабильной системе.

Нижний предел содержания силикокальция в смеси необходим при повышенных скоростях заливки (фактер растворимости равен 0,15), а верхТ а б л .и ц а 1;

Содержание компонентов, 3

Чугун

Злектролечной

ВаграМ

Компонентный состав смеси, 3!

Смеси

Магний Силикокальций Силикомишметалл Ферросилиций

Остальное

То же

4,0

2,0

40

13

5,0

6,0

10

15

7, 8

2 3

«н»

16

90

3 l0 ний предел - при .факторе растворимости 0,11, При более низком содержании силикокальция в смеси (менее 54) степень сфероидизации графита в чугуне падает, а при более высоком содержании силикокальция в смеси (более 153) модифицирующая смесь полностью не растворяется в реакционной камере, отливки поражаются неметаллическими . включениями, что снижает качество отливок.

Содержание силикомишметалла в указанных пределах в смеси не влияет на форму графита и матрицу ВЧ, а позволяет модифицировать чугун с более высоким содержанием серы (вплоть до

0,124). Модификатор с нижним пределом содержания силикомишметалла (5Ф) используется при обработке сравнительно чистых электропечных чугунов по сере и демодификаторам, а с верхним (501) - для обработки чугуна вагра ночной плавки.

При содержании силикомишметалла в смеси менее 5Ф и более 504 ухудша-. ется. форма графита структуры ВЧ. . Ферросилиций является наполнителем модифицирующей смеси,.с увеличением марки которого фактор растворимости растет.

Предложенную модифицирующую смесь проверяли на литейной форме с фактором растворимости 0,11-0,15, металлоемкость формы составила 60 кг и

30 кг, время заполнения - 15-17 и

7 с соответственно.

Расход предложенной смеси для чугуна электропечной плавки состав- .

Химический состав, структура и механические свойства полученных ВЧ

27261 4 лял О,бь, расход известной смеси1,24. Для чугуна ваграночной плавки эти цифры составляли 1 и 1,53,соот ветственно.

Температура заливки чугуна в форму составляла 1450 + 30 С для элект-. ропечного чугуна и 1320+ 30 С для ваграночного чугуна.

Химический состав чугуна пред)о,ставлен в табл. 1. плавки 3,34 2,37 0,60 0,06 0,.04 ночнои плавки 3,40 2,16 0,75 0,08 О,1

Модифицирующие смеси изготовлялись простым перемешиванием порошкообразных.компонентов.

Для приготовления модифицирующих смесей применялись магний марки МПФ1 (ГОСТ 6001-5,1), силикокальций марки

СК1.5 (ГОСТ 4762-71), силикомишметалл марки СЦЕМИШ1 !(ТУ 14-5-78-76 }, ферро" силиций марки ФС75 (ГОСТ 1415-70).

Размер фракций модифицирующей смеси не превышал 2 мм.

Компонентный состав испытанных модифицирующих смесей приведеч. в табл.2.

Т а б л и 4 а 2

I с учетом фактора растворимости приве. дены в табл. 3, 1027261

6 эф о

J

Э

)о

Q, I» X

Е l» с»

ССЭ

X о

46 Х а.:44

3» !»

46 W

Cl J у зФ

v a о g.

3Э

X )

X I

46 1

У I

46 !

1

I с I!

11! 1 1

Э 1

X 1

X I о ео

С0

1 X ао1О 46 О

° YOR

46 46 X е аа

1(I)

1i а

t

1

I

I л

CO

I

1! й,, I ! ! О

Ц Д

СЧ СЧ а а о о м м а л о о сч а о

Xl сч !п а а о

СЧ а а о

ln м

A a о.- о о

3о о

1 1

I I

I I

I C0 .t

I X 1

I t

1 !

If. 46

1 46

t I»

1 V

1 4Х

1 46 о

1 >Х

1 X

I У о

1 Э

1 X

1 Х

I 46

1 X

I Э

I Л: и о

I»

X с

1 1

1 1

1 оМ I

f 1

М

X с

I» о

Щ

Ц

46

1I I

1 I

Z 1

1 N I

1. 1

1 Y 1 а ь а а

1 Е !

I 1

I I о-»

1

1

1

I

I

1

I Р I

I

I

1 о а

Мс

46 а

>4

Ir

:>ю а

I Э

1 1

I .1

1 I

1 1

I 1

1 I

ln в 00

1 1

1 1

1 l» 1

1 С3 - I о

I I

1 I

I I

1 Ut 1 ! .

1 t

I I

1 1

3-Ы

I . I

I I

1 Ж 1

1 1

I 1 ! 1

1 t

1 1

I CL 1

1 I.

1 1

««

I I с

3 Х . 1

I 1

I 1

1

I

1 !

1

1

1

1 а со

«ф" a а л о о

CV O а м о а

° al о о м ln м

a a а л о о м . о

О сч в о о л а о о

Со

О л

ln о о а а о о о о ь а» о о сч о о о

° л о о а о о о л а о о

CD о л

l6

46

I» о

v о л о а

4О Л о о л а

О О

Щ о а о о О О

О CD о

ln.CD л о

4Я

У л О л л а о о а ln л чз а л о о

CD О о

-з

4D ln

° \ л о о о

1 Э

I 1

I 1

1 И

I I

I t

СО

09 а л сч сч м о

0О л л а

СЧ СЧ а 00 а 0 л О а л л

CV CV CV

ln О

an O

СЧ Сч о О Л л а

СЧ СЧ

CD л м

I I

1 1

1 ! С.Э 1

1 а 00 м м а м

СЧ 00 Щ м м м а л л

М М 41 о о

4Ч Ф л л м м сч

CV - Ф л л м м в о м ф а л м

CO м а м

З I

I- I

Z I

46 а в ln в ln в в

М Ч0 Со V ln сЧ сЧ

СЧ C4 CV CV СЧ СЧ Сч

an.м а о а сО Л Л О о а м а о an л в а в 01 в в сп а а а о а an an

ЛВ В ВВ00Л

В 00 о а О сч м 0 бф о о о о о л л л а а о о о о о а м О ь

ln О О ъО О

° а ° » а о о о о о

° сч м «1» а ъО л

I (!

1

ln м

1 !

I

1 ! а ъО

1

I

1

ln ! ч .)

1

I. в сч !

1 ! ln

» ! о

I

I .1 ! ъО, о

» ! о

I ! л а

3 О

I сч .! сО ч

3 сч

I

1 ! Ма

I

1:

1 00

I о о о а со в в л

СО СО Л о о о о а а а а о о о о а

1о

I

I

I

1 00

I a

) сч !

1

t л °

)4.

1

1.

I

I ! о

) л

I

1

I, в

I

I

1 ! а ! ъО

I

I ! а

« ф

1,О а ! О

1, о ! ° о

"1 О !

I ! о

1 !

1О

I а ! о

1 ! в а

I сЧ

1

1 !. О

1 л м !

1

1, ! м л о а

5» z а ю

46 46

z 8 а

O. ш

Z л.46 46

3- О

1- I у) 4g е а й, ц о о х о z

CC C о с

IO O о et

46 Эi о а

С о о

Z а 46

O Z

IY I° в

1O 46 оо

>Я

:ь о! 46

>,о

Э X

О. Y

,о

I- Э

Y У, :>4 X ах о х

-Щ X

Составитель К. Сорокин

Техред 8. Далекорей Корректор О. Ти гор

Редактор 8. Данко

Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений-и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4677/30

Филиал ППП,"Патент", r..Óæãoðoä, ул. Проектная, 4

7 10272

Варианты 1-7 относятся к обработке диэлектропечного чугуна, варианты 812 - к чугуну ваграночной плавки, а варианты 13 и 14 - к чугуну, обработанному известным модификатором. Чугуны 1-7 обрабатывались с помощью мо дифицирующих смесей 1-7 (табл. 2), а чугуны 8-12 - модифицирующими сме" сями .1, 4, 5, 2 и 7 соответственно.

Как видно из табл. 3, при содержа- io нии магния в,смеси ниже 133, силикокальция и силикомишметалла менее 54 степень сфероидизации графита составляет 754 для чугуна электропечной плавки и 653, для чугуна вагра- 15 ночной плавки (варианты 1 и 8). ВЧ вариантов 2"5 был получен при обра.ботке расплава модифицирующими сме" сями.предлагаемого состава, а его ме" ханические свойства и структура удов" 2О летворяют требованиям, предъявляемым к ВН марки 8460"2.

Аналогичные результаты были полуЧены при обработке чугуна ваграноч-. ной плавки, хотя расход предлагаемых модифицирующих смесей был выше в

1,5-2,0 раза.

Отливки, залитые чугуном 6, обработанным модифицирующей смесью 6, были поражены шлаковыми включениями.

Это связано с повышенным содержанием

;в смеси силикокальция и силикомишме1

61 8 талла, которые уменьшают фактор раст" воримости смеси. Механические свойст" ва чугунов 6 и 12 и их структура не- сколько хуже свойств ВЧ, полученных с помощью модифицирующих смесей 2-. 5.

Обработка чугунов, модифицирующей смесью 7 сопровождалась выбросами металла из воронки литейной формы, а тело отливок было поражено шлаковыми включениями. Иеханические свойства

° ВЧ 7 и 12 сравнимы со свойствами

ВЧ 1 и 8.

Чугуны, обработанные известной смесью в форме с фактором растворимости 0,12, не дали положительных результатов как по структуре чугуна, так и по механическим свойствам. Графит в структуре чугуна вермикулярной формы, а механические.: свойства в

1,5-2 раза ниже ВЧ, обработанного предложенной модифицирующей смесью.

По предварительному расчету, ожидаемая технико-экономическая эффективность от применения предложенной модифицирующей смеси составит 18 руб. на 1.т годного литья за счет повышения производительности процесса модифицирования в 1,2-2 раза, увели- чения механических свойств в 1,21,3 раза и уменьшения расхода модификатора в 1,5-2 раза.