Порошковая смесь для обработки жидкого чугуна

 

ПОРОШКОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО ЧУГУНА, содержащая nofрошок магния и порошок железа, о тличающаяся тем, что, с целью снижения загрязненности чугуна неметаллическими включениями при одновременной сфероидизации графита, она -дополнительно содержит порошок фтористого натрия при следующем соотношении компонентов, мае.%: Порошок магния 10-40 Порошок фтористого натрия 5-32 Порошок железа Остальное (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) aran)) С 2»/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ)Й КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3433739/22-02 (22) 05.05.82 (46) 23.03.84.Бюл.й -11 (72) А.II.Ïoãîíèí, Г.И.Бобряков, В.Д.Романчиков, А.А.Кокорев, А.В.Нилов, Б.К.Кирюшкин, Л,В.Филиппов, И.В.Красильников и В.Е.Веселовский (71) Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт технологии автомобильной промышленности и Горьковский автомобильный завод (53) 621.745.346(088.8) (56) I. Ващенко К.И,,Софрони К, Магниевый чугун. Киев, Машгиз, 1960, с.6.

2. Справочник по чугунному литью.

Под ред. Н.Г.Гиротовича, Л., "Машиностроение", 1978, с,245.

3. Патент ClllA N 4224069, кл. 75-255, !980 (54)(57) ПОРОНКОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО ЧУГУНА, содержащая пОрошок магния и порошок железа, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения загрязненности чугуна неметаллическими включениями при одновременной сфероидизации графита, она дополнительно содержит порошок фтористого натрия при следующем соотношении компонентов, мас.Е:

Порошок магния 10-40

Порошок фтористого натрия 5-32

Порошок железа Остальное

40

1 10812

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве чугунов с шаровидным графитом, в частности высокопрочных.

Для сфероидизации графита в расплав чугуна вводят добавку магния, что повышает предел прочности чугуна на разрыв и улучшает его пластичность, а именно увеличивает относительное удлинение и ударную вязкость. Кроме того, магний вступает в соединение с серой, кислородом и азотом, образуя прочные химические соединения (неметаллические включения; сульфиды, окислы и нитриды ), имеющие температуру плавления свьппе

2000 С.

Известна прессованная смесь, содержащая 34% стружки магния, 33% стружки чугуна и 33%,дробленого;

g5X-ного ферросилиция, которую вво-. дят в жидкий чугун для сфероидизации графита и обессеривания (1).

Однако введение этой смеси затрудняет получение необходимой структуры 2 чугуна, так как дополнительно с магнием и железом вводят кремний. Повьппенное содержание последнего ведет к снижению теплопроводности, пластичности и затрудняет получение

30 перлитной структуры.

Для получения требуемых физикомеханичееких свойств чугуна необходимо в его расплав вводить чистые присадки,.легирующие и модифицирующие.

Известно, что для выведения из расплава чугуна неметаллических включений в виде шлаков в чугун вводят в качестве флюса криолит, состоящий из фтористого натрия и фтористого алюминия (2 1.

Недостаток обработки расплава известным флюсом заключается в том, что фтористый алюминий при 1100 С возгоняется не плавясь, образуя газ. 4>

В итоге увеличивается барботирование чугуна, ведущее к его расплескиванию, и снижает усвоение магния, так как он в соединении с фтором образует трудноудаляемое неметалли- 50 ческое соединение.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является порошковая смесь, содержащая 1 мас.ч. порошка Ы металлического магния (4,8-7,7X ) и

12-20 мас.ч. порошка железа или его сплавов (92,3-95,2%1 с размером час12 2 тиц 0,15-5,0 ии. Содержание магния в любой порции, отобранной из общей массы смеси, колеблется не более чем на 20% относительно его среднего содержания в массе смеси после перемешивания н хранения ГЗ 3.

Недостатком известной смеси является то, что она может быть использована для сфероидизации графита и обессеривания чугунов с содержанием серы до 0,02%. только при температуре заливки не свьппе 1400 С из-за довольно узкого диапазона содержания магния. Кроме того, при низком содержании магния в чугун вводят много железного порошка, что ведет к снижению температуры заливки чугуна.

Указанная смесь состоит из порошков определенной дисперсности, что удорожает ее, так как требует специальной обработки..С увеличением размеров частиц смеси снижается усвоение магния.. Кроме того, указанная смесь не обладает рафинирующими свойстваии.

Целью изобретения является снижение загрязненности чугуна неметаллическими включениями при одновременной сфероидизации графита.

Поставленная цель достигается теи, что порошковая смесь для обработки жидкости чугуна, содержащая порошки магния и железа, дополнительно содержит порошок фтористого натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошок магния 10-40

Порошок фтористого натрия 5-32

Порошок железа Остальное

Смесь указанных порошков вводят в расплав чугуна в виде спрессованных брикетов.

Порошковую смесь готовят следующим образом.

Предварительные навески порошков компонентов смеси засыпают в смеситель и перемешивают при 60 об/мин . в течение одного часа. Затем прессуют брикеты в виде цилиндров диаметром 30 мм и высотой 30 мм на автоматическом прессе 8130КУ при нагрузке 6-7 тс до плотности 70-90Х, При этом дисперсность частиц порошка магния не должна превьппать 1,0 мм.

Спрессованные брикеты вводят в расплав чугуна при 1300-!450 С с по. мощью "колокольчика". В процессе ки20

35 усовения магния в зависимости от содержания серы в чугуне и его температуры показано в табл.2.

Как видно из табл.2, усвояемость сыпучей известной смеси значитель \ но ниже, чем предлагаемой прессован 1 ной смеси. 50

При обработке чугуна прессованной смесью, содержащей магний в количестве менее 10Х в расплав вводят большее количество порошкового железа, в результате чего значитель- Ы но снижается температура расплава з 1081 ,пения магния брикеты равномерно распределяются по всему объему расплава. При этом идет сферидизация графита, связанные серы в сульфид магния и выведение его с помощью фто5 ристого натрия в виде шлака иа поверхность расплава. Образующийся в процессе рафинирования шлак удаляют.

lI p и м е р. В соответствии с процентным соотношением компонентов, установленньи экспериментально,готовят и опробовуют составы смесей, приведенные в табл.1.

Приготовленными смесями обрабатывают чугун следующего состава, мас.:

Углерод 3 5-3,8

Кремний 2,3-2,5

Марганец 0,4-0,6

Железо Остальное

Примеси составляют, мас.7:

Фосфор 0,1-0,15

Сера 0,01-0,07

Чугун выплавляют в индукционной печи ИСТ-0,16 емкостью 160 кг по следующей методике. Сначала выплавляют чугун с содержанием серы 0,017, -отбирают пробу, обрабатывают чугун конкретной смесью, после чего отливают,пробу для последующего анализа металла спектральным методом для выявления содержания остаточного магния, а затем производят расчет степени его усвоения. Затем увеличивают содержание серы в чугуне до 0,037. и снова прбводят обработку чугуна предлагаемым способом. То же самое осуществляют с чугуном, содержащим

0,077 серы. Каждую партию проб заливают при 1300, 1400 и 1450 С. Порошковую смесь в виде брикетов вво- 40 дят в расплав с помощью "колокольчика".

Влияние состава смеси на степень

212 4 чугуна за счет потери тепла, идущего на плавление железного порошка (табл.3 ),и повышается степень поражения отливки, Результаты измерений глубины поражения отливок неметаллическими включениями, мм, приведены в табл.4.

При содержании в порошковой смеси магния в количестве свыше 40Х уменьшается степень его усвоения чугуном, увеличиваются потери температуры чугуна и увеличивается степень поражения отливок неметаллическими включениями (табл.3 и 4).

Содержащаяся в предлагаемой смеси флюсующая добавка фтористого натрия способствует удалению неметаллических включений из чугуна в виде окислов и сульфидов магния, что повышает эксплуатационные характеристики отливок.

Количество содержания фтористого натрия завиит от содержания магния.

Если фтористого натрия введено менее 57, то он не выполнит свою флю сующую роль,.при содержании его более 327 магний соединяется с фтором, что ухудшит усвоение магния.

Из приведенных данных следует, что указанное соотношение компонентов в смеси является наиболее оптимальным и целесообразным с технологической и экономической точек зрения и обеспечивает получение высокопроч" ного чугуна при использовании исходных чугунов с различным содержанием серы.

Таким образом, предлагаемая порошковая смесь по сравнению с известными позволяет использовать ее для чугунов с различным содержанием серы при 1300-1450 С. При этом для чугунов с низким содержанием серы при высоких температурах эффективнее использовать смесь с более низ" ким содержанием магния, а для чугунов с высоким содержанием серы при низких температурах — с более высоким содержанием магния.

Применение предлагаемой смеси позволит улучшить эксплуатационные свойства отливок за счет повышения качества чугуна по неметаллическим включениям. Экономический эффект от использования изобретения при обработке 10000 т чугуна в год составит более 200 тыс.руб.

1081212

Т а б л и ц а 1 CocT8B смеси

Порошок фтористого, натрия

Порошок железа орошок агния

4,0

5,0

Предлагаемый

5,0

10,0

85,0

15 0

65,0

20 0

32,0

40,0

28 0

5 (выходящий за гра" ницы ) .35,0

20,0

45 0

Известный

4,8

95,2

92,3

7,7

Т а б л и ц а 2

Состав смеси

Среднее содержание

0,01

0,03

70 70

75

65

75

70

60

65

73

60

65

70

75 70

40

60 55

40 25

30

35

35

50

40

45

15

1 (выходя" ший за границы) Содержание компонентов в смеси, мас.7 серы, Е в исходном чугуне

0,07

Средняя температура обработки чугуна, С

- 30 70 60

20 50 45

25 60 50

20 55 40

1081212

Таблица 3

Среднее содержание серы в чугуне, Ж

Состав смеси

0,03 0,07

0,01

Средняя температура обработки чугуна, С о!

300 !400 1450 1300 !400 1450 1300 1400 !450

I It 1 t Г I

50 60 65 60 85 90 70 80 90

35 45 . 50 45 65

75 50

30 40 45 35 50 55 45 55 60

55 60 75 80 65

75 70 85 90 80

80 85

50 50

60 70

60 80

70 85

100

70 85 90 80 95

100

95 75 85 95 85

l0O

105

Таблица 4

Состав смесей

Среднее содержание серы, Е о,оз

О,OI

0,07

Средняя температура обработки чугуна, С

1300 1400 1450 1300 1400 1450 1300 1400 . 1450

1 До Ol Следы Следы д

До 0,2 0,1

Следы Нет

О>7-Оь9 Оэ3-Оэ5 Ов4 Оюб

0,1

Нет

Нет

0,3-0 5 Нет

Нет

Нет

Нет и

tr»

0,3-0 5 и

«и» (I и и

До О,i Следы и»

0,3-0 5

0,8-1,0 0,6-,08 и

До 0,3 О,г

0,2

О 4-0,6. и

2,0-3,0 1,0-2, О 1,0-2,0

Следы

2,0-3,0 1,0-2,0 l,0-2,0

Нет

Составитель В.Долгий

Редактор Н.Рогулич Техред Т.Фанта Корректор Л.Пилипенко

Заказ !479/23 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

До О,!

До О,!

До О,!

0,5-1 0

0,51,0

0,20,4

0,2»

0,4

0,20,4

0,20,4