Способ модифицирования чугуна в литейной форме

 

СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ, включающий пропускание жидкого металла через гранулированный модификатор, размещенный в реакционной камере с перфорированной перегородкой из огнеупорного материала, отличающийс я тем, что, с целью более равномерного модифицирования чугуна за время заливки всей порции металла при одновременном снижении расхода модификатора, жидкий металл последовательно пропускают через фракции модификатора с размером гранул 912 , 2-5 и 6-8 мм, при этом фракции разделяют перегородками.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

PPP

РЕСПУБЛИК

4(51) В 22 D 27 20

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 рис. 1.б.

° °

° ° с с р с

° с

° с

° с с

° E

° °

° с с с с ° с

° °

° °

° с с с

° с

° ° с

° °

° ° с ° с

° ° е °

p ° ° с с ° °

° ° с с

° °

° ° с

° °

° ° с °

° °

fOCNAPOT8EHHbN КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3592978/22-02 (22) 19.05.83 (46) 15.01.85. Бюп. Р 2 (72) С.С.Гурин, E È.Áåëüñêèé, Г.И.Клещенок, И.АсПотапнев и НЛ.Иамчиц (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621.746.58 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

В 603667, .кл. С 21 С 1/00, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР

В 971910, кл. В 22 9 27/20, 1980.

З.Тухни Э.Х., Изъюров А.И.. Модифицирование чугуна в форме. — Литейное производство„ 1982, Р 2, с.16-18, ..SUÄÄ 1134290 Д (54) (57) CIIOCOb МОДИФИЦИРОВАНИЯ

ЧУГУНА В JIHTFAHOA ФОРМЕ, включающий пропускание жидкого металла через гранулированный модификатор, размещенный в реакционной камере с перфорированной перегородкой из огнеупорного материала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью более равномерного модифицирования чугуна за время заливки всей порции металла при одновременном снижении расхода модификатора, жидкий металл последовательно пропускают через фракции модификатора с размером гранул 9 l2, 2-5 и 6-8 мм, при этом фракции разделяют перегородками.

1134290

Изобретение относится к литейному производству, в частности к модифицирующей обработке чугуна в форме

Известен. способ модифицирования чугуна, заключающийся во вводе модификатора в реакционную камеру послойно (1) .

Известен способ модифицнрования чугуна в литейной форме, включающий пропускание жидкого металла через 10 реакционную с модификатором размещенным K контейнере плавающем в реакционной камере (21 . Однако данные способы.не обеспечивают равномерное растворение модификатора во времени 15 и получение однородной структуры отливок в различных сечениях, так как размещение модификатора в камере без отделения одного слоя от другого создает трудности ноддержа- 20 ния модификатора во взвешенном состоянии. В этом случае частицы модификатора более мелкой фракции заполняют промежутки между частицами более крупной. Ухудшаются условия про- 25 никновения жидкого металла в промежутки между частицами модификатора, а также повышается склонность модификатора к спеканию, что снижает полноту растворения модификатора и особен-g0 но модифицирования первык порций металла, последнее приводит к неодно- родной структуре в различных частях отливки. Подхваченные расплавом частички модИфикатора могут подать в тело отливки и не растворяются там до конца, что приводит к браку литья.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ модифицирования чугу-10 на в литейной форме, включающий пропускание жидкого металла через гранулированный модификатор, размещенный в реакционной камере с перфорированной перегородкой из огнеупорно- 41

ro материала (3) .

Известный способ устраняет попадание частичек модификатора в тело отливки, однако не обеспечивает эффективное и равномерное растворение мо- 50 дификатора в течение всего времени заливки, начиная с первых порций металла и кончая последними, так как размещение модификатора только в одном отделении камеры не обеспечивает равномерное .и эффективное его растворение, кроме того, наличие одной фильтрующей сетки или перегородки не позволяет эффективно задерживать частицы модификатора и шлака.

Цель изобретения — более равномерное модифицирование чугуна за время заливки всей порции металла при одновременном снижении расхода модификатора.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу модифицирования чугуна в литейной форме, включающему пропускание жидкого металла через гранулированный модификатор, размещенный в реакционной камере с перфорированной перегородкой из огнеупорного материала, жидкий металл последовательно пропускают через фракции модификатора с размером гранул 9-12, 2-5 и 6-8 мм, при этом фракции разделяют перегород ками.

На фиг. 1 показана форма для реализации способа; на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — график. изменения растворимости модификатора во времени; на фиг. 4 и 5 — перфорированная огнеупорная перегородка.

Форма для реализации способа состоит из верхней 1 и нижней 2 полуформ, фильтрующнх огнеупорных пере-. городок 3, фильтрующей сетки 4. Кроме того, в верхней полуформе имеется приемная воронка 5,зумпф 6 и стояк 7.

В нижней полуформе расположена рабочая камера 8, где размещаются частицы модификатора 9, и вертикальный литниковый канал 10. Перегородки разделяют камеру 8 на три отделения

I, И и Ш соответственно.

Фильтрующие перегородки толщиной

5-10 мм изготавливаются из керамики.

В перегородках сделаны расположенные в несколько рядов щелевые конические отверстия, причем в рабочем положении они расположены вертикально. Со стороны входа жидкого чугуна отверстия имеют ширину 1-3 мм, а на выкоде — 5-6 мм, что обеспечивает хорошее задержание частиц модификатора и шлака, а также улучшает пропускную способность перегородки и заполнение пространства рабочей камеры жидким металлом.

Иодифицирования чугуна в форме осуществляется следующим образом.

Жидкий чугун через приемную воронку 5 и стояк 7 попадает в отделение 1, где помещен крупнокусковой

1134290 модификатор. Так как металл проли вается на слой модификатора сверху, с подводом металла через щелевой нитатель по всей ширине камеры, то предотвращается спекание и образование поверхностной корочки на непрогретых кусках модификатора. В потоке жидкого металла куски модификатора всплывают и находятся во взвешенном состоянии; В отделении 1 в начальный 10 период заливки происходит лишь частичное растворение крупных кусков модификатора первыми порцияъы металла, так как крупные куски модификатора еще непрогреты и добиться эф- 15 фективного растворения их практически невозможно. Чугун s отделении в начале заливки практически не модифицируется, Пройдя через щелевые отверстия в перегородке, которые 20 обеспечивают равномерный поток металла по всему сечению камеры и задерживают куски модификатора и шлаковые включения, чугун попадает в отделениеП, где размещается мелко 25 кусковой модификатор с новышеннъаа содержанием магния. Более мелкие частицы модификатора хорошо всплывают и равномерно распределяются по всему обьеиу жидкого чугуна, что З0 обеспечивает ускорейный их прогрев и эффективное растворение модификатора с первых моментов заливки. Изэа большой скорости растворения модифшкатора значительно сокращается промежуток времени от начала залив-, ки до достижения максимальной растворимости компонентов модификатора (фиг. 3}, а также наблюдается наиболее полное растворение модификато40 ра.

Из отделения П модифицированный чугун также через щелевые отверстия ,в перегородке поступает в отделение

IQ для вторичною о модифицирования или доводки химического состава модифицированного чугуна. В последующем чугун, пройдя фильтрующую сетку 4 и вертикальный литниковый канал 10

50 поступает в основную литниковую систему формы.

Способ обеспечивает более равно-, мерное растворение модификатора в течение всего времени заливки и зна- 55 чительно сокращает промежуток времени от начала заливки до достижения заданной растворимости модификатора.

Исследовалось влияние размера фракций модификатора на эффектнвЯ ность его растворения в процессе заливки металла в форму. Контролировали остаточное содержание магния в пробах, отлитых через 10, 20 и

30 с от начала заливки при размещении в реакционной камере модификатора с размером фракций в диапазоне 0 515 мм. Иеталл проливали через реакционную камеру, где размещали модификатор ЖКИК ЗР в количестве

1,5% от. веса заливаемого металла, а размеры фракции изменяли в пределах, указанных в табл. J;. Температура заливки металла 1420 С. Химический состав чугуна: 3,75% С; 2,40%5, 0,80% Ип, 0,01%. 5

Известно, что для получения структуры чугуна с шаровидным графитом необходимо поддерживать остаточное содержание магния в чугуне в пределах 0,030-0,045%.. Наиболее оптимальными пределами фракций модификатора, через 10 с от начала заливки, является фракция 2-5 мм.

Применение фракции меньше 2 мм приводит к резкому повышению остаточного содержания магния и сопутствующему этому перемодифицированию чугуна, а также повышению склонности Mf— чугуна к отбелу. При применении фрак. ции больше 5 мм снижается остаточное содержание магния до пределов, не позволяющих получать структуру чугуна с шаровидным графитом. Аналогичным образом из табл. 1 устанавливали что наиболее оптимальной фракцией модификатора для промежутка времени от начала заливки в 20 с является фракция 6-8 мм, так как при использовании модификатора с размером фракции меньше 6 мм и больше 8 мм остаточное содержание магния находится в пределах, недостаточных для получения шаровидного графита. При заливке металла в форму в течение 30 с наиболее благоприятной является фракция

9-12 мм. Таким образом установили, что для каждого отрезка времени (10, 20, 30 с) от начала заливки имеются свои оптимальные пределы размеров фракций модификатора и для достижения равномерного модифицнрования в течение всего времени заливки необходимо сочетание в одной реакционной камере модификатора различных фракций, а именно 2-5, 6-8 и 9-12 мм.

1134290 несколько более низкое содержание оста. точного магния.Из этих соображений бып избран оптимальным 5 вариант, при котором в отделении Г по ходу заливаемого металла размещали модификатору фракции (9-12 мм), в отделении

Н вЂ” (2-5 мм) и в отделении Ш— (6-8 мм) соответственно.

Способ опробовали в лабораторных условиях. В камеры помещали лигатуру RKNK-3P с размерами фракции 912, 2-5 и 6-8 мм ссответственно по ходу заливаемого металла. ,Количество лигатуры составляло

1,5Х от веса заливаемого металла.

Металл заливали при 1420 С в течение 30 с. Через каждые 3 с от начала заливки отливали стандартные клиновидные пробы для проведения микроструктурного и химического анализа. Результаты исследований приведены в табл. 3.

Предлагаемый способ обеспечивает равномерное за время заливки растворения магния в расплаве чугуна и высокую равномерную степень сфероидизации чугуна в отливке при небольшом расходовании модификатора.

Таблица 1

Остаточное содержание магния, Х

Размер фракции, мм

Время от начала заливки металла в форму, с

10 . 20 30

0,5-1,5

1,5-2,5

2 5-4,0

4,0-5 5

5,5-6,0

6,0-7,5

7,5-9,0

9,0-10, 5

ФО,5-12, О

32,0-13, 5

33, 5-15, О

Определение последовательности размещения фракций модификатора в отделениях камеры соответственно по ходу заливаемого металла проводились в серии экспериментов по вариантам 5 представленным в табл. 2. Изменение последовательности размещения фракций модификатора в отделениях камеры сказывается на модифицировании. Так в

1,2 и 4 вариантах наиболее интенсив!

О но модифицируются первые порции металла (остаточное содержание магния в них даже превышает рекомендуемые .пРеделы) . Тогда как последние порции металла имеют содержание остаточного магния ниже рекомендуемых пределов.

При третьем варианте модифицирования наблюдается стабильность в модифицировании первых порций металла, а последние порции металла имеют более низкое остаточное содержание магния.

При проведении модифицирования по 5 и 6 варианту получены результаты, свидетельствующие, что при размещении в отделении камеры самой крупной фракции модификатора (9—

12 мм) достигается наиболее равномерное модифицирование, однако в последних пробах металла наблюдается

ЗО

0,0662

0,0585

0,0457

0,0392

0,0298

0,0285

0,0256

0,0238

0,0206

О, 0154

О, 0148

0,0112

0,0122

0,024I»

О, 0312

0,0388

О, 0412

0,0333

0,0296

0,0275

0,0237

0,0223

0,0082

0,0105

0,0115

0,0175

0,0275

0,0298

0,0312

0,0365

0,0420

0,3О4

О, 245

1 I о с11 O

СЧ о о

СЧ

CV СЧ о о л л о о

00 00 Ф

Ch м сч I о о о л л л о о о

tfl

Ю л

Ц ц> 1 1 ,1 I

I

1 л сО ° м

С1 л

О Ю О

СЧ Л М

С Ъ СЧ CV о о о л л л о о о

С"1

СЧ

D л

1

1

1 1

1 1

I I

l I

I I (lî

1 л!

1 _#_ I о о о

С> СЧ СЧ м о о о л л л о о о

С(1 м о л о

1/)

С 1 о о

Са I о

»

Ф 1 о л

D о о

О СЧ СО б 1 .Ф о о о л л л о о о

СЧ

ЧЭ м о л

М о л

ФГ о л

СЧ

Ф

D л

D о а сЧ л О в о о о л ° \ л о о. о

СЧ

i(0

О л о

Ф 1 о

Р I о 1 е3 о о

I (I

О л

Щ о л о о м

Ф о л о а СЧ

СЧ 00 л Ъ О о о о л л л о о о о

И Ф ь л о

I 1

I I!

I 1

СЧ

00 Ф с! I I

iО СЧ Ch

СЧ

СЬ

00 а

I I

К. ) СЧ

5 л

5 о

СЧ СЧ л

1 1 1

Ch Ch МЧ

СЧ О

CO !

&

0(g ф юЛ О

gI I .

ga 1

I ССЪ

1

1 I

I I

I 1 о !

СЧ I

1 I

1 I

-I н

1

I 1 ! I

1 1

I

СЧ I » 1 м l

Ю I л о

l 1

Ю 1

СЧ

I о л о

CV Сл( и а 00 CO

I I l I l 1

СЧ СЧ сО O Ch O

1134290

Время от начала эаливки, с .

Предлагаемый вариант остаточное содержание магния, 7

Таблица 3

Ф степень сфероидизации графита, Х

100

100

100

100

100

100

90

ЗО

О, 0412

0,0450

0,0455

0,0450

0,0450

0,0448

0,432

0,0385

0,340

0,0290

1134290

Составитель И.Ершов

Редактор Н.Воловик ТехредТ.Иаточка

Корректор И.Иаксимишинец

Филиал НПП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4

Заказ 0003/9 Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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