Модифицирующий флюс для легированного чугуна

 

МОДИадЦИРУЮЩИЙ ФЛЮС ДЛЯ ЛЕГИРОВАННОГО ЧУГУНА, включающий измельченные криолит и ферросплав, отличающийся тем, что, с целью уменьшения отбела в отливках из легированного медью и хромом чугуна, флюс в качестве ферросплава содержит ферросилиций ФС-75 и дополнительно - немагнитную фракцию чугунной стружки при следующем соотношении ингредиентов, мас.%; 27-35 Криолит Немагнитная фракция чугунной 3-5 стружки Ферросилиций ko Остальное ФС-75

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИХ

4(gg) В 22 D 13/00 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

39

)Ф (Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3-5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3688705/22-02 (22) 11.01.84 (46) 30.06.85. Бюл, У 24 (72) А.И.Семененко, В.И.Савченко, В.М,Павлиский, А.Л.Комарницкий, Г.А.Капась, В.Е.Яковчук, П.И.Загоровский, В.А.Ефимов и А.Б.Менакер (71) Институт проблем литья АН УССР и Киевское производственное объединение "Киевтрактордеталь" (53) 621.74..042(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 528995,. кл. B 22 D 13/00 1975.

Авторское свидетельство СССР

Р 560696, кл. В 22 D 13/00. 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 789222, кл. В 22 0 13/QQ, 1978.

„„SU„„1163913 А (54) (57) МОДИФИЦИРУЮЩИЙ ФЛЮС ДЛЯ

ЛЕГИРОВАННОГО ЧУГУНА, включающий измельченные криолит и ферросплав, отличающийся тем, что, с целью уменьшения отбела в отливках из легированного медью и хромом чугуна, флюс в качестве ферросплава содержит ферросилиций ФС 75 и дополнительно — немагнитную фракцию чугунной стружки при следующем соотношении ингредиентов, мас.Х:

Криолит 27-35

Немагнитная фракция чугунной стружки

Ферросилиций

ФС-75 Остальное

1 163973

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано преимущественно при центробежном литье заготовок из легированного чугуна в кокили, облицованные сыпучими теплоизолирующими материалами.

Цель изобретения — уменьшение отбела в отливках из легированного медью и хромом чугуна.

Отлито 6 партий по 50 отливок каждая гильз цилиндров Д-240, вес. отливки 12 кг. Чугун содержит хрома

0,4 и меди 0,5Х. Первые три партии отливались с применением известного флюса Г31 (без немагнитной фракции чугунной стружки), три последующие— с применением нового флюса, содержащего криолит, ферросилиций ФС-75 и немагнитную фракцию чугунной стружки в количествах, соответствующих средним граничным и близким граничным значениям.

Флюс дозировали на струю металла в количестве 0,5% от веса заливаемого металла, Отливка опытных заготовок производилась на 20-позиционном литейном кольцевом конвейере в формах-кокилях, футерованных сыпучими теплоизолирующими материалами (феррохромовый шлак — слой толщиной

0,7 мм и чугунная стружка с 5Х селитры — слой 1,2 мм). Дозирование жидкого чугуна производили из магнито-динамических насосов. Температура заливки металла 1350-1370 С.

Составы флюсов и результаты исследований качества опытных отливок приведены в табл. 1.

Видно, что применение известного

40 флюса приводит к браку отливок по отбелу (4-6X), в то время, как флюс, содержащий немагнитную фракцию чугунной стружки, полностью устраняет этот вид брака.

Немагнитную фракцию получают в результате измельчения чугунной стружки в шаровой мельнице до фрак-" ций 0,05-0,60 мм с последующим отделением на электромагнитном сепараторе. Перед приготовлением флюса все

его составляяицие просушивают при

120-150 С в течение 0,5 ч, затем в установленной пропорции загружают в смеситель типа СГУ-400 и переме шивают 3-5 мин. За это время криолит

55 и немагнитная фракция равномерно распределяются в объеме ферросилиция °

Приготовленный флюс загружают в специальный дозатор, обеспечивающий подачу его на струю металла при заполнении вращающейся формы сплавом. Оптимальное количество флюса колеблется в пределах 0,4-0,6Х. При вводе флюса в металл в количестве менее 0,4Х происходит неполное его модифицирование, в структуре металла наблюдается цементит в количестве

2-3Х площади шлифа, способствующий отбелу отливок.

При вводе флюса в металл в количествах более 0,6Х в структуре отливки наблюдается увеличение содержания феррита. Известно, что цементит и феррит отрицательно влияют на износостойкость и другие эксплуатационные характеристики отливок.

При дозировании на струю заливаемого металла флюс, попадая во вращающуюся форму, центробежными силами эмульгируется в металле, в результате чего увеличивается поверхность взаимодействия металла с флюсом.

Неметаллическая составляющая флюса, криолит, защищает заливаемый сплав и модификаторы от окисления, рафинирует металл от вредных примесей и неметаллических включений, а также утепляет свободную поверхность металла, создавая наиболее благоприятные условия для его .направ- ленного от наружной поверхности к внутренней затвердевания.

Ферросилиций, который входит в состав флюса, является основной модифицирующей присадкой, способствует образованию перлитной структуры литого металла.

Немагнитная фракция чугунной стружки выполняет в составе флюса роль стабилизатора структуры металла, способствует образованию структуры отливки беэ отбела и снижению термических напряжений в заготовке.

Ферромарганец, который входит в состав немагнитной фракции является легирующей добавкой, растворяется в жидком металле и измельчает металлическое зерно, способствуя повышению износостойкости изделия.

Прочие примеси, которые входят в состав немагнитной фракции, пред.ставляют собой преимущественно окислы железа, кремния, марганца и других. 1163973 элементов, входящих в состав чугуна, растворяются в жидком криолите, способствуя процессу рафинирования жидкого металла от вредных примесей и газов. 5

Количественный оптимальный состав предлагаемого флюса отработан экспериментально, результаты экспериментов с флюсами различных составов приведены в табл. 2. 10

Оптимальное количество криолита колеблется в пределах 27-35Х и зависит от его модуля. При модуле криолита 1,7 необходимо вводить его в состав флюса в количестве 27-30Х а при модуле 1,5 увеличить до 31-35Х.

При введении криолита в состав . флюса менее 27Х наблюдается повышенный угар ферросилиция, что способствует образованию отбела торцов 20 отливки,. а при введении более 35Х наблюдается офлюсование футеровки заливочных устройств, что снижает их долговечность.

Количество применяемого ферросилиция зависит от фракции его помола и колеблется в пределах 60-70Х. После измельчения ферросилиция в шаровой мельнице с помощью набора сит его устанавливают. гранулометрической состав. Предельно допуетимые размеры частиц ферросилиция 0,05-2 мм, При содержании фракции 0,05 0 1 мм более

10Х необходимо вводить в состав флюса 60-65Х ферросилиция, при со- 35 держании этой фракции 5-9Х необходимо увеличивать содержание ферросилиция до 66-70Х. При введении ферросилиция менее 60Х наблюдается увеличение содержания цементита, а при введении. 40, более 70Х наблюдается увеличение содержания феррита в структуре литого металла. Как цементит, так и фер- . рит отрицательно влияют на износо.— стойкость литых иэделий из чугуна. 45

Количество немагнитной фракции в составе флюса также зависит от гранулометрического состава ферросилиция.

При содержании фракции 0 05- 50

0,1. мм более 10Х применяют ЗХ немагнитной фракции, а при содержании

5-9 ее увеличивают до 4-5Х.

При применении немагнитной фракции в составе модифицирующего флюса 55 менее 37 наблюдается образование цементита в структуре металлической основы чугуна, а при применении более

l5X наблюдается увеличение размеров гpBAHTQBblx включений в микроструктуре чугуна. Как цементит, так и увеличение размеров графитовых включений отрицательно влияет на износостойкость литых иэделий из чугуна.

Стабильные результаты по структуре отливок и качеству готовых изделий обеспечиваются при применении немагнитной фракции чугунной стружки из чугунов марок СЧ 36 и

СЧ 40, в которых содержится ограниченное количество таких карбидообразующих легирующих элементов, как марганец и хром, которые способствуют образованию отбела заготовок.

В табл. 3 приведено влияние состава немагнитной фракции с указанием граничных и средних значений ее компонентов на качество отливок гильз цилиндров, полученных при применении модифицирующего флюса следующего состава, вес.Х: криолит 31, ферросилиций ФС-75 65, немагнитная фракция 4 (количество отливок в каждой партии 100 штук).

Из табл. 3- видно, что применение немагнитной фракции чугунной стружки с содержанием составлякщих в указанных пределах, обеспечивает получение отливок гильз цилиндров требуемой. структуры (без отбела). При содержании марганца свыше 16Х., возможно образование отбела торцов отливки. Прочие примеси, которые представляют собой в основном окислы металлов, входящих в состав стружки, значительного влияния на качество отливки не оказывают, так как они переходят во флюс при модифицировании сплава.

Граничные содержания ферросилиция, ферромарганца и углерода в немагнитной. фракции зависят от содержания этих элементов в чугунной стружке, которое определено ТУ на этот мате» риал. с

По предварительным расчетам ожидаемый экономический эффект от внедрения предложенного состава за счет снижения брака литья по отбелу и трещинам составит 2-3 рчб. на тонну годного литья.

1163973

Состав флюса, вес.%

Брак отливок по отбелу, шт

Количество отливок

Отливка известного предлагаемого

Окислы металлов 17, ферросиликохром-55, криалит-28

То же

50

То же

50. 50

Таблица

Содержание флюса, вес.%

Характер влияния флюса на структуру металла и другие показатели

Немагиитная фракция

70

Повышенная вероятность образования отбела отливок

27

Обеспечивается требуемая структура литого металла

65

35

Снижается долговечность заливочных устройств

Повышается вероятность образования отбела отливок

41

Обеспечивается требуемая структура литого металла

Криолит Ферросилиций

Криолит 27

Ферросилиций 70

Немагнитная фракция 3

Криолит 31

Ферросилиций 65

Немагнитная фракция 4

Криолит 35

Ферросилиций 60

Немагнитная.: фракция 5

Таблица 1

Отбел в отливке отсутствует

1163973

Ферросилици емаг нити р акция и

31

70

21

65

«и

30 и

Таблица 3 ниткой туру покаРр не

53 5

6,5

27 13

52,5

6,5

6,5

6,5

39,5

6,5

38 5

6 ° 5

6 ° 5

6 5

6,5

34,5 13

34 ° 5 13

34 ° 5 13

48,$

47,5

48,5 одержание флюса, вес.й

28 13

34 ° 5 13

41 13

42 13

34,5 10

34,5 13

34,5 16

34 ° 5 37

Продолжение табл. 2 актер влияния флюса на уктуру металла к другие аэатели

Снижается износостойкость изделий.Снижается износостойкость изделий

06 еспечивается требуемая структура металла

Снижается износостойкость изделий

Обеспечивается требуеиая структура металла

Повышается вероятность образования отбела отливок (4 отливки навеют отбел торца) Щ5еспечнвается требуеиая структура металла