Способ получения чугуна с вермикулярным графитом

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА С ВБРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ, включающий ввод в жидкий металл присадок, содержащих титан и магний, отли1СЕГОЮЗЙА iJ.VJhJi 13 ifi ТЕХНИЧеСКАЙ чающийся тем, что, с целью , .упрощения технологического процесса и повышения стабильности получения . чугуна с вермикулярным графитом (не менее 85%) при сохранении высоких литейных и физико-механических свойств, присадки, содержащие титан, вводят непосредственно в плавильный агрегат, доводят содержание титана в исходном чугуне до 0,07-0,17%, а в ковше чугун обрабатывают TOJKKO присадками, содержащими магний, до получения остаточного содержания магния в чугуне в пределах 0,0110 ,0292 при отношении содержания титана к магнию в чугуне более 4.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) Ш) др, С 21 С 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3691222/22-02 (22) 13.03.84

: (46) 30.12.85. Бюл. У 48 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) Н.Г. Руденко, В.И. Литовка, Н.И. Бех, В.П. Абросимов, Н.П. Лыков, В.Я. Петрунько и Э.Н. Корниенко (53) 621.745.34(088.8) (56) Патент США В 4227924, кл. 75/130, (С 22 С 33/08), 1980.

° Патент CPP В 71368) кл. С 21 С 1/08, 1980. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА С

ВЕРМИКУЛЯРНЬМ ГРАФИТОМ, включающий ввод в жидкий металл присадок, содержащих титан и магний, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения технологического процесса и повышения стабильности получения чугуна с вермикулярным графитом (не менее 857) при сохранении высоких литейных и физико-механических свойств, присадки, содержащие титан, вводят непосредственно в плавильный агрегат, доводят содержание титана в исходном чугуне до 0,07-0,17Х а в ковше чугун обрабатывают только присадками, содержащими магний, до получения остаточного содержания магния в чугуне в пределах 0,01!0,029Х прн отношении содержания титана к магнию в чугуне более 4 °

f 12

Изобретение относится к литейному производству и может быть использова но при изготовлении отливок из высо" копрочного чугуна с.вермикулярным графитом в машиностроительной и металлургической промышленности.

Цель изобретения — упрощение технологического процесса и повышение стабильности получения чугуна с вермикулярным графитом (не менее 85X) при сохранении высоких литейных и физико-механических свойств.

В предложенном способе получения чугуна с вермикулярным графитом ти" тан вводят непосредственно в плавильный агрегат до содержания его в исходном чугуне Q,07-0,17Х, а в ковше чугун обрабатывают только магний-, содержащим модификатором до получения остаточного содержания маг,ния в чугуне в пределах, 0,0110,029 при отношении содержания титана к содержанию магния более 4.

Ввод демодифицирующих компонентов (титана) в плавильный агрегат производится в процессе выплавки или доводки исходного чугуна по составу и, таким образом, не влияет на длительность процесса плавки. Количество титана в сплаве во время его выдержки в печи при заданной температуре практически не изменяется.

Поэтому содержание титана в течение разливки всей массы металла, находящегося в печи плавильном агрегате), по формам будет постоянным, что важно для стабильного процесса получения чугуна с вермикулярным графитом в условиях массового конвейерного) производства литья.

Ввод демодифицирующего компонента (титана) в необходимом количестве в исходный чугун исключает случайные отклонения его содержания от оптимального вследствие разного усвоения при ковшевом модифицировании, исключает необходимость постоянного контроля количества титана в чугуне по ходу заливки форм и тем самым упрощает и стабилизирует процесс получения вермикулярного графита в чугуне.

Нижний предел по содержанию титана в исходном чугуне (0,07 мас.X) обусловлен тем, что при меньших содержаниях титана не проявляются

его демодифицирующие свойства и в структуре чугуна после обработки

Указывать верхний предел отношения содержания титана к магнию является излишним, поскольку главным условием, определяющим стабильное получение компактной формы графита в чугуне, является большее не менее чем в 4 раза содержание титана по сравнению с остаточным содержанием магния, при условии, что содержание каждого из этих элементов находится в пределах (магния

0,011-0,029Х и титана 0,07-0,17X)

Предложенный способ получения чугуна с вермикулярным графитом апробирован опытными плавками, проведенными вусловиях литейногоэавода.

01318

его лигатурами преобладают включения шаровидного графита, Верхний предел (0,17 мас.X ) обусловлен тем, что при больших концентрациях титана в структуре чугуна резко возрастает количество нитридов и карбонитридов титана, свободно распола-, гающихся как в металлической основе, так и в графитных включениях.

10 Это, в свою очередь, связано с образованием аустенито-графитной эвтектики и в конечном итоге с ухудшением физико-механических свойств чугуна. !

5 Нижний предел концентрации маг-. ния в чугуне (0,011X) обусловлен тем, что при меньших содержаниях магния в структуре чугуна преобладает междендритно-точечный графит.

20 Чугун с такой формой графита имеет механические свойства значительно хуже, чем самая малопрочная марка чугуна с пластинчатым графитом.

При содержании магния в чугуне боль25 ше 0,0293 (верхний предел) в структуре чугуна преобладает шаровидный графит. Это также нежелательно, так как повышенное количество шаровидного графита сопровождается увеЗ0 личением укладки, уменьшением размерной точности отливок, затруднениями при их обрубке и т.д.

Отношение концентрации титана к концентрации магния в чугуне должно

35 быть больше 4 потому,что иначе нарушаются условия концентрационного соответствия на границе роста графитных включений, способствующего образованию вермикулярного графита (при отношении Т kg(4 в структуре чугуна преобладает шаровидный графит) .

42$

1 Ь вове 0,06

З -"- 0,10

O,OI8 0,06 3,3 40 55. з,з зоо

2,2 185

S,O

0016 010 63 10 90

420.

З,З

480 . 3,3 203 5,2

Э -"- 0 05

ОOI7 005 30 45

4 b sees 0,13

0,OI1 0,122 1,0 5

3,0

415

2,2 190 ! ° 9 185

Ое015 Ое! 21 8еО См.

5 "- 012

95 . 5

40S

2 8.405 - 2,0 195 2,9

8 -"- O,lã

0,0!6 О,!20 1,$ сл . 9$

Ъ -" 0,05

480

0,021 0,0$2,4 50 $0

3,4 203

5,4

Иэ табл. 1 составленной по ре-, зультатам опытов в производствен" ных условиях, видно, что при вводе ферротитана в ковш (опыты 1-3) его усвоение йепостоянно, поэтому остаточное содержание титана в чугуне находится в пределах 0,05-0,107.; в результате структура и свойства чугуна в этих опытах нестабильны. Такое же количество ферротитана, введенное в печь, усвоилось значительно лучше, а содержание титана в чугуне и свойства металла получены практически одинаковые (опыты 4-6).

Опыты 7-15 проведены с целью обоснования пределов содержания в чугуне магния, титана и нх отношения.

В опытах 7 и 8 занижено содержание титана (0,05-0,067 ), поэтому в структуре чугуна 7 повышенное количество шаровидного графита (50X), высокая прочность и относительно.выСокая объемная усадка, а в чугуне

8 где, кроме того магния менее

0,0))Й, вермикулярного графита также менее 85Х.

В чугуне по опыту 9 завышено остаточное содержание магния, поэтому оМ"имеет высокую как прочность, так и усадку. опыт 15 проведен с целью обоснования отрицательной роли завышенного содержания в чугуне титана. Видно, что при 0,2053 титана, даже при сохранении содержания магния в предлагаемых пределах (0,022X) и отношения титана к магнию более 4, чугун становится хрупким удлинение составляет 0,57, т.е.

I понижается в 3-4 раза) и твердым (твердость на 40-50 ед. НВ больше, чем при предлагаемых пределах).

Во всех опытах ()-15) чугун перед выпуском из печи в ковш емкос201318 4 тью 2,2 т имел температуру 1500 +

+15 С. Из полученного чугуна с вер-, микулярньз! графитом отливали блоки цилиндров и картера перемены передач грузового автомобиля, имеющие переменную толщину стенок от 5 до

20 мм, а также стандартные клинья с толщиной в зоне вырезки образцов для определения механических свойств

)p равной 20 мм. Температура заливки форм в опытах 4-)5 составляла

)4)0+)0 С, а в опытах 1-.3 1350 С.

Свойства чугуна с вермикулярным графитом, полученные на образцах, 15 вырезанных из относительно толстостенных заготовок (20 мм) примерно одинаковые во всех опытах (4-.)5) .

Однако по известной технологии (опыты 1-3) трудно получйть годные тон20 костенные отливки..йй-за низкой температуры заливки большая часть (8OX) корпусных отливок была забракована по неслитинам:н спаям, 25 Предложенный способ получения чугуна с вермикулярным графитом позволяет получать годньге литые заготовки высоконагруженных .корпусных деталей с переменным .Сечением (на30 пример, блок цилиндров, картер перемены передач, картер дифференциала передач и др.). В связи с тем, что физико-механические свойства чугуна с вермикулярнйи графитом

3g в 1,7-2,5 раза выше, чем: у легированного чугуна с пластинчатым графитом надежность, и долговечность деталей и узлов возрастает в I 51,7 раза.

4р В Результате внедрения предложенного способа ожидаемый экономичес-. кий эффект составляет от 10 до

15 руб. за тонну годного литья.

1201318

Продолжение таблицы ама свойъаюааб усадьба чугуев,г

Таар» дюсгв, Od

6,2

8 -- O,OO . 0,010

0,06, 6,0 10 75 15

40S

0,026 О,los 4,0 1S OS

435

0,160

0,029 О, lbt 5,6 10 90

420

13 . " 0,169 0,020 О, 170 Ь,5 lo 90

42s г,г 190 Э.г

14 « » О, I 70

l S ™ O,2OS

0,02Ь 0,120 4,3 Is 85

0,022 0,208 9,0 Сл. 95

430

2 4 190 Э,Ь

0,5 23$ 2,9

Сл. 40S

Ь олмеад 1-6 рбскод фаррогпеааб марал 0П130 одллаковмй, a ° олмгак 7-15 равлмчлмй.

Чууул Садарбме таваа, г ЛО маССа7 уГЛЕред 3,42-3,85; Сара 0,012-0,017; арелпй 2,382,701 юеаргалац 0,31- 0,481 крам 0,05-O,121 аааапа 0,16-0,221 мадо 097-0,26.

Составитель К. Сорокин

Редакто М. Н р . едолуженко Техред А.Кикемезей Корректор И. Эрдейи

Заказ 7962/23 Тираж 552

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

9 -"- O,09

10 -"- O.O7 и O a O.10О

0,034 0,09 2,6 60 40 - 490

О О!1 О 07 6 4 5 85 IO 410

1 ° S 185 3 7

Э,В 2OS S,3

1,8 1ВО 3.4

2 0 195 3 7

2,1 190 3,3