Способ модифицирования железоуглеродистых сплавов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ И4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 22 С 33/08

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3568277/22-02 (22) 28.03.83 (46) 15.02.86. Бюл. Р 6

;(71) Институт проблем литья АН УССР (72) В.Г.Иванченко, Г.Н.Штыка, П.Т.Шах, А.В.Бородин и И.Г.Осинский (53) 669.131.6:669.046.516(088.8) ($6) Авторское свидетельство СССР

Ф 306173, кл. С 2 1 С 1/08, 1967.

Авторское свидетельство СССР

Р 986931, кл. С 21 С 1/10, 1981. (54)(57) 1. СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ

ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ, включающий загрузку на дно нагретого ковша мелкодисперсной магнийсодержа„.SU 1211325 А щей модифицирующей смеси, заливку в ковш сплава, скачивание шлака и разливку сплава, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения усвоения магния, устранения отбела в структуре чугуна и улучшения его механических свойств, на поверхность магнийсодержащей модифицирующей смеси наносят слой порошкообразного плавикового шпата толщиной 1-10 мм.

2. Способ по п.1, о т л и ч à to— . шийся тем, что время нахождения модифицирующей смеси в нагретом ковше перед заполнением его сплавом составляет не более 5 мин.

1211325

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для обработки жидкого расплава с помощью модифицирующих смесей.

Цель изобретения — повьппение усвоения магния, устранение отбела в структуре чугуна и улучшение его механических свойств.

На дно горячего ковша загружают мелкодисперсную магнийсодержащую модифицирующую смесь. Перед заполнением ковша сплавом на поверхность модифицирующей смеси наносят слой порошкообразного плавикового шпата толщиной 1-10 мм. При этом время нахождения модифицирующей смеси в горячем ковше перед заполнением его сплавом не должно превьппать 5 мин.

Техническое осуществление предлагаемого способа заключается в том, о что на дно нагретого до 800 С и выше ковша помещают мелкодисперсную магнийсодержащую модиАицирующую

«а смесь. Поверхность последней затем покрывают порошкообразным плавиковым шпатом, который не смачивается чугуном. Ковш заполняют расплавом. В связи с тем, что жидкий металл не смачивает порошкообразный плавиковый шпат, флотационная сила, возникающая на границе раздела металлматериал, удерживает смесь на поверхности этого раздела и препятствует всплыванию ее в объем чугуна.

При достижении температуры испа1 рения магния в смеси он диффундирует в объем металла, а наполнитель вместе с нанесенным плавиковим шпатом ошлаковывается и всплывает, проходя через весь объем металла, рафи нируя его. Предохраняющий слой плавикового шпата создает определенную задержку начала взаимодействия модифицирующей смеси с расплавом, способствуя тем самым увеличению слоя чугуна над магнийсодержащей модифицирующей смесью, что в свою очередь приводит к увеличению степени усвоения магния чугуном. Устранение подачи в расплав колокольних устройств или газа-носителя при инжекционной подаче модиАикатора в расплав способствует увеличению температуры заливки чугуна в форму.

Это обеспечивает получение отливок без отбела в тонких сечениях.

На изменение скорости модифицирования влияет толщина покровного слоя плавикового шпата, с увеличением которой увеличивается время за5 держки начала процесса взаимодействия чугуна со смесью. При толщине покровного слоя менее 1 мм задержки начала процесса взаимодействия не происходит. Напротив, при толщине покровного слоя более 10 мм происходит сильный пироэАфект с выбросами чугуна вследствие увеличения времени нахождения смеси в нагретом ковше. При нахождении модифицирую15 щей смеси в нагретом ковше более

5 мин, магний, находящийся в смеси, взаимодействует с кислородом воздуха, вследствие чего модифицирующая смесь тлеет и заливать чугун в

20 ковш при тлении смеси не рекомендуется, так как могут происходить интенсивные выбросы металла из ковша при заливке, Предлагаемый способ проверяют в производственных условиях. Чугун плавят в 6-тонной вагранке с двумя рядами Аурм. Температура чугуна при выпуске находится в пределах

1380-1420 С. Исходный химический

30 состав чугуна следующий,

С 3,16, Si 2,34; Мп 0,60. Р 0,08;

S 0,10. Приготовленную магнийсодержащую модифицирующую смесь помещают на дно нагретого до 800 С ковша. о

Состав модиАицирующей смеси, Е:

Магний 6

Силикокальций 15

Силикомишметалл 20

Плавиковый шлат 8

40 Чугунная стружка Остальное

Мод фицирующая смесь покрывается порошкообразным плавиковьпк шпатом.

Расход смеси 2Х от массы отрабаты45 ваемого чугуна. Время нахождениясмеси в нагретом ковше до его заполнения металлом разное. Толщина покровного слоя плавикового шпата 1-11 мм. .Модифицирование чугуна проводят в 1,5-тонном ковше. После загрузки модифицирующей смеси и нанесения покровного слоя плавикового шпата открывают летку вагранки и ковш заполняют чугуном. Визуально и с помощью секундомера замеряют время начала модифицирования и его конец.

Начало модифицирования соответствует началу видимого барботажа меТемпература чугуна пр Прнмечаваливке л нне тейиых фо с

Толщина покровного слоя пла викового

Время дифици

saws, мин

Время выдерыки смеси в

Степень усвое ння магния,г

Структура чугуна, Химсостав мод ицировяииого угуна," I

Пементит

Перлит Феррит ковше на

S 11В шпата,>в>

> воздухе, мии

4О

35 го

0,029 0,029

0,026 0,036

1 ° 5

1ЗВО г,o

2,4

70 80

80 85

80 85

75 80

45 70

20 50

1360

0,020 О 042

0,020 0,044

1360

15 з,о

1350

0,021 го зо

0,О4О

1О э,г

1320

0,025 0>032

0,030 0,016

1ЗОО

Прн заливке чугуна в ковш набив " дался сильный пировффект.

0,5

1ЗВо

Содернание осталъннк влементов в модифицированном чугуне накоднлосв в пределак, мас.X:

С 3> 14 3>20> Si 2 ° 3 2>9> 11л 0>60; P 0 >08.,Таблица 2

Содержание магния в чугуне,X

Способ модифицирования чугуна

Микроструктура чугуна

Механические свойства

Степень усвоения магния,Х.

Цементит

Перлит

Феррит

Удли- Твернение дость, д,Х HB

Прочность

Ыкг/HH2

Известный 30

0,007

180

3 254

23 80

Предлагаемый 75

0,041

65 талла парами магния, прекращение процесса соответствует прекращению барботажа металла.

Температура заливаемого чугуна, его структура после модифицирования, степень усвоения магния чугуном и время модифицирования согласно предлагаемому способу приведены в табл. 1.

Проведено сравнительное испытание двух способов модифицирования чугуна предлагаемого и известного в идентичных условиях для выявления положительного эффекта предлагаемого способа.

Согласно известному способу в нагретый ковш вводят tX смеси, состоящей из бОХ магнийсодержащей присадки и 40Х легкоплавкого флюса. В качестве флюса применяют криолит. Магнийсодержащая присадка состоит из 6Х магния марки МПФ1, 15Х силикальцня СК15; 20Х силикомишметалла ФСЗОРЗМЗОБ и 51Х чугунной стружки. Фракция смеси 0,01-2 мм.

Хорошо перемешанную модифицирующую смесь уплотняют трамбовкой до обра

211325 4 зования плотной корочки на ее поверхности. Время уплотнения смеси

30 с. Отмечалось тление (окисление) магния во время уплотнения смеси, 5 образование корочки на ее поверхности носит локальный характер. После уплотнения смеси в ковш заливают чугун, При обработке чугуна наблюда-, ется сильный пиразффект. Модифицированным согласно известному способу чугуном заливают технологические пробы для химического, микроструктурного анализов, а также для определения механических свойств.

Результаты испытаний известного и предлагаемого способов модифицирования чугуна приведены в табл,2.

Степень усвоения магния чугуном

20 согласно предлагаемому способу модифицирования железоуглеродистых сплавов более чем в три раза выше и структура чугуна получается без отбела, так как свободна от цементита. Улучшаются пластические свойства при одновременном увеличении прочностных свойств чугуна.

1, Ta блица 1