Комплексная добавка и способ ее получения

 

1. Комплексная добавка для о6- - работки железоуглеродистых сплавов, включающая кремнийсодержащую составлянмцую, активный наполнитель и жидкое стекло, отличающаяся тем, что, что, с целью повьппения эффективности действия добавки и возможности получения комплексной добавки с заданными свойствами и конфигурацией, она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%; Кремнийсодержащая составляющая15-79 ,9 Активный наполнитель 0,1-65 Жидкое стекло 20-60 2, Способ получения комплексной добавки для обработки железоуглеродистых сплавов, включающий размол, смешивание компонентов, ввод жидкого стекла и формообразование, о тличающийся, тем, что, с целью обеспечения возможности получения комплексной добавки с заданными свойствами, жидкое стекло вводят в смесь при перемешивании до равномерного тестообразного состояния , а формообразование осуществляют в плотно закрытой форме, конструкция которой обуславливает форму, а масса тестообразной комплексной добавки и объем формы - ее плотность . с W

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

535 А I (19) (И) @11 4 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А ВТОРСНОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3790629/22-02 (22) 25.06.84 (46) 07.07.86. Бюл. № 25 (71) Горьковский автомобильный завод и Горьковский политехнический институт им. А.А.Жданова (72) А.А.Рыжиков, А.А.Колпаков, Л.А.Онгаро, В.Б.Фишер, Б.В.Глушков и И.В. Красильников (53) 669 ° 054 (088.8) (56) Рысс М.А. и др. Пути получения комплексных модификаторов с Mg, К,,Ca, Li V, Те. — РЖ Технология машиностроения, 1970, № 3, реф. 3 Г138, Авторское свидетельство СССР

¹ 655741, кл. С 22 С, 35/00, 1976. (54) КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА И СПОСОБ

ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ (57) 1. Комплексная добавка для об.работки железоуглеродистых сплавов, включающая кремнийсодержащую составляющую, активный наполнитель и жидкое стекло, отличающаяся тем, что, что, с целью повышения эффективности действия добавки и возможности получения комплексной добавки с заданными свойствами и конфигурацией, она. содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Х:

Кремнийсодержащая составляющая 15-79,9

Активный наполнитель О, 1-65

Жидкое стекло 20-60

2. Способ получения комплексной добавки для обработки железоуглеродистых сплавов, включающий размол, смешивание компонентов, ввод жидкого стекла и формообразование, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения возможности получения комплексной добавки с заданными свойствами, жидкое стекло вводят в смесь при перемешивании до равномерного тестообразного состояния, а формообразование осуществляют в плотно закрытой форме, конструкция которой обуславливает форму, а масса тестообразной комплексной добавки и объем формы — ее плотность.! 12425

Изобретение относится к металлургии литейного производства, в част— ности к составам и способам получения комплексных добавок для рафинирования, модифицирования и легирования железоуглеродистых сплавов.

Цель изобретения — повышение эффективности действия добавки и возможности получения комплексной добавки с заданными свойствами и конфигурацией.

Предлагаемая комплексная добавка включает кремнийсодержащую составI ляющую, наполнитель и жидкое стекло и содержит компоненты в следующем с оот ношении, мас. %:

Кремнийсодержащая составляющая 15-79, 9

Активный наполнитель О, 1-65

Жидкое стекло 20-60

Способ получения комплексной добавки (КД) включает операции размола, смешивания, ввода жидкого стекла непрерывно небольшими дозами до тесто— образного состояния в количестве

20-60 мас.%, выдачу по формам, выдержку для протекания экзотермической реакции с увеличением обЪема и от— верждения.

Таким образом, из известного способа исключается операция брикетирования. за счет прохождения экзотермической реакции отверждения между кремнийсодержащей составляющей и жидким стеклом, каждый из которых не только не оказывает отрицательного действия на металл, но и улучшает его свойства. В результате реакции увеличивается объем КД, и она заполняет. весь объем формы заданной конфигурации, определяющей впоследствии геометрию КД.

КД можно получить самой разнообразной конфигурации и с различной плотностью. Причем плотность регулируется первоначально выданной массой замеса в форму определенного объема.

Предлагаемую комплексную цобавку готовят смешиванием сухих компонентов в необходимом количестве. Ищкое стекло добавляют постепенно до тестообразного состояния. После этого готовую смесь помещают в форму, где она затвердевает в течение 12-40 мин (без нагрева) и 5-20 мин (с .подогревом). Это время зависит от выбранного активного наполнителя, его ха35 рактеристик и соотношения с жидким стеклом ..

Для получения КД готовят пять смесей ингредиентов, содержащих кремнийсодержащую составляющую (ФС75) фракцией до 0,5 мм, в качестве активного наполнителя — электродный бой и углекислый барий (ВаСО ) в постоянном соотношении 2:1, как и, в известной комплексной добавке.

Каждую смесь готовят отдельно в металлических емкостях. Сначала перемешивают сухие компоненты в течение 3 мин. Затем к ним небольшими дозами до тестообразного состояния добавляют жидкое стекло, все перемешивают и выЧают по формам, определяющим впоследствии конфигурацию КД и ее плотность.

Формы после заполнения их КД плотно закрывают. Между кремнийсодержащей составляющей их жидким стеклом происходит экзотермическая реакция с заполнением всего объема формы и последующим отверждением.

Для более быстрого протекания экзотермической реакции возможен нагрев формы до 60-500 С.

В табл. 1 приведены данные о влиянии количества жидкого стекла на время прохождения зкзотермической реакции отверждения с подогревом и без него.

Данные, подтверждающие положительное влияние предлагаемой комплексной добавки на свойства обработанного ею металла по сравнению с известной, приведены в табл. 2.

Из табл. 2 следует, что наиболее оптимальное количество жидкого стекла находится в пределах 20 —

60 мас.7., введение в состав КД жидкого стекла в количестве более

20 мас.% повышает свойства сплавов без увеличения их твердости. Количество жидкого стекла обуславливается временем протекания экзотермической реакции отверждения и зависит от физико-механических свойств кремнийсодержащей составляющей и наполнителя, т.е. от их способности усваивать то или иное количество жидкого стекла в зависимости от их дисперсности, смачиваемости, химической природы частиц и т.д.

При введении жидкого стекла менее

20 мас.7. не происходит полного смачивания сухой составляющей КД и затвер124?535 девший модификатор после прохождения экзотермической реакции не однороден по составу и часть его рассыпается и пылит.

При введении жидкого стекла более

60 мас.7. время протекания экзотермической реакции отверждения увеличивается в 2,5-3 раза, интенсивность реакции снижается.

Применение комплексных добавок с предлагаемым количеством жидкого стекла повышает рафинирующую и модифицирующую способность КД, т.е. уменьшается количество неметаллических включений и увеличиваются прочностные характеристики обрабатываемого КД сплава.

Для подтверждения рафинирующего влияния предлагаемой КД проводят экс— перимент, согласно которому в графитовые формы в виде усеченного конуса с основаниями диаметром 20 и 35 мм высотой 70 мм заливают пробы для определения неметаллических .включений чугуном химического состава, мас.7:

С 3,77; Si 2,3 1; Nn 0,4 1; S 0,022;

Р 0,18; Mg 0,049.

15

30 жидкой массой КД, при ограниченном . рабочем объеме за счет прохождения экзотермической реакции с увеличением

35 объема можно получить разх,ичную (заданную) плотность КД в твердом состоянии. Из табл. 4 также видно, что время отверждения не зависит от первоначального объема заполне40 ния формы жидкой массой КД.

При использовании предлагаемой КД и способа ее получения по сравнению с известными КД и способами их получения обеспечивается простота про45 изводства КД практически любого химического состава (в зависимости от требований), малоотходность производства, так как возможно использование в качестве исходных материалов отходов металлургической промышленности (пылевидные фракции, ферросплавы, порошки, пыль различных металлов и сплавов, отходы абразивного производства и т.д.), не требуется введение в состав КД специальных отвердителей, введение увеличенного количества жидкого стекла повышает эффект.модифицирования КД за счет

Дополнительно в песчаную форму за.ливают стандартные заготовки, из которых вырезают образцы для механических испытаний. Для сравнения заливают пробы: без промежуточной обработки; с промежуточной обработкой в ковше КД следующего состава, мас.7:

Кремнийсодержащий компонент ФС75 30-40

Активный наполнитель: силикокальций СК30 15 — 25

РЗМ 10-15 соли бария До 30 магний металлический До 10 плавиковый шпат До 20

Жидкое стекло согласно известной КД 7

С промежуточной обработкой в ковше предлагаемой КД аналогичного состава с 40 мас.X жидкого стекла.

Пробы для анализа неметаллических включений режут по вертикальной плоскости, проходящей через ось конуса.

Металлографическое исследование по плоскости разреза позволяет установить, что применение КД с 40 мас.7 жидкого стекла снижает как размеры неметаллических включений, так и их количество, тем самым увеличивает прочность и пластичность обрабатываемого чугуна (табл. 3).

Для получения КД с различной плотнотью, в металлическую емкость засыпают предварительно размолотые сухие составляющие (ферросилиций ФС75

32,5 мас.7) электродный бой и углекислый барий в соотношении 2:1 (соответственно 27,5 мас.Ж). Затем к ним при перемешивании непрерывно добавляют жидкое стекло (40 мас. ), до полного смачивания сухих составляющих.

Однородную тестообразную массу выдают по формам, определяющим при отверждении конфигурацию КД и ее плотность.

Формы плотно закрывают.

Формы имеют разнообразную конфигурацию (полый цилиндр, пластина, куб) и заполняются приготовленной массой на 1/4, 1/2, 2/3, 9/10 объема соответственно. Чем меньше вводят массы по объему, тем меньше плотность КД.

После заполнения форм между кремнийсодержащей составляющей и жидким стеклом протекает экзотермическая реакция отверждения с заполнением всего объема формы, так как формы плотно закрыты.

Полученные данные сведены в табл. 4.

Из табл. 4 видно, что, изменяя первоначальный объем заполнения формы

1242535 рафинирующего и модифицирующего действия соединений натрия и калия, улучшается заполняемость формы. Кроме того, снижаются трудо- и энергозатраты, исключается дорогостоящее специальное оборудование, а также обеспечивается возможность получения КД

Активный

Кремнийсодер- Время протекания экэотермижащая состав- ческой реакции (отверждение) ля ющая (ФС 7 5), мин мас.%

Предлагаемая КД

Количес тво наполни" жидкого стекла в КД, мас.%

Без подогрева Подогрев

150 С

10

20

0,1

79,9

27,5

32,5

32

25

18

70

62

20

24

Таблиц

Механические свойства обработанного комплексными добавками чугуна

Твердость, НВ, по сечениям, мм

Предел прочности

40 20 10 при растяжении, NIIa

Известная 436 222

217

229

255

269

Предлагаемая

1 439 234

217

229

255

269

456 247

517 273

476 249

447 238

467 254

229

217

241

255

217

229

241

255

217

229

241

255

217

229

241

255

255

217

220

241

П р и м е ч а н и е. Обрабатываемый серый чугун имеет следующий химический состав, Mac.%: С 2 91; Si 1,51; Мп 0 86; S 0 02;

P 0,022; Cr 0,11; Ni 0,01.

Предел прочности при изгибе, MIa тель (электродный бой, ВаСО 2: 1) мас.% в любом виде, т.е. практически любой геометрии, в зависимости от того, где она используется (модифицирование на струе, в ковше, в форме и т.д.), и не только на специализированных предприятиях, но и в условиях потребителей.

Таблица1

1242535

Таблица3

Вариант Количество неметаллиКоличество неметаллисвойства чугуна ческих включений, 7 по плоческих

i включений, абс. 7,, щади

0,310

0,267

100

До 6

483

4,0

88,6

До 4

497

5,1

73,5

I II 0,228

536

6,4

До 3

Таблица4

Плотность КД, г/ M3

Время отверждения КД, мин,Без подогрева Подогрев 150 С

1/4

100

0,315

0,606

1/2

100

100

0,710

2/3

15

9/10

100

1, 18

15

П р и м е ч а н и е ° Берут КД 3 по табл. 1

Составитель К.Сорокин

Редактор В.Петраш Техред М.Ходанич Корректор T.Êoëá

Заказ 3670/27 Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Первоначальный Объем заполнеобъем заполне- ния после ния формы пр охожде ния реакции, У, Размеры Механические не мет алли ческих Предел прочвключений,;ности при

1 мм, растяжении, !

МПа

О тносительное, удлине ние, Ж

1 !