Способ модифицирования чугуна

 

Изобретение относитсяк литейному производству, а именно к способам модифицирования чугуна используемого для получения крупных отливок весом до 40 т и более. Цель изобретения - повьшение степени сфероидизации графитных включений и механических свойств чугуна. Магнием обрабатывают 55-75% всего количества металла при 1320-1340 С до обеспечения в готовом металле 0,02-0,04% магния. Остальную часть чугуна модифицируют церием при 1480-1510С до остаточного содержания 0,07-0,09% церия в металле . Последовательный ввод магния и церия в сочетании с повышенной W температурой модифицирования чугуна повышают степень сфер включений и механические свойства чугуна. 3 табл.

СО)ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5)) 4 С 21 С 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3848623/22-02 (22) 30.01. 85 (46) 23. 11. 86. Бюл. 9 43 (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. JI И. Брешнева (72) Н. А. Будагьянц, О, В. Пузырьков-Уваров, Н. П, Котешов, А, В. Вих. ров и А. А. Сирота (53) 621. 221, 8(088. 8) (56) Тимофеев В. Г, Изготовление . крупных. чугунных отливок за рубежом. — Литейное производство, )957, )) 3, с. 29-32.

Ващенко К. И., Софрони Л, Магниевый чугун. —. М.-К.: Машгиз, 1957, с. 73-29).

Башлык А. С. Чугунные прокатные валки. - М.: Металлургиздат, 1955, с. 126.

ÄÄSUÄÄ 1271884 А1 (54) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам модифицирования чугуна используемого для получения крупных отливок весом до 40 т и более, Цель изобретения - повышение степени сфероидизации графитных включений и механических свойств чугуна. Магнием обрабатывают 55-75Х всего количества металла при )320-1340 С до обеспечения в готовом металле 0,02-0,04Х магния.

Остальную часть чугуна модифицируют церием при 1480-1510 С до остаточного содержания 0,07-0,09Х церия в металле. Последовательный ввод магния а и церия в сочетании с повышенной е теияератуоой иояяфияиоояаяия чугу- (/) на повышают степень сфер включений и механические свойства чугуна, 3 табл. С

1271884

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам. модифицирования сфероидизируюшими, графитные включения модификаторами чугуна, используемо го для получения крупных отливок, например прокатных и каландравых валков весом до 40 т и,более, Цель изобретения — повышение степени сфероидизации графитовых включений и механических свойств чугуна.

Магнием обрабатывается 55-75% всего количества металла при 13201340 C до обеспечения в готовом металле 0,02-0,04% магния, остальную часть чугуна модифицируют церием при

1480-15100С до обеспечения остаточного содержания 0,07-0 09% церия н мет а де, Темг ература мадифицирования магнием находится в пределах 1320! 340 C. Этой температуре саответстгует получение максимальных механических свойств чугуна, показателя ка.ества и фактора формы графита

<-п,лавки 6-8, табл. 1), которые значительна выше получаемых при применении известйаго способа, Нижний предел этой температуры (1320 С) обусловлен необходимостью обеспечения требуемого уровня механических свойств и низкой вязкости чу>упа, способствующей удалению в шлак продуктов десульфурации магнием. С понижением температуры ниже

1320"-С, ухудшается форма графиткых сфераидов и повышается степень аномальности перлита, чта IIpHBopHT к снижению прочности (плавки 9-10).

Верхний предел температуры мадифицираваннаro магнием чугуна (1340 С) обусловлен тем, что при более высоких температурах усиливается процесс испарения магния и снижается степень десульфурации. Эта приводит к ухудшению формы графита, появлению цементита в медленно охлаждающихся частях отливки, и, как следствие, к снижению механических свойств и ухудшению критерия качества АК (плавки 14-15).

Оптимальная температура обработки чугуна церн ем находится в пр еделах

1480-1510 С и обеспечивает максималь ные механические свойства чугуна (плавки 18-20), Нижний предел этой температуры (1480 С) обусловлен необходимой степенью повышения температуры металла перед заливкой, эффективностью восстановления церием сульфидов магния и обеспечения тем самым повышения механических свойств.

С понижением температуры ниже 1480 С

1 в чугуне возрастает количество газов, главным образом кислорода и снижается восстановительная способность церия, что приводит к увеличе10 нию его расхода и снижению механических свойств чугуна (плавки 16-17).

Верхний предел температуры (1510 С) обусловлен необходимостью предотвращения его интенсивноro испарения, что является причиной снижения механических свойств (плавки 21-22).

Оптимальным количеством чугуна, обрабатываемого магнием, является

55-75% от его общего количества, 20 При этом обеспечивается максимальный уровень механических свойств (плавки 20-22). Верхний предел (75X) обусловлен необходимым уровнем повышения температуры чугуна перед заливкой.

25 Увеличение количества чугуна, обработанного магнием, свыше 75% приводит к уменьшению температуры чугуна перед заливкой, понижению механических свойств и уменьшению критерия

З0 качества АК (плавки 23-24). Нижний предел количества чугуна обработанного магнием cáóñëîâëåí необходимостью предотвращения интенсивного испарения магния после смешивания чугунов и возрастания склонности чугуна к отбелу. Уменьшение количества чугуна, обработанного магнием, ниже

55% от общей массы металла вызывает увеличение испарения магния, снижение механических свойств и ухудшение критерия качества (плавки 23-24).

Магний и церий обеспечивают сфераидизацию графитных включений только в узких пределах их остаточного содержания в чугуне, Остаточное содержание магния, необходимое для получения шаровидного графита с высоким фактором формы, находится в пределах 0,02-0,04%. При таком содержании магния максимальный уровень механических свойств обеспечивается при содержании церия 0,070,09% (плавки 3-5 и 10-12, табл. 2).

Нижний предел остаточного содержания магния в чугуне (0,02X) абосно" ван тем, чта при более низком его содержании в структуре чугуна появляется вермикулярный и пластинчатый

127! 884 4 обрабатывается церием. Расход церия составляет 4,7 кг на 1 т электропечного чугуна. После 10-минутной выдержки с поверхности металла удаляют о- шлак, При смешивании обработанного магнием чугуна с чугуноцериевой лигатурой получают расплав, имеющий непосредственно перед заливкой тем) пературу 1330 С. Остаточное содержа-! р ние магния в металле 0,0ЭХ, церия—

0,07Х, Графит в сердцевине и шейках имеет шаровидную форму, фактор формы 0,81, Результаты механических испытаний отливок сведены в табл. 3 и показывают, что предел прочности на изгиб чугуна сердцевины валков, полученных по предлагаемому способу, повышает аналогичный показатель валков, изготовленных по известному способу, на 36-41Х. Учитывая это, эксплуатационная стойкость валков исполнения

СШХН, от тнтых по предлагаемому спосо25 бу выше стойкости валков, изготовленных по известному способу, не менее, чем на 25Х, графит, что я вля ется причиной снижения механических свойств (плавки

1-2), верхний предел (0,04X) - тем, что дальнейшее повышение остаточног содержания приводит к перемодифицир ванию чугуна, ухудшению фактора фор мы графита и снижению механических свойств (плавки 6-7). Нижний предел остаточного содержания церия (0,07Х обусловлен его количеством, необходимым для вытеснения магния иэ его сульфидов и связывания элементов— демодификаторов, так как нри более низком его содержании снижается степень сфероидизации графита и уменьшается прочность чугуна (плавки 89). Верхний предел (0,09X) обосновывается, тем, что при дальнейшем повышении его остаточного содержания графитные включения приобретают звездообразную форму, а в структуре метаплической матрицы возрастает количество цементита, что является причиной снижения механических свойств (плавки 13-14).

Пример. Для получения отливок валков исполнения СШХН в пламенной печи выплавляют 30 т чугуна следующего состава,X: С 3,0; Si 1,5;

Мп 0181 Ct Ою3; N1 1ю5; S Ое05; 3g

P 0,20. Чугун перегревают до 1400 С и выпускают в ковш. Обработку чугуна магнием проводят в камере для модифицирования при 1340 С, Расход магния 0,8 кг на 1 т металла. Моди35 фицированный магнием чугун выдерживают 10 мин для обеспечения включения сульфидов и оксидов магния на поверхность металла, после чего скачиваютшлак. Одновременно в электроду40 говой печи ДСП-6 выплавляют 8 т чугуна аналогичного состава для приготовления жидкой чугуноцериевой лигатуры. Металл сливается в ковш и при 1500 С

Ф о р м у л а изобретения

Способ модифицировання чугуна, включающий обработку части чугуна магнием, скачивание шлака и последующее смешивание с оставшимся чугуном, отличающий с я тем, что, с целью повышения степени сфероидизации графитных включений и механических свойств, магнием обрабатывают 55-75Х метапла при 1320-1340 С до обеспечения в готовом металле

0,02-0,04 мас.Х магния, а оставшийся чугун модифицируют церием при !

480-1590 С до обеспечения 0,070,09 мас.Х церия.

Ь

Таблица 1

1271884

Предел лрочности чугуна

ay««sгнбе, кг/мы

Фактор формы графита емпература обаботкн

Ввтичн на добавки цернево лигатуры мас,l каза ель чест

Степе« усвоен« церна, 2 емпеатура чугуна осле иейи» аиия, С церием угу«а ндук нонной плавки, С

1294 .!

290 . 62,2

1298 61,3

2 1305

3 1320

1303

59,8

4 1250, 65, 1

5 1300 . 60 6

1495

1495

1495

54,0 б 1320

7 1330

8 1340

49,9 б,81

46,2 1495

0,40

83,0

38,2

0,38 0,62 78,4

0,35 0,57 68,8

1495

10 1400 34,6 1495

Ое74 78еб

49,9

11 1330

0,41!

2 1330 49,9 1440

0,41 О ° 79 80 ° 7

0,42 0,84 86, 0

0,42 0,85 86,3

0,41 0,82 8317

1480

13 1330 49,9

49,9

14 1330

15 IЭЭО

16 . 1330

1495

49,9

1510

67,6 1351 35

80,4

1540

49,9

0,41 0,79

0,39 0,59

0 38 0,62

49, В 1368 35

7I 3 1288 5

7! 3 1297 !О

49,9

I7 1330

1580

71,2

76 ° 4

I8 1330

49,9 1495

19, 1ЭЗО. 49,9

0,40 0,74 78,4

1495

2О 1330 49,9

21 1330 49,9

1495, 71, 3 322 25

0,41

0,82 85.,0

0,85 86 3

7I 3 1337 ÇS

71,3 1352 45

7l 3 1362 50

71 3 1385 60

1495

0,42

22 1330

23 1330

24 1330

041 082 85 I

0136 О ° 59 80 ° 2.

0 30 0 56 64,4

49,9

1495!

495

49,9

49,9!

495

П р и и е ч а и и е. Плавки 1-3 проводят по известному способу; плавки 6-8, 13-15 н 20-22 - по предлагаенону способу. Температура чугуна после сне«иван«я приведена с учетом тепловых потерь в процессе нодифицироваиия, 7 l, 3 1288 35

7 I, Э 1318. 35

71,3 1331 35

7I 3 1338 35

71,3 1344 35

71 Э 1357 ÇS

71,3 1383 35

45,2 1305 35

62,1 1319 35

70,2 1333 35

71,3 !338 35

69,7 1343 35

0,33 0,52 60,3

О,ЭЭ О 54 6! 2

0,32 0,50 58,6

0,40 О ° 60 75 ° 4

0,41 0,79 80,7

0 41 84 5

0,42 0,85 86;3

1271884

Таблица 2,Темпера;

: тура чугуна, обрабо: танного

:!!8, С

Содер жание

Предел прочности

Фактор формы графита

Температура чугуноцериевой лиСодержание

Плавка остаточного остаточног чугуна при изгибе, кг/мм церия, мас,Ж магния, мас.X гатуры, С

74,8

0,59

1495

0,005 1330 0,08

0,78

79,5

f495

1330 О) 08

1330 О, 08

1330 0,08

1330 0,08

1330 0,08

1330 0,08

133Î 0,03

1330 0,06

1330 0,07

1330 0,08

1330 0,09

1330 0,10

1330 ОЙ!2

0,01

84,1

0,82

1495

0,02

86,3

0 85

1495

0,03

0,84

85,1

1495

0,04

0,84

82,0

1495

0,05

0,06

80,6

0,83

1495

0,74

78,2

1495

0,03

80,4

0,79

1495

0,03

84,8

0,81

1495

0,03

86,3

0 85

1495. 0,03

0,84

85,3

1495!

0,03

83,0

0,84

1495

0i03!

82,5

0,83

1495

0,03

П р и и е ч а н и е. Плавки 3-5 и 10-12 проводят по предлагаемому способу, Таблица 3 т

Степень

Темпер тура о работк чугуна. магнием с

Предел прочности чу-.. гуна при мз 6Å> кгlмм +

Степен усвоен церия, Х

Величи на добавки церневой ли гатуры

Показа

Темпера тура об работки церием чугуна индукци оиной плавки, С

Плавка емпераура чугуна актор формы рафнта усвоения магния, 2 тель качает сле енивая, «с

1305 61 ° 3 0 33 0,34 61,2

1320. 54,0 1480 70,2 3 10 25 0»82 0,41 84 0 о

1271884

Продолжение табл.3

; Плевка

Фактор формы графита

Степень усвоения церне, Т

Покаватель качества

Степень усвоению магния Й

1330 49,9 1493 71 ° 3 1333 33 0>83 0,4Й М,З

1340 46,3 1310 69 0 1367 .43 0,11 Ое40 83 6

П р и и е ч а н н е, Йлавку 1 проводит по известному способу1 плавни 2«4 ао аредпагаеиоиу, Температура чугуна после емениваинн приведена е учетои тепловмк потерь в процессе иодифнцнров анин.

Редактор Н, Яцола Техред А.Кравчук Корректор М, Максимииинец

Заказ 6309/25 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Температура обработки чугуна магнием, ас

Темпе тура работ церне чугун инд ук онной плавни с

Температура чугуна посла смениванил, 4Q

Величи на добавки церне" вой лн гатуры, Х

Предел прочно" сти чугуна арн нв» гнба ° хг/им