Способ подготовки модификатора для модифицирования высокопрочного чугуна в литейной форме

 

Изобретение относится к литейно му производству, в частности к получению высокопрочного чугуна с шаровидной формой графита путем модифицирования в литейной форме. Цель изобретения - стабилизация процесса модифицирования и по ьшгение пластических свойств чугуна. Для этого зерна модификатора подогревают до 60-150 С, а покрытие наносят толщиной 0,05-0,6 от диаметра зерна из зерен модификатора размером 0,1 0 ,5 мм с содержанием органического связующего с температурой деструкции 280-620°С. В результате повышаются и вьфавниваются прочностные и пластические свойства чугуна в ота $ ливках. 1 табл. сл с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„, 80„„127321 1 (5р 4 В 22 D 27/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3945979/22-02 (22) 02.07.85 (46) 30. 11.86. Бюл. № 44 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) В.Г.Горенко, О.Й.Шинский, Л.П.Вишнякова, Б.О.Черняк, Н.В.Манойло и Ю.П.Щитков (53) 621.746.58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 176595, кл. С 21 С 1/00, 1964.

Авторское свидетельство СССР

¹ 777064, кл. С 21 С 1/00, 1974 ° (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МОДИФИКАТОРА

ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО

ЧУГУНА В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ (57) Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению высокопрочного чугуна с шаровидной формой графита путем модифицирования в литейной форме. Цель изобретения — стабилизация процесса модифицирования и повышение пластических свойств чугуна. Для этого зерна модификатора подогревают до о

60-150 С, а покрытие наносят толщиной 0,05-0,6 от диаметра зерна из зерен модификатора размером 0,1

0,5 мм с содержанием органического связующего с температурой деструкции 280-620 С. В результате повышаются и выравниваются прочностные и пластические свойства чугуна в отливках. 1 табл.

73211

4 12

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению высокопрочного чугуна с шаровидной формой графита путем модифицирования в литейной форме.

Цель изобретения — стабилизация процесса модифицирования и повышение пластических свойств чугуна.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1. В лопастный смеситель загружают подогретые до 60 С зерна модификатора со средним диаметром 1 мм. В процессе перемешивания постепенно добавляют 4%.-ный спиртовый раствор поливинилбутираля (температура деструкции 280 С).

Перемешивают в течение 1,5-2,0 мин и добавляют пылевидную фракцию, которая плакирует зерна модификатора.

После этого через разгрузочное окно производится выдача модификатора.

Пример 2. В лопастный смеситель загружают подогретые до 100 С зерна модификатора средним размером зерен 3 мм, перемешивают их в течение 1,5-2,0 мин в процессе перемешивания постепенно добавляют 5Х-ный раствор смолы СФЖ 309 (температура деструкции 500 С) и подают пылевидную фракцию, которая плакирует зерна модификатора. Через разгрузочное окно производят выдачу гранул модификатора.

II p и м е р 3. В лопастный смеситель загружают зерна модификатора средним диаметром 4 мм, подогретые до температуры 180 С, и перемешивают в течение 1,5-2,0 мин. Затем в процессе перемешивания добавляют лак кремнеорганической кислоты (температура деструкции 620 С) и подают пылевидную фракцию модификатора, которая плакирует зерна, перемешивают и через разгрузочное окно выдают готовые гранулы модификатора.

Гранулы для примеров 4 и 5 готовили аналогичным образом. В качестве связующего испольэовали сульфитно-спиртовую бражку (температура деструкции 270 С) и клей на основе полиметилфенилсилоксана с молекулярной массой 500-600 в сочетании с полиметилфенилкарборансилоксаном (ПМФКБС) — температура деструкции

650 С.

В качестве исходного чугуна для внутриформенного модифицирования

45 использовали чугун следующего соста- ва, мас.%: 3,3-3,5 С; 1,45-1,50 Si:

0,25-0,3 Nn; 0,05 Ni;0,04 Cr; 0,07 Р; .0,02-0,03 $.Чугун выплавляли в электродуговой печи ДСП-05, температура заливаемого чугуна в форму 1650—

1700 К.

В таблице приведены технологические параметры подготовки модификатора для внутриформенного модифицирования и полученные результаты от применения модификаторов, подготовленных по предлагаемому способу и способу-прототипу.

Из данных таблицы видно, что применение гранулированного модификатора, подготовленного по предлагаемому способу (примеры 3,4,5 по сравнению со способом прототипом), позволяет уменьшить потери модификатора за счет использования мелких фракций, образующихся при дроблении кусков модификатора на 20-30%, при этом повысить прочность чугуна в отливках до 545-565 МПа против 460540 MIIa, пластичность до 4,5-5,6%. против 1,8-4,4Х, снизить разброс показаний прочности, пластичности и твердости чугуна в различных сечениях отливки с 45-50 до 3-1,5 МПа, с 1, 1-1,8 до 0,2-0,3% соответственно и с 11-42 до 2-6 НВ.

Использование модификатора со средним диаметром менее 1,0 мм не позволяет получить при нанесении оболочки заданную оптимальную фракцию модификатора для внутриформенного модифицирования. Это приведет к снижению скорости растворения модификатора, особенно в начальной стадии модифицирования и, как следствие, к неоднородности прочностных и пластических свойств чугуна в различных сечениях таких отливок. I

Использование модификатора со средним диаметром более 4 мм не.позволяет получить при нанесении оболочки заданную оптимальную фракцию модификатора, т.е. она будет превышать верхний предел применяемого модификатора. Это приведет к раннему вымыванию модификатора из реакционной камеры, неполному его растворению и, как следствие, к неравномерности прочностных и пластических свойств чугуна в различных сечениях отливки. Увеличение толщины оболочки свыше 0,60 среднего диамет1273 ра зерна модификатора увеличит фракцию модификатора, применяемого для внутриформенного модифицирования свыше оптимального размера. Это приведет к неравномерному растворению модификатора, вымыванию модификатора в форму и, как следствие, к снижению стабильности процесса, снижению и неоднородности механических свойств чугуна в различных сечениях отливки.

Уменьшение толщины оболочки менее

0,05 среднего диаметра зерна модификатора не позволяет получить оптимальную фракцию модификатора и тем 15 самым в связи с уменьшением площади контакта модификатора с жидким чугуном снизится содержание остаточного магния в нем, а это приведет к снижению и неравномерности прочностных 20 свойств по различным сечениям отливки.

Подогрев модификатора перед нанесением на него смеси необходим для создания равномерной толщины оболоч- 25 ки на его поверхности и устранения образования крупных конгломератов за счет ускорения полимеризации связующего. Снижение температуры подоо грева модификатора менее 60 С удли- 311 няет процесс полимеризации и тем самым ведет к образованию крупных конгломератов и неравномерной оболочки на зернах модификатора, что не позволяет использовать модификатор для внутриформенного мцифицирования. Повышение температуры подогрева модификатора свыше 150 С ведет к частичному или полному разложению связующего, потери прочности обмазки на 4р поверхности зерен модификатора.Это ведет к невозможности создания на поверхности зерен оболочки, использования в процессе модификатора чугуна мелкодисперсной фракции модифи- 4 катора.

Связующее предназначено для придания оболочке достаточной прочности в период подготовки модификатора, его хранения и заполнения реакционной камеры и разупрочнения оболочки при нагреве модификатора в реакционной камере за счет теплоты жидкого чугуна.

211 4 вие, снижаются стабильность процесса растворения модификатора, прочностные и пластические свойства чугуна в различных сечениях отливки.

Повышение содержания связующего свыше 8 ведет в результате разложения в реакционной камере под воздействием теплового потока от жидкого металла к насыщению чугуна газами, неметаллическими включениями, замедляет процесс растворения модификатора, снижает его стабильность и, как следствие, снижает прочностные свойства чугуна в отливках.

Понижение температуры карбонизации менее 280 С ведет к ранней поте-, ре прочности оболочки в реакционной камере. Это вызывает нарушение оптимального гранулометрического состава модификатора, неравномерность растворения модификатора и, как следствие, ведет к снижению прочностных и пластических свойств чугуна в различных сечениях отливки. Повышение температуры свыше 620 С ведет к замедлению процесса растворения модификатора ввиду высокой прочности оболочки модификатора в момент его контакта с жидким металлом. Применение мелкодисперсного модификатора со средним диаметром менее 0,5 мм для создания оболочки позволяет максимально использовать мелкодисперсные фракции модификатора, получаемые при дроблении его кусков, и при этом создаются гранулы для модифицирования оптимального Размера.

Применение фракции менее 0,1 мм ведет к увеличению расхода связующего для получения прочной оболочки, а это ведет к насыщению металла газами и неметаллическими включениями.

Использование фракции модификатора более 0,5 мм не позволяет получить прочную оболоку на поверхности зерен модификатора, так как эта фракция и зерна модификатора соизмеримы в размере. Это ведет к снижению прочностных свойств чугуна в отливках, стабилизации процесса модифицирования.

Использование предлагаемого способа позволяет уменьшить толщину стенок отливки на 5-7% за счет повыСнижение содержания связующего в оболочке менее 3,5 ведет к потере ее начальной прочности, отслаиванию от зерен модификатора и, как следстшения прочности материала отливки. формула изобретения

Способ подготовки модификатора для модифицирования высокопрочного

Предлагаемый способ

Показатели

Способпрототип

Технические. параметры

Средний диаметр зерна модификатора, мм

1 3,0

0,5

5,0

2-4

2-8

Температура подогрева модификатора, С

60 100

180

190

Содержание связующего в отливке,мас.%

8,6

3,5 5,0

8,0

3,0

Температура карбонизации связующеrо, С

620 270

650

280 500

Содержание модификатора в оболочке, мас.Е

91,4

96,5 95

Размер зерна мелкодисперсного модификатора в оболоч0,1 0,2

0,08 0,6

0 5 ке, мм

Т олщин а об ол очки, часть от среднего диаметра зерна модификатора

0,04

0,05 0,7

0,6 0,2

Количество модификатора в реакцион— ной камере от массы отливки, 7

1,0

1,0 1,0

1,0 1,0

1,0

1,0

Потери модификатора при его подготовке, мас.7.

5-7 20-25

34-40 25-30 5-7 5-7

Свойства чугуна в отливке

Предел прочности при растяжении, MIa

540-495 510-460 560-545 565-567. 565-555 490-400 475-375

Ф 127 чугуна в литейной форме, включающий нанесение на поверхность зерен модификатора покрытия в виде добавок и связующего, отличающийся тем, что, с целью стабилизации процесса модифицирования и повьппения пластических свойств чугуна, зерна

3211 d модификатора размером 1-4 мм подогревают до 60-150 С, а покрытие наносят толщиной 0,05-0,6 от диаметра. зерна из зерен модификатора размером 0,10,5 мм с содержанием органического связующего с температурой деструкции 280-620 С.

1273211

Продолжение таблицы

Относительное удлинение, %

3,6-1,8 4,4-3,1 4,8-4,5 5,4-5,6 5,4-5,6 3,3-3,4 3,4-1,5

247-275 235-274 228-224 230-228 232-226 190-175 225"175

Твердость,НВ

Наличие неметаллических включений в теле отЕсть Есть Нет Нет Нет Нет Нет ливки

Составитель И.Журина

Редактор Е.Копча Техред g.Кадар Корректор В.Бутяга

Заказ 6372/ 11 Тираж 757 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