Смесь для внепечной обработки чугуна

 

Изобретение относится к черной металлургии и литейному производству и предназначено для внепечной обработки чугуна смесями из модифицирующих компонентов. Целью изобретения является улучшение макроструктуры чугуна и повышение его прочностных свойств. МодифицируюпГая смесь содержит, мас.%: ферросилиций 45,070 ,0; силикокальций 0,1-5,5, силикобарий 0,8-13,5; графит 4,0-8,4; железокремниевомагниевые комплексные сплавы 3,0-28,5; окислы или хлорисi тые и фтористые соли редкоземельных элементов 4,5-12,5. 1 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

5 А1 (19) (11) (51) g С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3918813/22-02 (22) 01.07.85 (46) 07.12.86.Бюл. Ф 45 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) В.Г.Горенко, В.И.Кошелев, О.И.Шинский, Н.В.Манойло, В.Н.Хохольков, А.В.Зазимко и О.Н.Виноградов (53) 669.18.046.545.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 973654, кл. С .22 С 35/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1079684, кл . С 22 С 35/00, 1984. (54) СМЕСЬ ДЛЯ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ

ЧУГУНА (57) Изобретение относится к черной металлургии и литейному производству и предназначено для внепечной обработки чугуна смесями иэ модифицирующих компонентов. Целью изобретения является улучшение макроструктурьг чугуна и повьппение его прочностных свойств. Модифицирующая смесь содержит, мас.Ж: ферросилиций 45,070,0; силикокальций 0,1-5,5; силикобарий 0,8-13,5; графит 4,0-8,4; железокремниевомагниевые комплексные сплавы 3,0-28,5; окислы или хлористые и фтористые соли редкоземельных элементов 4,5-12,5. 1 табл.

1275058 3

1О

3,0-28,5

Изобретение относится к черной металлургии и литейному производству и предназначено для внепечной обработки чугуна смесями иэ модифицирующих компонентов.

Цель изобретения — улучшение микроструктуры чугуна и повышение его прочностных свойств.

Предлагаемая смесь для внепечной обработки чугуна содержит ферросилиций, силикокальций, силикобарий,графит, желеэокремниевомагниевые комплексные сплавы и окислы или хлористые и фтористые соли редкоземельных элементов (РЗЭ) при следующем соотношении компонентов,.мас.X:

Ферросилиций 45,0-70,0

Силикокальций 0,1 5,5

Силикобарий 0,8-13,5

Графит 4,0-8,4

Железокремниевомагниевые комплексные сплавы

Окислы или хлористые и фтористые соли РЗЭ 4,5-12,5

Предлагаемая смесь изготавливается из мелкоизмельченных компонентов с крупностью фракций меньше 1,5 мм, O которые получаются в виде огходов при дроблении кусковых сплавов, выплавляемых на основе ферросилиция или силикокальция. Ввод смеси из мелкоизмельченных компонентов в жидкий чугун осуществляется в среде инертного газа импульсным способом, для чего в металл погружается графитовая труба, в которую циклически подается порция смеси и повышается до определенной величины давление, способствующее вытеснению чугуна иэ внутренней полости трубы и прохождению компонентов смеси совместно с пузырьками инертного газа через жидкий чугун. Такая технология модифицирования обеспечивает высокую степень усвоения всех мелкоизмельченных компонентов смеси чугуном.

Ферросилиций вводится в состав смеси в качестве модифицирующего компонента, способствующего улучшению микроструктуры чугуна и обеспечивающего ликвидацию структурно-свободного цементита. Положительное влияние ферросилиция на микроструктуру и свойства чугуна начинает проявляться при его содержании в смеси в коли!

55 чествах, больших 45,0 мас.X. При содержании ферросилиция больше 70 мас. X наблюдается ухудшение формы графитовых включений, появление большого количества феррита и снижение прочностных свойств чугуна.

Силикокальций повышает модифицирующее действие смеси, так как облегчает восстановление РЗЭ из окислов и солей. Положительное влияние силикокальция начинает проявляться при содержании его в смеси в количествах, больших 0,1 мас.X. При содержании силикокальция больше 5 5 мас.X дальнейшее era влияние на микроструктуру и свойства чугуна проявляются значительно слабее.

Силикобарий используется для усиления модифицирующего действия смеси и предотвращения образования в чугуне структурно-свободного цементита. Силикобарий начинает положительно влиять на получение микроструктуры чугуна беэ цементита при содержании его в смеси в количествах, больших 0,3 нас.X. При содержании в смеси силикобария больше 13,5 мас.X он мало влияет на восстановление РЗЭ из окислов и солей, на улучшение микроструктуры и повышение свойств чугуна.

Ввод в состав смеси графита обусловлен тем, что необходимо поддерживать в составе чугуна содержание углерода в определенных пределах. Кроме того, графит оказывает на чугун модифицирующее действие. Оптимальное содержание графита в смеси должно находиться в пределах 4,0-8,0мас.X.

Если содержание графита в смеси меньше 4,0 мас.Х, наблюдается ма1 лое его влияние на микроструктуру и свойства чугуна, а если его содержание больше 8,4 мас.Х, наблюдается значительный рост количества и размеров графитовых включений и снижение прочностных свойств чугуна..

Железокремниевомагниевые комплексные сплавы используются в виде мелкоизмельченных фракций (Я 1,5мм).

Р являющихся отходами, полученнымипри измельчении этих сплавов для ковшевого модифицирования "сэндвич"- процессом. Положительное влияние этих сплавов на микроструктуру и свойства чугуна начинает проявляться при их содержании в смеси в количествах, больших 3„0 мас ° X. При содержании их

1275058 больше 28,5 мас, наблюдаются ухудшение формы графитовых включений и снижение прочностных свойств чугуна.

Ввод в состав смеси окислов или .хлористых и фтористых солей Р33, обу- словлен необходимостью получить в микроструктуру чугуна повышенное количество графитовых включений мелких размеров и правильной формы. Кроме того, ввод в смеси ликвидирует появ- t0 ление черных пятен и уменьшает ликвацию серы в чугуне. Оптимальное их содержание в смеси должно находиться в пределах 4,5-12,5 мас.X. Если их содержание меньше 4,5 ма .Х, наблю- 15 дается слабое влияние на микроструктуру и свойства чугуна, а если оно больше 12,5 мас.7, то в микроструктуре чугуна особЕнно в тонких сечениях стенок наблюдается появление 20 структурно-свободного цементита и снижение прочностных свойств чугуна.

В смесях могут использоваться окислы и соли Р33 цериевой и иттриевой групп ° 25

Апробацию смесей для внепечной обработки чугуна известного и предлагаемого составов проводят в заводских условиях.

В таблице приведены составы ис- З0 пользуемых смесей, их усвоение чугуном и влияние на микроструктуру и свойства чугуна.

Из данных таблицы видно, что смеси 1 и 2 соответствуют известным со- 35 ставам, смеси 4-9 предлагаемой модифицирующей смеси, а смеси 3-10 отличаются от предлагаемого состава по содержанию компонентов.

Для внепечной обработки использу- 40 ют исходный чугун следующего химического состава, мас.Ж: углерод 3,363,48; кремний 1,21-1,26; марганец

0,22-0,27; хром 0,03-0,07; никель

0,05-0,09» медь 0,16-0,19; фосфор

0,09-0,11 сера и железо 0,02-0,03; примеси — остальное. Выплавку чугуна проводят в дуговой электропечи.Шихта состоит из предельного чугуна, стального лома, возврата чугуноли- $0 тейного цеха, ферросилия и графита.

Температуру чугуна после расплавления доводят до 1440-1460 С и металл выдерживают в течение 10-15 мин. Исходный чугун модифицируют в 1,5-тон- у ном ковше при помощи специальной установки, состоящей из основания, на котором подвижно установлена графитовая труба, нижний конец которой опускается в жидкий чугун, а в верхний подаются определенными порциями исследуемые смеси и импульсами повышается давление инертного газа и выдавливается чугун иэ внутренней полости трубы. Оптимальная порция смеси, подаваемая за один цикл, 5-10 г, а частота подачи порций 2-0,5 с, оптимальное максимальное давление инертного rasa в момент вытеснения. чугуна из трубы 2 ат. Эти параметры процесса модифицирования чугуна обеспечивают спокойное и стабильное растворение смесей. Расход предлагаемых составов смесей составляет 1,82,07., а расход известной смеси 2,22, 27..

Составы исследуемых смесей готовят путем перемешивания в .лабораторных бегунах с поднятыми бегунками.

Сначала в бегуны загружают ферросилиций, силикокальций, силикобарий и железокремниевомагниевые комплексные сплавы и перемешивают 5-8 мин.

Затем в бегуны загружают графит и окислы или- соли Р33 и дополнительно перемешивают 3-4 мин.

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что применение для внепечного модифицирования чугуна смеси предлагаемого состава по сравнению с известной смесью позволяет повысить степень усвоения смесей от 63-68 до 76-847, увеличить предел прочности чугуна от 367-383 до 508-524 МПа, относительное удлинение от 0,8-1,2 до 6,3-7,4Х, снизить твердость (1Й) от 230-240 до

215-220 кгс/мм.

Формула изобретения

45,0-70,0

0,1-5,5

Смесь для внепечной обработки чугуна, содержащая ферросилиций, силикокальций, силикобарий и графит, отличающаяся тем,что, с целью улучшения микроструктуры чугуна и повышения его прочностных свойств, она дополнительно содержит желеэокремниевомагниевые комплексные сплавы и окислы или хлористые и фтористые соли редкоземельных элементов при следующем соотношении компонентов, мас ° 7.:

Ферросилиций

Силикокальций

1275058

0,8-13,5

4,0-8,4

3,0-28,5

4,5-12,5. ментов

Содеркание конпонентов в снеси, нас,L

Состав иодифнцнрованного чугуна и его свойства

Э 14 Е (6 (7 В (9 ) 1О

45,0 50,0

67,2

65,0 70,0 44,5

8,6

7,8

70,,5

55,0

0,05

5,6

2,5

l,0

4,0

5,$

8,5

О,l

5,5

3,0

0,7

9,5

6,5

13„7

13,5 8,0

8,4 8,0

5,0

12,0

0,8

7,5

36,0 38,0

38,0 36,0

3,9

7,0

8,75

4,0

7,5

7,0

Еарбид кренния

0;2

0,7

2,Е!

31,7

3,0

28,5 22,5

Il,5

8,0

16,5

Окислы PN3 цериевой груцпы

8,0!

0,5

Окислы РЗЭ иттриевой группы

9,0

Хлорнстые и фтористые соли РЗЭ церневой и иттрневой групп

4,2 4 ° $ 8,5 !2,5 I3,6

Расход снеси, Х от нассы чугуна

2,2 2,5 1,85 2,0 1,8

1 !8 1,9

2,1

1,9

Степень усвоения снеси, Х

63-65 66-68 70-72 76-80 77-79 78-81 80-83 80-82 81-84 72-75

Предел. прочности чугуна прн растякении, НПа

291 594 519

508

446

523

517

514

36,7 383

Относительное удлинение, l

0,80,9

I,05- 0,6"

1,2 0,7

Твердость HB кгс/нн

215 217 .215 240

217

220

217

230- 232237 240

237242

Нет . Нет Нет Есть

Есть Есть

Есть

Нет

Нет

Нет отдельные включения

Составитель К.Сорокин

Редактор Н.Рогулич Техред И.Попович Корректор В. Бутяга

Заказ 6537/22 Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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

Силикобарий

Графит

Железокремниевомагниевые комплексные сплавы

Ферросилиций

Снлико кальций

Силикобарнй

Графит

Ферротитан

ЕКН-2

ЖЕМК-$

Наличие структурносвободного ценентита в тонких стенках отливок отаельотдепь- отдельнце ные ные вклю- вклю- sxneченил чения ченил

Окислы или хлористые и фтористые соли редкоземельных эле7,4 7 ° 0 7,2 6,8 6,6 6,3 2,1