Способ получения высокопрочного чугуна

 

Изобретение относится к разра- Воткё способо в получения высокопрочного чугуна. Цель - повьппение однородности предела прочности на разрыв в разнотолщинных сечениях отливок , снижение расхода глобулиризующих и графитизирующих реагентов. Спо- :соб получения высокопрочного чугуна включает ступенчатую обработку расплава цериевым мишметаллом, магнийсодержащими и графитизирующими реагентами с продувкой расплава газами. Ввод 0,05-0,1% мишу1еталла в .тигель производился перед вьтуском металла и увеличение расхода доли модификатора 1-ой ступени обеспечило повышение однородности 6 в разнотолщинных сечениях отливок с 620-510 до (620 - 640) - (580 - 600) МПа, снижение расхода модификаторов с 4,1 до 3,6%. 1 табл. с S (Л ел 00 ;о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„ЯО„„!29 5 9 (51) 4 С 21 С 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3875230/22-02 (22) 01.04.85 (46) 15.03.87. Бюл. М - 10 (71) Дизельный завод "Двигатель революции (72) В.П. Кудрявцев, И.Г. Раздобарин, Ю.Т. Соколюк, В.Д. Краля, В.А. Резник и Н.Ю. Голубев (53) 669,162.262(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . Р 502946, кл. С 21 С 1/10, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 975807, кл. С 21 С 1/10, 1981, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО:

ЧУГУНА (57) Изобретение относится к разработке способов получения высокопрочного чугуна. Цель — повышение однородности предела прочности на разрыв в раэнотолщинных сечениях отливок, снижение расхода глобулиризующих и графитизирующих реагентов. Спо.соб получения высокопрочного чугуна включает ступенчатую обработку расплава цериевым мишметаллом, магнийсодержащими и графитизирующими реагентами с продувкой расплава газами.

Ввод О, 05-0, 1Х мишметалла в .тигель производился перед выпуском металла и увеличение расхода доли модификатора 1 — ой ступени обеспечило повышение однородности б в разнотолщинных сечениях отливок с 620-510 до (620 — 640) — (580 — 600) NIIa снижение расхода модификаторов с

4,1 до 3,6Х 1 табл

1296589

Изобретение относится к металлургии, в частности, к разработке способов получения высокопрочного чугуна.

Цель изобретения — повышение одно- 5 родности предела прочности на разрыв в разнотолщинных сечениях отливок, снижение расхода глобулиризующих и графитизирующих реагентов.

Технологический процесс получения высокопрочного чугуна по предлагаемому способу включает несколько этапов.

После наплавления объема печи металлом, доводки по химическому сос15 таву и проведения термовременной обработки в чугун вводят 0 05-0, 1 от массы расплава мишметалла. Положи-, тельный эффект от ввода мишметалла. заключается в нейтрализации содержащихся в расплаве чугуна элементов— демодификаторов, таких как свинец, мышьяк, висмут и др., что определяет общий расход вводимых глобуляризующих и графитизирующих элементов.

При вводе в расплав мишметалла менее

0,05 . его положительное влияние малоэффективно, что требует повышенного расхода магнийсодержащего и графитизирующего реагентов, Ввод в расплав

30 более 0,1X мишметалла приводит к появлению в тонкостенных сечениях отливки карбидов.

Обработанный цериевым мишметаллом чугун переливают в разливочный ковш, который оборудован под продувку. На дно ковша загружают 85-95 расчетного количества магнийсодержащей.лигатуры, 75т80 графитизирующе- 4р го модификатора и пригружают обрезью листовой стали, затем производят о заполнение ковша металлом. После прекращения пироэффекта включают продувку. В качестве газносителя может использоваться воздух, азот, аргон, природный газ. Продувку ведут в течение 1,5-2,5 мин, после чего металл в ковше выдерживают 2-5 мин.

Эффективность первой стадии обработки чугуна реагентами, „е. вводом 85-95Х глобуляризатора и 75-80Х графитизатора,. проявляется на повышении однородности предела прочности при растяжении в разнотолщинных сечениях отливок. Количество вводимых реагентов определяется необходимостью получения более однородной структуры в сечениях отливки, охлаждающихся с температурным градиентом.

Чувствительность металла к скорости охлаждения значительно уменьшается при 2-стадийной обработке расплава чугуна приведенными реагентами в указанных пределах. Использование . менее 85 расхода магнийсодержащего реагента нри плавке на шихте низкого качества малоэффектино, а превышение верхнего предела приводит к сокращению времени сохранения модифицирующего эффекта.

Количество вводимого графитизирующего реагента определяется стабилизацией процесса графитообразования и очищением расплава от окислов и примесей, что оказывает положительное влияние на степень однородности структуры. При расходе менее 75Х графитизирующего реагента уменьшается количество. центров кристаллизации, что отрицательно сказывается на прочностных свойствах металла,а превышение его количества более SOX приводит к увеличению размеров графита, что сказывается на снижении гидроплотности.

Разделение процесса ввода магниевых и графитизирующих реагентов от процесса продувки способствует уменьшению угара магния, повышению степени усвоения всех вводимых компонентов, что приводит к уменьшению расхода присадок, Кроме того, при обработке расплава с целью получения шаровидного графита после обработки металла цериевым мишметаллом значительно сокращается расход глобуляризующих и графитизирующих компонентов.

Продувка расплава в ковше после его первичной обработки реагентами в течение 1,5-2,5 мин способствует интенсивному его перемешиванню, что приводит к равномерному распределению всех компонентов сплава по всему объему ковша, к усреднению температуры чугуна. Это повышает стабильность процесса модифицирования.

Продука менее 1,5 мин не обеспечивает надежного перемешивания металла и усреднения его по составу, а превышение времени более 2,5 мин практически и экономически нецелесообразно, т.е. наряду с шаровидным образуется и вермикулярный графит.

1296589 4

25

ФС 75.

После продувки металла в ковше его вьдерживают в течение 2-5 мин.

Это способствует всплыванию неметаллических, газовых и окисных включений, вьделению и росту графита в жидком состоянии, что уменьшает величину предусадочного расширения металла при его заливке в форму с

0,8-0,85Х до 0,4Х, т.е. более, чем в два раза, а это значительно уменьшает развитие пористости и увеличивает плотность отливки.

Вьдержав металл требуемое время, с зеркала его счищают шлак, присаживают послойно оставшийся графитизирующий и магнийсодержащий реагенты.

Вторая стадия обработки чугуна способствует полной глобуляризации графита, измельчению размеров и увеличению их количества, значительно продлевает время сохранения модифицирующего эффекта, что особенно важно при отливке крупногабаритного литья.Послойный ввод реагентов связан с необходимостью предотвращения непосредственного контакта магнийсодержащего реагента с расплавом иеталла.Поэтому сначала вводят графитизирующий реагент, а на него засыпают магнийсодержащий. Продувкой металла газом осуществляют взаимодействие и перемешивание его с введенными реагентами. Время продувки сос тавляет 0,5-1- мин. При длительности продувки менее 0,5 мин не обеспечивается полное растворение присадок в металле, а превышение времени более 1 мин нецелесообразно из-за снижения температуры металла и ослабления модифицирующего эффекта.

Пример . Выплавку чугуна . осуществляли в индукционной печи

ИЧ1-10. Чугун до обработки имел следующий химический состав, мас.Х:

С 3,9; Si 1,7; Мп 0,65; $ 0,035; о

P 0,06. Расплав перегревали до 1450 С выдерживали в печи 15 мин, затем удаляли шлак и вводили 7 кг цериевого мишметалла марки MIt 40, включали печь до полного растворения мишметал ла в расплаве чугуна. В просушенный и разогретый до 300-400 С ковш, оборудованный под продувку, вводили . 1,98Х от массы расплава или 90Х от всего расчетного количества магнийсодержащую лигатуру (содержание

Mg 8X), затем 1, 1Х от массы металла или ЗОХ от всего расчетного количества ферросилиция ФС 75. Введенные реагенты пригружали.обрезками просушенной листовой стали марки СТЗ в количестве 2Х от массы металла, Затем в ковш заливали чугун и после прекращения пироэффекта производили продувку металла в течение 2 мин, После этого вьдерживали чугун 4 мин и удаляли шлак, а затем на зеркало металла послойно ввели 0,4Х ферросилиция (20% от расчетного количества реагента) и 0,22Х магнийсодержащей лигатуры и производили в течение 40 с продувку расплава воздухом.

После удаления шлака производили эаплавку литейных форм. Другие варианты способа получения чугуна с шаровидной формой графита были получены в соответствии с граничными параметра.m режимов и расхода реагентов. Для сравнительного анализа был осуществ.лен известный способ получения 4 ШГ с применением магнийсодержащей лигатуры того же состава и ферросилиция

Результаты сравнительных испытаний представлены в табл. 1.

Как следует из таблицы, предварительная обработка расплава чугуна мишметаллом в тигле печи и ступенчатая обработка чугуна глобулиризующими и графитизирующими реагентами обеспечивает повьппение однородности предела прочности при растяжении, в сечениях отливок различной толщины и снижение расхода модификаторов.

Формула изобретения

Способ получения высокопрочного чугуна, включающий плавку металла, ступенчатую обработку его магнийсодержащими и графитизирующими присадками при их частичном вводе на дно ковша и на поверхность расплава в ковш с продувкой расплава воздухом, отличающийся тем, что, с целью повышения предела прочности при растяжении в раэнотолщинных сечениях отливок и снижения расхода магнийсодержащих и графитизирующих присадок, перед выпуском мегалла в тигель печи дополнительно вводят мишметалл в количестве 0,05 0 1Х от массы чугуна, расплав выпускают в ковш, на дно которого предварительно вводят 85-95Х расчетного количества магнийсодержащей лигатуры

1296589и 75-80Х расчетного количества ферросилиция, после прекращения пироэффекта производят продувку расплава воздухом в течение 1,5-2,5 мин, выдерживают расплав в течение 2—

5 мин, затем удаляют шлак, поспойно вводят на зеркало металла остальное количество магнийсодержащей лигатуры и ферросилиция и производят продувку расплава воздухом 0,5-1 мин.

Время проПредел прочности

Расход

ФС-75, ж

Расход магниевой

1-ая стадия обработки металла

Время

Время первичной

Расход цериевого мишмеСпособ получения

8.4 дувки после

2-й держна разрыв

187а, при толщиприсадки> ки продувки, мин после талпа

НП 40,7 стадии обработки> мин продувки, MHB не стенки стенки

15 мм 70 мм

Иэвестный

3 - 1>5 2 5 1 6 620 510

75

Предломеницй

620 580

630 590

0,5 2,2 1,4

1,5 2

2,0 3 0,7 2,15 1 3

0,07

0,085

1,8 4 08 2,1 1 25 630 590

92

\,0 2,2 1,4

640 600

580 540

570 530

2,5 5

0,1

1,4 1,4 0,4

2,2 1,4

0,12

2,6 5,2 1,1 2,2 1,4

0,04

Составитель Н. Косторной

Техред N,Ходанич Корректор Л.Пилипенко

Редактор К. Волощук

Заказ 719/29 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Расход магниевой присадки,X от общего расхода

Расход

ФС-75, 2 от общего его расхода

Предел прочности на разрыв, KIa, при толщине