Модификатор для чугуна

 

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к вопросам получения модификаторов и использования их для получекия высокопрочных чугунов. Целью изобретения является снижение себестоимости модификатора при сохранении механических свойств чугуна, Предложенный модификатор содержит, мае, %: магний 6-15; кальций О, 5-2,5; РЗМ 0,1-1,5; никель 30-80; кобальт 0,1-1,5, железо 10-45i углерод 0,5- 2,5; кремний - остальное. Использование предложенного модификатора для чугуна позволяет получить предел . прочности при растяжении 500-520 МПЭу относительнее удлинение 14-15% ударную вязкость 75-90 Ша. 2 табл. с 9

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

>

«

I (54) МОДИФИКАТОР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4106696/31-02 (22) 28.07.86 (46) 23.04.88. Бюл. № 15 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) Т.Э.Альфонсо (CU) В.И.Литовка, В.Д.Краля (SU) и P.À.Ýðíàíäåñ (CU) (53) 669.15(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 738124, кл. С 22 С 35/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 621779, кл. С 22 С 35/00, 1976. (57) Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в част. „„SU„„К39О253 А1 (51)4 С 22 С 35/00 ности к вопросам получения модификаторов и использования их для получе ния высокопрочных чугунов. Целью изобретения является снижение себестоимости модификатора при сохранении механических свойств чугуна., Предложенный модификатор содержит, мас. 7.: магний 6-15, кальций 0,5-2,5."

РЗМ 0,1-1,5; никель 30-80; кобальт

0 1-1 5 железо 10-45, углерод 0 52,5, кремний - остальное. Использование предложенного модификатора для чугуна позволяет получжь предел прочности при растяжении 500-520 МБЕКИ относительное удлинение 14-153, ударную вязкость 75-90 МПа. 2 табл.

1390253

20 введение углерода при меньшем содержании в составе кальция. При наличии в чугуне менее 0,5 мас.% углерода его действие на чугун без отбела не проявляется. Ввод в модификатор более 2,5 мас.% углерода при наличии в нем 30-80 мас.% никеля практически не осуществим. Углерод не усваивается в модификаторе, а всплывает в виде спели.

Сохранение повышенных механичес45 ких свойств чугуна осуществляется за счет повышенного содержания в сос. тане модификатора магния, влияющего на образование шаровидного грайита.

Содержание магния в модификаторе 6

15 мас.% позволяет сохранить его модифицирующую способность даже при отсутствии

-вием таких модифицирующих элементов, как иттрий, барий и стронций. При наличии в составе модификатора менее

6 мас.% магния и при нижнем содержании в нем РЗМ (0,1 мас.%) его действие на процесс модифицирования снижается, что ре«ко сказывается на пониИзобретение относится к черной

Металлургии и литейному производству, в частности к получению комплекс. ных модификаторов и использованию их для получения легированного высоко5 прочного чугуна.

Цель изобретения — снижение себестоимости модификатора при сохранении механических свойств чугуна на том же уровне.

Модификатор содержит магний, каль-! ций, редкоземельные металлы (РЗМ), ! железо, никель, кобальт, углерод и, кремний при следующем соотношении, компонентоы, мас. %:

Магний 6-15

Кальций 0.5-2,5

РЗМ 0,1 — 1,5

Никель 30-80

Кобальт О, 1-1,5

Железо 5-40

Углерод 0,5-2,5

Кремний Остальное

Дополнительное введение углерода в состав модификатора в количестве

0,5-2,5 мас.7. при отсутствии таких дорогостоящих и дефицитных графитизаторов, как барий, стронций, являю-, щихся одновременно модификаторами, 30 позволяет получать высокопрочный чугун с высокими механическим свойствами и без отбела. Особенно важно женин механических свойств чугуна.

При наличии в составе модификатора более 15 мас.7 магния процесс модифицирования происходит бурно, с обиль" ным пироэффектом, выбросами металла„

При этом в структуре чугуна появляются карбидные включения, резко снижающие пластическое свойства чугуна.

Никель в составе модиАикатора в количестве 30-80 мас.% позволяет получать высокие механические свойства чугуна в отсутствие микролегирующих присадок бора и азота. Это содержание никеля в составе модификатора определяетс,р технологическими особенностями его выпдавки из никелевого синтерсплава, содержащего до 86% никеля.

Кальций в составе модификатора в количестве 0,5-2,5 мас,% совместно с РЗМ в количестве 0,1-1,5 мас.% способствует получению в чугуне шаровидной формы графита, что вызывает повышение механических свойств чугуна.

При наличии в составе модификатора менее 0,5 мас.7 кальция и менее

0,1 мас.% редкоземельных металлов их действие как модиАицирующих присадок не проявляется, особенно на Аормирование графита шаровидной Аормы. При наличии в составе модификатора более

2,5 мас.% кальция на поверхности жидкого чугуна появляется труднорастворимый густой шлак, который запутывается в чугуне и приводит к ухудшению качества отливок. Ввод в модификатор дорогих и деАицитных РЗГ1 в количестве более 1,5 мас,7 при наличии в нем такого сильного модиАикатора, как магний, в количестве 6-15 мас.7 экономически не выгодно.

Кобальт в составе модификатбра в количестве 0,1-1,5 мас.7 совместно с никелем способствует повышению механических свойств модифицированного чугуна. Содержание в составе модиАикатора кобальта определяется технологическими особенностями его получения из никелевого синтерсплава, содержащего до 27 кобальта.

Железо в составе модиАикатора в количестве 5-40 мас.% является технологически необходимым элементом при выплавке модиАикатора из составляющих шихты, содержащей железо.

Кремний в составе модиф.локатора совместно с углеродом выполняет функцию графитизатора, способствуюшо

1390253

Полупродукт никелевого

53

265 сплава

Литейный чугун ЛК-4

Сплав

ФСЗОРЗМЗО

Силикокальций СК 30

Графитовый бой

Магний металлический

110

17,5

3,5

17,5

1,0

5 0

17,0

85,0 получению чугуна без структурно-свободных карбидов.

Составы выплавленных и испытанных модификаторов приведены в табл. 1.

Пример. Модификатор получают

5 в дуговой печи (емкость 500 кг) на шихте из полупродукта никелевого сплава (содержащего, %: никель 97; кобальт 2; железо до 0,7; углерод до

0,3), литейного чугуна ЛК-4, силикокальция CK 30, сплава ФСЗОРЗМЗО, графитового боя, металлического магния

М 2 ° Расплав перегревают до 14401450 С, выпускают в ковш, затем вводят принудительно магний путем погружения с помощью металлической штанги. Первоначально в печь загружают литейный чугун ЛК-4, затем полупродукт никелевого сплава с lIocJIpä þùeé 20 добавкой перед выпуском расплава силикокальция и сплава ФСЗОРЗМЗО.

Шихта для получения модификатора состава 2 (табл. 1) содержит, кг:

На 100 кг На 500 кг шихты шихты

Снижение стоимости модификатора .определяют по формуле где С„ — себестоимость предлагаемого состава модификатора, руб./т;

С вЂ” себестоимость известного состава модификатора, руб./т.

Себестоимость для всех модифи .аторов (С 1м и С 2м ) приведенных B

55 табл. 1, определяют по формуле где С вЂ” оптовая цена за 1% элемента в 1 т модификатора, руб.;

n — содержание элемента в модификаторе, %.

Подставляя данные по стоимости элементов, входящих в состав модификатора, в формулу стоимости модификатора См = ;Е. С.п, голучают ориентиро». вочную себестоимость составов модификатора 1-6 (табл. 2), Средняя себестоимость испытываемых модификаторов (составы 1-3) составляет 1742 руб./т, себестоимость известного модификатора 3024 руб./т, снижение стоимости модификатора

1282 руб./т.

Проверка эффективности действия модификатора проведена на составе чугуна, содержащем, мас.%: углерод

3,6; кремний 2,4; марганец 0,3; хром

0,01; фосфор 0 02 сера 0,02.

Исходный чугун выплавляют в индукционной печи емкостью 30 кг. Температура чугуна при модифицировании

1420 С. Модифицирование проводят путем подачи модификатора на дно ковша.перед выпуском металла из печи.

Количество вводимого модификатора

1,5% от массы жидкого чугуна.

Для исследования структуры, меха нических свойств отливают трефовидные пробы. Результаты испытаний механических свойств чугуна приведены в табл. 2.

Проверка предлагаемого модификатора (составы 1-3) показывает эффективность его применения для модифи- цирования чугуна. Так, предел проч ности при растяжении, относительное удлинение, ударная вязкость находятся на одном уровне с механическими свойствами чугуна, модифицированного известным составом, при снижении его себестоимости.

Формула и з о б р е т е н и я

Модификатор для чугуна, содержащий магний, кальций, редкоземельные металлы (РЗМ), железо, кобальт, никель и кремний, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения его себестоимости при сохранении механи-. ческих свойств чугуна, он дополни» тельно содержит углерод при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Магний 6-15

Кальций 0 5-2,5

1390253 Фвбяяев 1 аеаФ б

СО&в&&&вне &Он&О&в&ее&у и&е ° 2

Сдееав е

2 19

1Ь, 2е9 119

9D 1 9 419 6,9

90 1 20 1р9

80 01 9 29

19 9 9

ОЕЕ&ЯЬЯОЕ

1 1

Ю Ю

0,9 6<1 и

1Ф г S 1 1

О,9 n,ç

Ф

Иеееееяь&1 еоееее

Таблица 2

СебестоСтруктура чугуна

Механические свойства модифицированного чугуна ов

МПа

НВ а„, d, % МПа

Перлитоферритная, графит шаровидной фоРмы

То же

1307

500

190 1 749

510

2170

520

210

210 — н

3024

510

Составитель Н.Шепитько

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М.Пожо

Редактор В.Петраш

Закаэ 2592 Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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

РЗМ

Железо

Кобальт

Состав испы туемых модификаторов

О, 1-1,5

5-40

О, 1-1,5

Никель

Углерод

Кремний

30-80

0,5-2,5

Остальное имость модификаторов, руб./т