Модифицирующая смесь для получения высокопрочного чугуна

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок из высокопрочного чугуна..Цель изобретения - умень шение затрат на модифицирование, повьшение механических свойств чугуна и снижение его склонности к отбелу,. Новая модифицирующая смесь содержит, мас.%: обогащенный шлак производства первичного магния 15-40, отходы производства карборунда 60-85. Применение в предложенной смеси, : в качестве магнийи кремнийсодержащих веществ обогащенного шлака и отходов производ- ;ства карборунда позволило уменьшить Jзатраты на модифицирование чугуна в 1,02-1,5 раза, а такж е повысить предел прочности в 1,09-1,19 раза, относительное удлинение в 1,9-4,09 раза , снизить склонность чугуна к отбелу в 1,7-3 раза, 2 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

<,9 Я0 св 4 С 22 С 35 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

М (;, - .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4174344/31-02 (22) 05.01.87 (46) 30.06.88. Бюл. Н 24 (71) Белорусский политехнический институт (72) М.М.Бондарев, В.М.Михайловский, В.И.Шитов, Л.Л.Счисленок и А.Н.Рак (53) 669.15-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1027261, кл. С 22 С 35/00, 1983.

Ващенко К.И. и Софрони Л. Магниевый чугун. М. — Киев; Машгиэ, 1960, с. 125. (54) МОДИФИЦИРУЮЩАЯ CMECb ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок иэ высокопрочного чугуна., Цель изобретения —. Уменьшение затрат на модифицирование, повышение механических свойств чугуна и снижение его склонности к отбелу..

Новая модифицирующая смесь содержит, мас.Х: обогащенный шлак производства первичного магния 15-40, отходы производства карборунда 60-85. Применение в предложенной смеси.::в качестве магний- и кремнийсодержащих веществ обогащенного шлака и отходов производ ства карборунда позволило уменьшить .затраты на модифицирование чугуна в .1,02-1,5 раза, а также повысить предел прочности в 1,09-1,19 раза, относительное удлинение в 1,9-4,09 раза, снизить склонность чугуна к отбе- @ лу в 1,7-3 раза, 2 табл.

1406200

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов модифицирующих смесей для получения высокопрочного чугуна, Цель изобретения — уменьшение за5 трат на модифицирование, повышение механических свойств чугуна и снижение его склонности к отбелу.

Магниевый шлак (шлам) представляет собой шлакометаллическую фазу— отходы производства первичного магния. Основными компонентами этих отходов являются хлориды щелочных и щелочно-земельных металлов, оксид магния и металлический магний, распределенный в массе хлоридов в виде корольков различной крупности. Кроме того, в шлаке присутствуют в небольших количествах хлориды кальция и ба- 20 рия, фторнд кальция, окись кальция, алюминий. Химический состав шлака непостоянен, компоненты распределены в массе шлама неравномерно. Неравномерное распределение магния в шламе усложняет его использование для получения высокопрочного чугуна. Необходимое усреднение состава шлака, позволяющее увеличить содержание активного магния, достигается обогащением металлургических отходов путем дробления и отсева солевой и оксидной составляющих на грохоте, После обогащения магниевый шлам имеет, следующее содержание компонентов, мас,7.:

Магний активный 55-85

Окись магния 0,2-25

Фторичный кальций 3-10

Окись кальция О, 4-5

Алюминий 0,05-3

Хлориды щелочных и щелочно-земельных металлов Остальное

При использовании в качестве магнийсодержащего реагента обогащенного магниевого шлама достигается утилизация отходов производства первичного магния. Наличие в составе магниевого шлама галоидов магния и щелочных металлов (Са,К). способствует снижению отбела модифицированного чугуна, вызывая образование мелкодисперсного графита и предотвращая коагуляцию и флотацию последнего. Галоиды способствуют наиболее полному смешиванию компонентов композиции, создают при модифицировании развитую поверхность контакта присадки с расплавом, исключают возгонку и окисление магния кислородом воздуха и тем самым обесО печивают стабильность результатов модифицирования. Кроме того, хлориды рафинируют металл от неметаллических включений, что повышает прочность и пластичность чугуна в литом состоянии.

Алюминий, присутствуя в обогащенном магниевом шламе в количествах, 0,05-37. по массе раскисяяет чугун, повышая его поверхностное натяжение.

Учитывая малое содержание кислорода, растворенного в чугуне, и восстановительную атмосферу в ковше, остаточный алюминий проявляет адгеэионноактивные свойства, снижая межфазное натяжение расплава. При избытке углерода при температуре модифицирования образуются оксикарбиды алюминия

А1 0дС, которые служат центрами кристаллизации графита, снижая твердость чугуна и способствуя предотвращению появления отбела.

СаО и СаР являются постоянно при" сутствующими компонентами магниевого шлама. При вводе шлама в жидкий чугун они не ухудшают качество металла и способствуют повышению механических свойств, Являясь сильной восстановительной смесью, СаО и CaF снижают степень окисленности металла и ускоряют переход кремния и углерода в металл. Кроме того, оксиды и фториды кальция снижают вязкость шлаков, образующихся при модифицировании. Активный шлак предохраняет расплав от кислорода атмосферы в процессе разливки, что.позволяет исключить попадание окисных плен в тело отливки.

Нижний предел содержания обогащенного магниевого шлама в составе модифицирующей композиции (15 мас.Ж) обусловлен достижением сфероидиза" ции графита не менее 90Х.ïðè расходе смеси 1,5Х от веса расплава при содержании магния активного в шламе

85 мас.%.

Верхний предел (40 мас.X) магниевого шлама определен такими же требованиями при содержании магния ак- тивного в шламе 55 мас.7., Для подавления образования струк» турно-свободных карбидов, повышения прочностных свойств отливок в композиции для модифицирования используются отходы производства карборунда в виде шлама. Отходы производства

1406200 карборунда содержат компоненты в следующем соотношении, мас.7.:

Карбид кремния. 80-85

Окись алюминия 8-15

Окись железа 1-3

Углерод 2-3

Двуокись кремния 1-2

Кремний До 1

Использование отходов производства карборунда в составе композиции позволяет утилизировать отходы производства абразивов. Применение карбида кремния вместо ферросилиция увеличивает коэффициент усвоения углеi5 рода за счет высокой раскислительной способности SiC. Наличие СаО и CaF вносимых магниевым. mnaMoM, максимально увеличивает степень усвоения углерода. Коэффициент усвоения углерода из карбида кремния составляет

0,65-0,70. Коэффициент усвоения кремния составляет 0,30-0,35 и ниже, чем при использовании ферросилиция. Это исключает при модифицировании возмож- 25 ность повьппения твердости при отсутствии отбела и снижение прочностных свойств отливок, так как восстановленный кремний выполняет функции графитизатора, а не легирующего элемента.

Верхний предел содержания отходов карборунда в модифицирующей композиции (85 мас.7.) ограничен ухудшением механических свойств чугуна, что связано с повышением степени графитизации сплава, нижний предел (60 мас.Ж) обусловлен полным снятием отбела в отливках.

Пример. При проведении срав40 нительных испытаний известной смеси и предлагаемой композиции определяли глубину отбела образцов, их механические характеристики и степень сфероидизации графита.

Чугун, содержащий, 7: С 3,1; S

1,9; Nn 0,5, выплавляли в индукционной тигельной печи ЛПЗ-67 с кислой футеровкой.

При изготовлении известной и предлагаемой смеси применялись следующие компоненты: магний гранулированный

МгП1, ТУ48-10-51-78; ферросилиций

ФС75, ГОСТ 415-75; шлам производства карборунда; обогащенный магниевый шлак

Березниковского титаномагниевого ком- 55 бината.

Технология изготовления смесей заключается во взвешивании и перемеМодифицирующая смесь для получе- ния высокопрочного чугуна, содержа щая кремнийсодержащие и магнийсодержащие вещества, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью уменьшения затрат на модифицирование,. повышения механических свойств чугуна и снижения его склонности к отбелу, в качестве магнийсодержащего вещества она содержит обогащенный шлак проиэводства первичного магния, а в качестве кремнийсодержащего вещества содержит отходы производства карборунда при следующем соотношении компо- нентов, мас.7:

Обогащенный шлак производства первичного магния 15-40

Отходы производства кар борунда

60- 35 шивании компонентов. Перед перемешиванием шпамы карборунда и магния проо сушивали в сушиле при 300 С до остаточной влажности 0,12К. Навеску смесевого модификатора укладывали на дно ковша (предварительно прогретого) и сверху пригружали стальной обрезью.

Для определения механических характеристик чугуна после модифицирования заливалась клиновидная проба, из которой изготавливались образцы для испытаний на разрыв и исследование микроструктуры чугуна. Глубину отбела оценивали по излому клиновидных проб, .структуру и форму графита оценивали согласно ГОСТ-3443-77.

Опытные плавки по предлагаемому варианту осуществляли на верхнем, среднем и нижнем, а также ниже нижнего и выше верхнего пределов содержания компонентов модифицирующей композиции. Содержание компонентов магнийсодержащего реагента и кремнийсодержащего компонента при этом находились на среднем уровне.

Результаты проведенных плавок с использованием известной и предлагаемой модифицирующих добавок представлены в табл. 1 и 2.

Применение предложенной модифицирующей композиции позволяет снизить глубину в ),7-3 раза, повысить предел прочности в 1,09-1,19 раза, относительное удлинение в l 9-4,09 раза и снизить .затраты на модифицирование в 1,02-1,5 раза.

Формула изобретения.

«О

1 х о х

& ь ь

° «

О1 с 3 л

С 4

1 с о с: Р е о

Р» Р

И е й1Г (-» л Я ь

Щ ь с4 о е и

Е о х х

Г»

dj о х о о

>х ! о

1 Р 1

1»,6 !

Х !

6Р о

1 Х Р»

1. О

o lo

) — -»

О

1 л и

1 &

j«o о е

Е л с0 л х о

E х е

cd х с» (3 !

5е! К

oxvo .х

>х g e

О 1.»

««» Х

У! й( о и

1 !

1 о

1 Е ! jd Ж л

Х

aj 1 lo

1. Х е ! c» о х х

>о 1 Ф

cd (U И л

1 е лфс е

1406200 л а ь сч сч сч ь сч л »»

»Г о ь с0 сч а о со ь

oi o л л сч ь л «,о

1 1 л

Ю ь сч, ь

Р

Qj

34 х х

1. и о х о

Й

Х

td

Ц о х о

z o

X о и х х х о е

jjj В

О\ Р»

О 4 е х о

5 5 о е

v a

1406200.Ф (Д о 4с 5 5 с4 к сч1 О х ХВа5

I —.— — 1 ф

1! иф х о

V 0! 4С Х

COOL I-O

Х! О 1С С!К й

О С»1

«» C»C а1 л .l

I

1 О а

О1й 1 ь

CO

1 о

СЧ

Д °

1- О

v « о а о

I с»с

СЧ

СС

I а о

С0

»Cl

0О о

I о

СО

I 1»

1 О а

1 1 Д ° ь

1 Х I O I оо« С сс 1 1- О а CO с I u Е с»с

Ы вЂ” — — Ч о 1 О а1 ф ° . l а1 хо 1 о в i иа

4l 4l «» С»С

1!

1 1

1 ь

1 о

0:>

СЧ! 3 Д 00

С»С С»\

1 ! е о

1,1

СС СЧ а а о

СЧ

1 1 1

1 а ° о

1 1

I »O

1» О 1

4I lu z 1 а 1

1 X

I» и о

Х 1 0! с4 1 и ° 1 а4 И

I f о

1 I

1 о

»а»

ИЪ

) 1 а хф о

I4 lkа)

1 I

1

IC

I ф

1 4I ! l4

1 Л аа х о

3 6 й

Ц

o х

l5 f 1I ф ! 3 а

I !С

1 3

1 СС о х I

v I

1 41 Ю 1 а

1 а 1 ,4 ° I

Хс-О

ov«

1 о а

1 . 1 о

1 В I

1 Х 1

1 4Ч V 1 1 (— „— ф хо

41 «»

-Ф»сс 1

СЧ

I о

1 1 1

0» Ф

СЧ 1

-Ф

1

1 а

1 л О

А Ь

t »o I

I

1 1 о

1 1 о

1

tl 1 а 1 са О 1

СЧ ч. 1