Способ производства легированного чугуна

 

Изобретение относится к области выплавки чугуна и может быть использовано в литейном производстве. Цель - повышение физико-механических свойств чугуна. Одну часть чугуна выплавляют и перегревают в электропечи, например индукционной, а другую - в ваг гранке, в обе части вводят легирующие присадки и смешивают обе части в ковше, причем соотношение упомянутых частей находится в пределах от 0,2 до 1,0, их перегрев составляет соответственно 1460-1480 С и 1260 - 1280°С, а разность коэффициентов графитизации не менее трех. Карбидообразующие присадки, повьш1ающие термодинамическую активность углерода в чугуне, вводят в ваграночный чугун, а графитизирующие, повьш1аю1цие ее,- в электропечной. 1 з„п. ф-лы, 1 табл. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 2) В ) I/00

,Я { М э Ю >.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2) ) 4075246/3) -02 (22) 14,04.86 (46) 07,07.88. Бюл. Р 25 (71) Днепропетровский металлургический институт им, Л,И.Брежнева и Кушвинский завод прокатных валков (72) Н.Н.Овчинников, О.В.ПузырьковУваров, В,И.Комляков, А.В.Вихров, P.Х.Гималетдинов и И.И.Бурцев (53) 669.126.8 (088.8) (56) Мишин П.П. и др. Производство высококачественных чугунов для машиностроения, — М.: Металлургия, 1983, с. 27-29.

Совершенствование процессов плавки для повышения качества чугуна в отливках. Информация С-6-1. — М.:

НИИМАШ, 1977,, с.40. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛЕГИРОВАННОГО ЧУГУНА

„„SU„„1407958 А 1 (57) Изобретение относится к области выплавки чугуна и может быть использовано в литейном производстве. Цель— повышение физико-механических свойств чугуна. Одну часть чугуна выплавляют и перегревают в электропечи, например индукционной, а другую - в ва-. гранке, в обе части вводят легирующие присадки и смешивают обе части в ковше, причем соотношение упомянутых частей находится в пределах от

0,2 до 1,0, их перегрев составляет соответственно 1460-1480 0 и 1260

1280оС, а разность коэффициентов графитиэации не менее трех, Карбидообраэующие присадки, повышающие термодинамическую активность углерода в чугуне, вводят в ваграночный чугун, а графитизирующие, повышающие ее,— в электропечной, 1 з.п ° ф-лы, 1 табл.

1407958

К „= С(Si-0, 2 (Мп - ), 7S-0,3) +

+ 0,)P + 0,4Ni — 1,2Сг — 0,4Мо +

+ 0,5 АЗ. - 2Ч) °

35 где С,Si Æi,S,Р,Ni Ñã,Мо,A1 и V— массовая доля соответствующего элемента в чугуне. 40

При смешивании чугунов разность параметров графитиэации которых меньше трех единиц, эффект жидкого легирования практически не наблюдается.

Прн увеличении разности параметров 45 графитизации смешиваемых чугунов наб" людается рост прочности и ударной вязкости отливок, а также уменьшение анизотропии механических свойств по сечению отливки.

Эффект жидкого легирования заметно усиливается, когда карбидообраэующие элементы вводятся преимущественно в перегретый (1460-1480ОС) электропечной чугун, а графитизирующиев ваграночный чугун, имеющий температуру 1250-1280 С. Если же это условие на соблкдается, то даже при разности параметров графитизации чугуИзобретение относится к литейному производству и может быть исполь" зовано при выплавке чугуна.

Цель изобретения — повышение фиэи- 5 ко-механических свойств чугуна.

Способ производства легированного чугуна включает выплавку и перегрев одной части чугуна в электропечи, например индукционной, а второй — в 10 вагранке, ввод в обе части легирующих присадок и смешивание обеих частей в ковше, причем соотношение упомянутых частей находится в пределах 0,2 -

),О, их перегрев составляет соответ- 15 ственно !460"1480 С и 1260-1280 С, а разность коэффициентов графитизации - не менее трех.

Карбидообраэующие присадки, повышающие теплодинамическую активность 20 углерода в чугуне, вводят в ваграноч" ный чугун, а графитизирующие, понижающие ее, " в электропечной.

Эффективность предлагаемого спо-. соба, являющегося жидким легированием,5 определяется экспериментально при исследовании влияния активности углерода смешиваемых чугунов на механичес" кие свойства отливок. Термодинамическую . активность углерода в чугунах оценивают параметром графитизации К, который определяют по формуле нов. больше трех и механические свойства образцов явно низе, чем у отливок, полученных по предлагаемому способу. Эффект жидкого легирования связан с интенсификацией процессов диффузии легирующих элементов и углерода при смешивании чугунов и гомогенизацией расплава. На микроструктуре отливок наблюдается уменьшение длины дендритов предэвтектического аустенита. Они становятся более округльачи и короткими. Увеличивается дисперсность перлита. Микроструктура образцов поверхности и сердцевины отливок практически не отличается, Описание изменения микроструктуры образцов определяют рост механических свойств и уменьшение анизотропии по глубине отливок.

Повышение температуры чугуна, со" держащего карбидообразующие элементы, приводит к увеличению в структуре отливок дисперсности перлита и измельчению включений графита. Наи" лучшие. механические свойства наблюдаются пои температурах выше 1460 С, когда достигается гомогенность расплава, Такое влияние носит экстремаль" ный характер, и при температуре выше 1480оС в структуре чугуна появляется междендритный графит, увеличиваются размеры дендритов предэвтектического аустенита, что приводит к снижению механических свойств отливок.

Оптимальная температура перегрева ваграночного чугуна, соответствующая максимуму механических свойств отливок, находится в пределах 12501280 С.

Уменьшение температуры ваграночного чугуна ниже 1250 С приводит к укрупнению включений графита в структуре чугуна, ухудшению его формы (грубопластинчатость включений) и падению механических свойств отли" вок. Повышение температуры ваграночного чугуна вьппе !280 С приводит к повышению температуры расплава после смешивания, что увеличивает размеры дендритов предэвтектического аустенита и приводит к появлению междендритного графита.

Наилучшие механические свойства

1 и наименьшая их анизотропия по глубине отливок достигается при соотно" шенин злектропечного и ваграночного чугунов соответственно 0,2 - ) 0

1407958

Формула изобретения чт

Ударнал влэ- телень кость чугуна кг/см, иа т глубине,мм

1 10

Ьлавка чут уна

Равность параметров графитиэапни чугунов

8К, -к„- „

Темпе ратура

Вагра ночного чугуна, ФС

Степень тно" чности иэгнбеэ глуби" ние ктро- . ного аграиого улов аинэотро» пии прочности, 6-6, -1.— — .1002

b„

Ъ0,5 56,5

72,5 71,5

74,О 73,0

77,0 76,5

68,$ 56,0

0,52 0,49 5 ° 8

1 1460 1250 1, 86

6,6

2 1460 1250

3 1470 1265

0,69 0>68 1,5 1 5

0,71 0,70 1,4 142

4 ° 7

1,57

6,03

1,35

0,65 0,75 0,74

4 1480 1280

1,33

6,25 1,5sl

9 4

S . 1500 1300

Э,б

0,64 0,60

9,52

Я р н н в ч а и и а. Плавки 2-3 - по предлагаемому способу. 6, и « к,- механические характеристики отливок на глубина 20 нн от поввркиовеи отливки1 6т и а ко - то ие, и1е глубине 50 юат. (или 1:5 — 1:1). При соотношении менее 1:5 возникает неравномерность распределения легирующих элементов, а при соотношении более 1:1 возрас" тает транкристалличность в рабочем слое отливок, увеличивается количество хрупкого цементита и ухудшаются экономические показатели процесса.

Обобщенные результаты испытаний приведены в таблице.

Пример. В индукционной печи промьш1ленной частоты с кислой футеровкой плавят чугун, используя в качестве шихты стружку от прокатных 15 валков, возврат валков и стальные металлоотходы. После перегрева его в печи до 1470 С в него вводят расчетное количество ферросплавов, обеспечивая следующий химический состав, 20 мас.%: С 2,5; Si 0,4; Мп 0,7; Cr

1 2; Ni 0,4; P 0,08; 5 0,06 (К

= -2,33), а затем смешивают с ваграночным чугуном, имеющим температуру

12650С и следующий химический сос- 25 тав, мас.Х: С 3,33; Si 0,9; Мп 0,5;

Cr 0,4; Ж -1,65; P 0,3; S 0,1 (Кг 3,7). Количество электропечного чугуна 6 т, а ваграночного

12 т. После смешивания чугун в ковше 30 перед заливкой в литейные формы имеет теМпературу 33100С и следующий химический срстав, мас,%; С 3,0; Si

0 ° 7э Ип Оэá; Cr 0,7; Ni l,l; P 0,2;

S О 1 ° и испОльэуется для ОтлиВки rlpo"35 катных валков.

Таким образом, внедрение предлагае-. мого способа Обеспечивает повышение прочности на 1 лубине отливки 20 мм от литой поверхности на 14Х а на глубине 50 мм — на 20% и ударной вязкости на глубине 20 мм на 36%, а на глубине 50 мм " íà 40Х. При этом аниэотропия прочности уменьшается в 5,8 раза, а ударной вязкости — в 12 раз. Это обеспечивает повышение эксплуатацион- ной стойкости прокатных валков в среднем на 15%.

1. Способ производства легированного чугуна, включающий выплавку и перегрев одной части чугуна в электропечи, а второй — в вагранке, ввод в обе части легирующих присадок и смешивание обеих частей в ковше, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения физико-механических свойств чугуна, соотношение упомянутых частей находится в пределах 0,2

1,0, их перегрев составляет соответственно 1460-1480 С и 1260-1280 С, а разность коэффициентов графитиэации— не менее трех.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что присадки, повышающие термодинамическую активность углерода в чугуне, вводят в ваграночный чугун, а понижающие ее — в электропечной, !