Способ модифицирования чугуна

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам модифицирования с шаровидным графитом. Цель изобретения - повышение термостойкости и износостойкости чугуна и снижение брака отливок. Способ модифицирования чугуна включает обработку металлическим магнием 50-70% общей массы чугуна, содержащего 2,8-3,4 мас.% углерода и 0,9-1,3 мас.% кремния, и смешивание его с необработанным чугуном, в котором перед смешиванием повышают содержание кремния до 1,7-2,3 мас.% присадкой силикобария, вводимого совместно с медью или никелем, в соотношении соответственно 1:(0,8-1,2) или 1:(0,3-0,7). 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 21 С 1/1О

B: E, ОЮЗНАП

1 . . .Е ., Ч6СИ Я

| !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4273152/31-02 (22) 01,07 ° 87 (46) 30.08.89. Бюл. N - 32 (7 1) Днепропетровский металлургический институт (72) В.И.Комляков, В.А.Рямов, О.В.Пузырьков-Уваров, А.В.Вихров, Н.А.Николаев, P.Х.Гималетдинов и В.M.Ñoâêîâ (53) 669.18 ° 2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1271884, 1986.

Авторское свидетельство СССР

Р 137 1974,С 21 С 1/00, 1986. (54) CqOC0H 10ДИфИЦИР0ВАНИ qmyHA (57) Изобретение относится к черной

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к способам модифицирования больших масс чугуна, преимущественно для отливки крупных прокатных валков

Цель изобретения — повышение термостойкости и иэносостойкости чугуна и снижение брака отливок.

Указанная цель достигается тем, что в качестве кремнийсодержащего сплава одновременно используют силикобарий с медью или никепем в соотношении соответственно 1:(0,8-1,2) или 1:(0,3-0, 7) в количестве, обеспечивающем содержания кремния в необработанном магнием чугуне 1,7-2,37.

Высокое содержание кремния в чуг не, полученном по способу-прототипу (до 2,35K), которьп является сильным элементом — ферритиэатором, обуслов„„SU„„I 504259 А 1 металлургии, а именно к способам модофицирования с шаровидным графитом.

Цель изобретения — повышение термостойкости и износостойкостн чугуна и снижение брака отливок. Способ модифицирования чугуна включает обработку металлическим магнием 50-707 общей массы чугуна, содержащего 2,83,4 .мас.Ж углерода и 0,9-1,3 мас.7 кремния, и смешйвание его с необработанным чугуном, в котором перед смешиванием повьпнают содержание кремния до 1,7-2,3 мас,7 присадкой силикобария, вводимого совместно с медью или никелем, в соотношении соответственно 1 : (0,8-1,2) или 1:(0,3-0,7).

2 табл. ливал низкую дисперсность перлита и высокую степень его аномальности в структуре рабочего слоя валков. ПосI кольку при выполнении этого способа обработанный магнием чугун смешивали с необработанным, т.е. нераскисленным и не обессеренным чугуном, непосредственно перед заливкой форм металлом, в структуре валков имелось большое количество включений сульфидов и оксидов на межфаэных границах, что способствовало быстрому возникновению термических микротрещин под воздействием термоциклических нагрузок в процессе эксплуатации валков, а также наличию в отливках дефектов типа ра— ковин, трещин, заворотов.

Одновременный ввод силикон бария с медью или никелем позволяет существенно усилить эффект графитнзируюз 1504259 щего модифицирования чугуна, так как введение меди или никеля в необработанный магнием чугун (30-50Х от общей массы металла) позволяет достичь их концентрации в нем в 2-3,3 раза больше, чем в окончательном составе чугуна после смешивания и тем самым значительно повысить активность углерода в необработанном магнием металле.

8 этих условиях введение в чугун силикобария, который растворяет в жидком металле крайне неравномерно, приводит к возникновению в нем участков эвтектического и заэвтектического состава, где существенно облегчается образование микрогруппировок атомов углерода и даже вьщеления его кристаллов. Это позволило более чем в 2 раза уменьшить количество кремния, 20 вносимого в металл модификаторами при обеспечении заданной твердости чугуна бочек валков. Кроме того, при таком способе модифицирования снижается количество неметаллических 25 включений в чугуне (барий способствует связыванию и эвакуации в шлак серы и кислорода) и повышается "живучесть графитизирующего эффекта, в результате чего уменьшается брак литья, Медь и никель, являясь графитизирующими элементами, компенсирую-. снижение в чугуне концентрации кремния без увеличения присадки силикобария, и благодаря своему перлитизирующему влиянию на структуру подавляют ферритизирующее действие силикобария.

При этом установлено, что перлитизирующее действие никеля примерно в 2 40 раза сильнее, чем меди.

Для определения оптималь»»ь»х значений параметров предлагаемого способа была проведена серия сопоставительных плавок, включая также плавки с 45 использованием способа-прототипа, результаты которых приведены в таблице 1 и 2.

Износостойкость и термостойкость чугуна, полученного по предлагаемому способу (плавки 5-7, 10-11, 14-15), существенно выше, чем у полученного по способу-прототипу (плавка 1). Введение меди и никеля в основной металл (плавки 2,3, табл. 1) не обеспечивает получение достаточного положительного эффекта, поскольку при этом повышается активность углерода в нем, в результате чего уменьшается его восприимчивость к модифицированию. Содержание кремния в высококремнистом чугуне (1,7-2,37) обусловлено необходимостью получения достаточно сильного модифицирующего эффекта при смешивании расплавов. С понижением содержания кремния ниже 1,7Х в расплаве уменьшается число микрогруппировок углерода и модифицирующий эффект ослабляется. В структуре чугуна уменьшается количество включений графита и степень их сфероидизации, в результате чего механические характеристики сплава падают. Кроме того, уменьшается добавка силикобария в необработанный магнием чугун, поэтому высокие показатели термостойкости не достигаются (плавка 4, табл. 1).

При увеличении содержания кремния более 2,3Х в структуре чугуна уменьшается количество перлита в чугуне, а его износостойкость падает (плавка

8, табл. 1). При уменьшении соотношения силикобария к меди ниже 1:0 8 или никелю 1:0 3 в структуре чугуна появляется феррит, что снижает его износостойкость (плавки 9,13, табл.1), ю а при его увеличении выше соответственно 1:1,2 или 1:0,7 увеличивается количество графита, что приводит к уменьшению твердости и износостойкости чугуна отливок (плавки 12,16, табл. 1) .

Пример. В пламенной печи выплавляют 35 т чугуна следующего состава, мас.7.: С 3,1; Si 1,1; S 0 03;

P О, 12; Gr 0,07. После расплавления и доводки металл сливают в ковш и обрабатывают кальцинированной содой в количестве 17 от общей массы металла. После удале-. ния шла»1а в отдельный ковш отбирают

14 т чугуна и доводят в нем содержание кремния до 27. присадкой в ковш

200 кг силикобария (277. Ва). Степень усвоения кремния 907.

Одновременно с силикобарием в ковш вводят 200 кг катодной меди. Остальной чугун обрабатывают магнием при

1370 С. Расход магния составляет

6,5 кг на 1 т обрабатываемого чугуна.

После удаления шлака высококремнистый чугун (27 Si) смешивают с обработанным магнием чугуном. Окончательное содержание кремния во всей массе чугуна составляет 1,45Х. ,Содержание магния определяется спектральным методом и составляет 0,05X.

5 1504259

Полученный таким образом чугун исполь- масы чугуна, содержащего углерод, эуют для получения отливок листопро- кремнийметаллическим магнием до полу катных валков исполнения ЛШ-42. чения 0,03-0,08Х магния в чугуне, Применение предлагаемого способа смешивание обработанного металла с модифицирования чугуна на вальцели- необработанным чугуном, в который тейных эаводах позволяет повысить по введен кремнийсодержащий сплав, сравнению со способом-прототипом тер- отличающийся тем, что, с мостойкость и износостойкость чугуна целью повышения термостойкости и изсоответственно в 1,33-1,42 и 1,33- 10 носостойкости и снижения брака отли1,45 раза, уменьшить брак отливок, вок, в качестве кремнийсодержащего а также значительно улучшить эксплуа- сплава используют силикобарий, кототационную стойкость прокатных валков, рый вводят одновременно с медью или работающих в предчистовых и черновых никелем, при отношении силикобария клетях прокатных станов, и улучшить 15 к мвди 1:(0,8-1,2) или силикобария качество проката. к никелю 1:(0,3-0,7) и в количестве, . ф о р м у л а и з о б P е т е н и я обеспечивающим содержание кремния в

Способ модифицирования чугуна, .чугуне 1,7-2,3 X. включающий обработку 50-70 7 общей

Таблица!

Реэультаты сопоставительиык испытаний предлагаемого способа модвц>ицироваиил чугуна и способа-прототипа (количество высококремнистого чугуна 40Х, содерваиие углерода и кремиил в осиовиом металле соответствеиио Э, 1 и 1, 1Х) Плавка 1 Содеркаиие, кремиия мас.Х в

Степень аиомальиости пе лита

Отиоситель

Соотио>пение ердость иая терно- чугуна стойкость

B bl c o K 0 K p p. м листом ч>окончательсиликобария к меди, гуие иом составе чугуна

I:0,5

1:i

1:1

1:I

1:1

1:1

1:О,7

I:О,В

1:1,г

1: 1,3

1:О,2 .:о,з

1:О,7

1;о,в э,о

2 2,0 э г,о

4 !,5

5 1,7

6 2,С

7 2,3

8 2,5

9 2,0

10 2,0 г,о г г,о

l3 2,0

14 2,0

15 г,о

16 2,0

I,85

1,45

1,45 !,25

1,35

1,45

1,6

1,65

1,45

1 >45

1,45

1,45

1,45

1,45

1,45

1,45

Паз

Па2

Па2

Па!

Па1

Ла!

Паl

Паэ

Па2

Па!

Па1

Паг

Па2

Па!

Па!

Па2

91,3 вг,4 вз,з

82 >4

90,1

91,7

92,4

93,0

90,Э

90,9

93, 1

94,0

90,6

91,2

93,5

94,4

0,76

0,62

О ° 61

0,65

0,7!

0,76

0,79 о,в!

О,гэ

0,75

О,77

0,8!

0,75

0,75

0,80 о,вг

1,22

1,24 1,5

1,45

1,40

1,35

1>11

1,г

1,36

1,эз

1, 16

1,24

1,41

1,38

1,21

i 17

1,19

1,îâ

1,33

1,35

1,42

1,45

1,33

1,35

1,34

1,34

1,35

1,37

1,36

1,36

44

48

49

46,5

45,5

44

43

4О

44

44

4З

40,5

44,5

44

43

1504259 с4 х

Г.» Д ъ ГС} .й

I 4} а 1d} 0

0 }

I I

О

Г

О

О Х х х (П ъ ,Я Г»

-- сЧ М ЛО

СЧ O О СО CO CO

---OOO в л л в л л

OOOOOO

NММ

О -O

Ю л ° в

О О О со л

ЮСО ОО

-OO л л ооо

-О

О О

OO л в ос

М ооо оол в л ооо î

ГО aü О

O I—

0 л— ллсО сЛ сЛ - сО О ГЧ

Л Л Г-- I ж ОО

ОООO ОО

OOO

4}

F»

О

О

С4 М с Л I» Х л л «л

O O О O Э О!

Л л

Л CO л л

O О

М л

О ГЧ л в в

I 1 1 l 1 1

1 1

Ct!

Х

Х

ГС}

a }.

О Х

O эХ

О

}»

О о

О» !

Х

cd х

0 д

tf

Р" д

Х с}}

Х

ctI

f» с}

С4

Х

cU

"=}

О

Х

}»

О

О л

Х

Х

Х

»

Q!

О

1

Х

Г}

О

A

Е»

О

Х

Х

Г!}

А с

Х

O сб

Х О

О»!

}}!!} Е Х

Х d} л О Х! i

О Г} }

< О

Х р

Г» к о

С4 !

}} Б о р

Х

Е

cd с}}

Х !О в» .:". 1 л с1 --.

1 в» Д

Г A сп

Г-»

Х

0» ctI !!

0 !

Х

}»

О Х

Х Ц

Х Х Х

Г аХ

О !О Х вЂ” — — -»

О Х

Х tx Ц ою и

I д

dI1 }

О

П О

Х !}}

O 3 Г!} Х

Х О

О Х }» Г» — — — — -!

I l О

О Х л

Х

О ctI X Х

I Б Р О

I в» }à — — — »

Л Л Л Л.Л л в л л в

COCh 0ÃË 4 Ì Î Nñ < Wì Î NO t .! 1()

-Ф -Ф .:1 Ф -:1 -: - --Г

О 0 О СЧ вЂ” М O Ch CO Л Л О 0 Л . М М ОЛМ NO Л N ГЧNN;4СЧГ

М М М М -Ф б -4 1 С

0СЧ С1 0О С! Л Л л L0 с0 0 с л л GO л л л л л ° в л л л л

ОООOООOОOОО с 1.! М -Ф Л-;1 O МP с"1 d 0 0 N O <Л 1 л в в л л л л в ° л в л ° л — N W N О с 4 М О О N М C O ГЧ М 1

Ссс СО CO 00 О Ch О O Ch Ccc Ch О О О Ch О О» О 1 <3 О с1 сЧ М! ГЧ с4 N — N 1

Х cd 1 Щ cd cd

И - t- i.» t И M }Х t t t» t- И: = t:

I 1 I 1 I 1 l I } I 1 I 1

ГЛ !Л !Л ГЛ !Л ГЛ Л ГЛ сЛ иЛ ГЛ ГЛ сЛ ГЛ !Л !Л г л

СО D -.! СЧ W D < 0 «» D -;1 C -Ф D -.! < -! I -17

О О О !Л F О М !Л О О O O O О О O Ю CO О в в a a л в в в в л в в л °

М М СЧ»- — С 4 СЧ СЧ СЧ С 4 СЧ СЧ С 4 С4 N N CI (I "! СЧ }

СЧWCГЛ ОЛCOФO -СЧм сл О!» О л »4 1