Способ получения чугуна

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве чугунных отливок. Цель изобретения - получение равномерной твердости в тонкостенных отливках, снижение себестоимости чугуна при сохранении уровня механических свойств. Предложенный способ получения чугуна включает загрузку в плавильный агрегат передельного чугуна, углеродистого полупродукта и собственного возврата, перегрев расплава до 1580 - 1650°С, модифицирование расплава лигатурой, содержащей редкоземельные элементы на 1-й стадии, и ферросилицием - 2-й. Использование в качестве компонента шихты углеродистого полупродукта/C*983,5%, SI, MN, CR и до V 0,1%

TI до 0,03% и FE - остальное/ в количестве 5-30% от массы шихты, ввод в расплав РЗМ цериевой группы и простратизирующее модифицирование ферросилицием позволяет получить равномерную твердость в различных сечениях отливок. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН, (5 1 ) 5 С 21 С l /00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 441 5642/31-02 (22) 28 ..1 2.87 (46) 23.01.90. Бюл. В 3 (71) Белорусский политехнический институт и Уральский политехнический институт им, С.И.Кирова (72) С.Н. Леках, Ю.П. Белый, Л.Л. Счисленок, В.В. Терентьев, В.А. Никоненков, А..Н. Гусев и В.П. Василенко (53) 621 .745(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 624921, кл. С 21 С 1/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР 11 - 1359305, кл. С 21 С 1/00, 1985. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве чугунных отливок. Цель изобретения — получение равномерной твердости в тонкостенных отливИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке способов получения чугуна для тонкостенных отливок — поршневых колец.

Цель изобретения — получение равномерной твердости в тонкостенных отливках, снижение себестоимости чугуна при сохранении уровня механиче" ских свойств °

Использование в шихте углеродистого полупродукта, чистого по содержанию кремния и марганца взамей традиционных доменных чугунов позволяет полностью использовать образующийся собственный легированный возврат.

„,;ЯМ„„3537692

2 ках, снижение себестоимости чугуна при сохранении уровня механических свойств. Предложенный способ получения чугуна включает загрузку в плавильный агрегат передельного чугуна, углеродистого полупродукта и собственного возврата, перегрев расплава до 1580-1650 С, модифицирование расплава лигатурой, содержащей редкоземельные элементы на 1-й стадии, и ферросилицием — на 2-й. Использование в качестве компонента шихты углеродистого полупродукта (О ) 3,57, S1 Nli Сг H p0 V 0 13 T1 gO 01032 и Fe — остальное) в количестве 5, 30Х от массы шихты, ввод в расплав

РЗМ цериевой группы и простратизирующее модифицирование ферросилицием позволяют получить равномерную твердость в различных сечениях отливок. 2 э.п.ф-лы, 2 табл.

При этом снижается расчетная добавka легирующих элементов и эа счет более однородного распределения основной части легирующих элементов в собственном возврате по сравнению с высокопроцентными тугоплавкими ферросплавами никеля, ванадия, хрома и молибдена облегчается получение микрооднородного по легирующим элементами жидкого чугуна. Это имеет решающее значение для получения в особо тонкостенных отливках однородной твердости и структуры.

Углеродистый полупродукт, содержащий,Ж: углерод 3,5-4,5, кремний 0,021537692

0,1, марганец 0,02-0„1, хром 0,020,1, ванадий 0,02-0 1", титан 0,01О, 1;железо остальное, получают при переработке ванадийсодержащих титано5 магнетитовых руд на феррованадий путем продувки воздухом (кислородoM) в конвертере переделъного ванадиевого чугуна при низких температурах с присадкой окислителя — охладителя (агло- 10 мерата) ° Режим продувки обеспечивает максимальную степень окисления кремния и деванацию . Полученный углеродистый полупродукт в основном используется для дальнейшего передела 15 в сталь при мартеновской плавке.

Составы углеродистого полупродукта, зависящие от режима продувки, приведены в табл.1 .

Наиболее оптимальным для предлага- 20 емого способа выплавки является состав 2, содержащий,%: углерод 3,5" ,4,5, кремний 0,02-0,1, марганец 0,020,1 . Наличие в его составе 0,02-0,1% хрома, 0,02-0,1% ванадия и 0,01-0,1% 25 титана в значительной степени обеспечивает требуемый уровень легирования чугуна указанными элементами.

Вместе с тем, вследствие своей природы получения он дополнительно насы- 30 щен газами (кислород и азот), что не обеспечивает требуемого качества отливок. Поэтому предусмотрен предварительный перегрев расплава, полученный на основе углеродистого полупродукта и собственного возврата до о

1580-1650 С, который обеспечивает высокую микрооднородность расплава, полное растворение и равномерное распределение легирующих элементов по 40 объему расплава. Активное кипение расплава способствует удалению крупных неметаллических включений и растворению.диснерсных частиц. Это создает благоприятную ситуацию для восприятия последукщего двухстадийного модифицирования. Измерение активности растворенного кислорого (0о) показало, что при предварительном перегреве до 1580-1650 С а составляет (4ф о 5

6) ° 10 и резко снижается до (1,5-Ф

2) 10 за счет ввода активных элементов (P3N) при первой стадии модифицирования выше температуры равнове, сия тигельной реакции. Для чугунов, из которых изготавливают поршневые кольца, температура равновесия тигельной реакции составляет 13601400 С, Многократньф переплав собственного возврата снижает BocIIpH имчивость расплава к последующему модифицированию, Применение угле родистого полупродукта в совокупности с дополнительным перегревом до предложенного диапазона температур нозволяет повысить восприимчивость к последующему двухстадийному модифицированко.

Нижний предел температуры перегрева (1 5800C) необходим для достижения требуемой однородности расплава и активности кислорода при использовании шихты на базе углеродистого полупродукта, Выше верхнего предела (1650 С) данный эффект не прирастает, однако, возрастает угар углерода, увеличиваются энергозатраты, износ футеровки печей;

Последующая двойная обработки (выше и ниже температур равновесия тигельной реакции) обеспечивает высокий графитизирующий эффект. Пределы ввода углеродистого полупродукта определяются выходом годного при литье поршневых колец (нижний предел 1-10), а также повышенным расходом кремния и других ферросплавов (верхний предел 1-.5).

Испытания проводят при плавке чугуна, содержащего,%: С 3,5-3,8, Si

2,3-2,8, Мп 0,5-0,8, Cr 0,2-0,4; Ni индукционной печи емкостью 40 кг.

Способ осуществляют следующим о6разом.

В индукционную печь загружают ших" товые материалы, состоящие из углеродистого полупродукта литейного чугуна и возврата собственного производства в определенном отношении.

Расплав перегревают до 1580-1650 С, вводят при данной температуре тугоплавкие легирующие присадки: ферромолибден — 50% молибдена, феррохром "

75% хрома, ферромарганец — 75% марганца, феррованадий — 55% ванадия.

Далее расплав подстуживают до температуры первой стадии модифицированин, переливают при 1460 С в промежуточный ковш, в котором обрабатывают 0,05%-ньтм комплексным модификатором, содержаппм 30%.РЗМ (цериевой группы), 5% бария, 1% стронция, подстуживают до температуры второй стадии (1 380 С) и при переливе в разливочный ковш вводят 0,5%:

15376 о2

;Таблица 1 о

Температура модифицирования, С, Содержание кихты, 7

Способ

Собс вены воэв

Полуп родукт углеродИстый

Литейный

Перед ельНЫЙ чугун

II стадия

I стадия

Перегрев чугун

20,0 30,0 50,0

1360

1480 . 1460

Известный

Предлагаемый l

1580 1460

1620 1460

1650 1460

1380

70,0 5,0

70,0 15,0

70,0 30,0

25 0

l5,0

П р и м е ч а н и е. Согласно известному способу в качестве модификатора исполь" эуют сплав, содержащий, мас.X: РЗИ 30; Ва 5; Sr 1; Si u Fe остальное, 5 ферросилиция (ФС-75). Далее производят заливку форм, Заливают специальные пробы сечечением 4 4 мм, длиной 1 00 мм в сырые формы через один торцовый питатель . Такая проба позволяет имитировать условия изготовлейия тонкостенных отливок тица поршневых колец. Исследуют микроструктуру и определяют разброс значений твердости по длине образца в пяти точках по

10 образцам.

Свойства чугуна, полученные по предлагаемому и известному способам, 15 представлены в табл.2.

Как следует из приведенных данных, предлагаемый способ получения чугуна позволяет благодаря использовачию в качестве компонента шихты углеродистого полупродукта перегрева расплава перед модифицированием получить равномерную твердость в различных сечениях поршневых колец, снизить себестоимость 1 т чугуна.

Формула изобретения

1. Способ получения чугуна, преимущественно для заготовок поршне- 30 вых колец, включающий загрузку шихты в плавильный агрегат, доводку расплава до заданной температуры, модифицирование расплава церийсодержащим веществом на первой стадии и кремнийсодержащим веществом на второй стадии, отличающийся тем, что, с целью получения равномерной твердости в поршневых кольцах, снижения себестоимости чугуна, в шихту вводят 5/

ЗОБ углеродистого полупродукта, а расплав перед модифицированием перегревают до 1580-1650 С.

2, Спосбб по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что углеродистый полупродукт содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.7:

Углерод 3,5-4,5

Кремний 0,02-0,)0

Марганец 0,02-0,10

Хром 0,02-0,10

Ванадий 0,02-0,10

Титан 0,02-0,10

Железо Остальное . 3. Способ по п ° 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве кремнийсодержащего вещества используют

Ферросилиций.

1537692

Таблица 2

Снижение себестоиСвойства

Способ

HRB слов ный гаксиОстаточО,тбел, мм у замка кольца у диамет кольца

450,42

9500

5,0

34,5

4

Составитель Н, Косторной

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Пожо

Редактор Н.Рогулич

Заказ 282, Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

f13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина, 101

Нзвест иый 89

Предлагаемый

96

2 98

3 104 рально противопо" ложного замку"

l 0l

107 мальBbIB разброс, HPB

3

Предел прочности при изгибе, кгс/см

36,0

38,0

37,5 ная деформация

3,0

2,0

3>5 модуль упругости, 8 кгс/мм

9800 мости руб. /т чугуна

389, 13

362,96

361,49