Рафинирующе-модифицирующая смесь

 

Изобретение относится к литейному производству и машиностроению и может быть использовано при производстве отливок из высокопрочного чугуна. Целью изобретения является снижение стоимости смеси и повышение эффективности модифицирования при сохранении высоких механических свойств чугуна. Рафинирующе-модифицирующая смесь содержит, мас.%: содовый шлак внедоменной обработки чугуна 5-50

графит 1-10

металлическая смесь сфероидизирующих модификаторов остальное. При этом содовый шлак внедоменной обработки чугуна содержит, мас.%: окись натрия 25-35

окись марганца 8-12

окись кальция 4-7

окись кремния 20-30

окись магния 1-3

окись алюминия 1-2

окись железа остальное. Металлическая смесь сфероидизирующих модификаторов содержит, мас.%: магний 0,5-8

кальций 0,1-10

барий 0,01-10

редкоземельные металлы 0,01-1,5

алюминий 0,1-5,0

железо 1-40

кремний остальное. Применение смеси для получения высокопрочного чугуна позволяет снизить стоимость смеси, улучшить микроструктуру чугуна при сохранении механических свойств чугуна на высоком уровне. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„154 242

Ai (51)5 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф!

4д

"«Рь

ЬР

«Дь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

l10 30 PETEH RM 0THPblTHAM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4476499/23-02 (22) 27,06.88 (46) 07.03.90. Бюл. Р 9 (71) Макеевский труболитейный завод им. В.В.Куйбышева (72) H.Ï.Ëûêoâ, В.Д.Краля, В.В.Суменкова, А.Н.Соболев, Н.М.Удод, А.И.Ярмоленко, Б.В.Станиловский, Н.В.Голуб, А.Ф.Алексеев и А.П.Федирко (53) 669. 15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И1- 550426, кл. С 21 С 1/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Р 973654, кл. С 22 С 35/00, 1981. (54) РАФИНИРУЮЩЕ-МОДИФИЦИРУЮЩАЯ СМЕСЬ (57) Изобретение относится к литейному производству и машиностроению и может быть использовано при производстве отливок из высокопрочного чугуна. Целью изобретения является снижение стоимости смеси и повышение.эффективности модифицирования при сохранении Высоких механических

Изобретение относится к литейному производству и машиностроению и может быть использовано при производстве отливок из высокопрочного чугуна.

Целью изобретения является снижение стоимости смеси и повышение . эффективности модифицирования при сохранении высоких механических свойств :чугуна.

Предлагаемая рафинирующе-модифицирующая смесь содержит содовый шлак внедоменной обработки чугуна, графит

2 свойств чугуна. Рафинирующе-модифицирующая смесь содержит, мас.7: содовый шлак внедоменной обработки чугуна 5-50, графит 1-101 металлическая смесь сфероидизирующих модификаторов остальное. При этом содовый шпак внедоменной обработки чугуна содержит, мас.7.:: окись натрия 25-35, окись марганца 8-12; окись кальция 4-7; окись кремния 20-30; окись магния 1-3; окись алюминия 1-2; окись железа остальное. Металлическая смесь сфероидизирующих модификаторов содержит, мас.%: магний 0,5-8; кальций О, 1-10; барий 0,01-10; редкоземельные металлы 0,01-1,5; алюминий

О, 1-5,0; железо 1-40; кремний остальное. Применение смеси для получения высокопрочного чугуна позволяет снизить стоимость смеси, улучшить микроструктуру чугуна при сохранении механических свойств чугуна на высоком уровне. 2 з.п. ф-лы, 2 табл. и металлическую смесь сфероидизирующих модификаторов при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Содовый шлак внедоменной обработки чугуна 5-50

Графит 1-10

Металлическая смесь сфероидизирующих модификаторов Остальное

При этом содовый шпак внедомена ной обработки чугуна, содержит, мас . /:

1548242

Окись натрия 25-35

Окись марганца 8-12

Окись кальция 4-7

Окись кремния 20-30

Окись магния 1-3

Окись алюминия 1-2

Окись железа Остальное

Металлическая смесь сфероидизирующих модификаторов содержит, мас.%: ip

Магний 0,5-8

Кальций О, 1-10

Барий 0:,01 "10

Р едкоэ емельные металлы О, 01-1; 5 15

Алюминий 0,1-5

Железо 1-40

Кремний Остальное

Окислы, входящие в состав содового шпака, обладают выс.окой актив- 20 ностью, и большой десульфурирующей способностью. При вводе их в жидкий чугун они активно взаимодействуют с серой, образуя сульфиды, которые отличаются своей термодинамической ста- 25 бильностью, малой плотностью и легко удаляются из расплава, снижая при этом вязкость образующихся шлаков, особенно в области низких температур (при обработке ваграночного чугуна). 30

При содержании в смеси десульфуратора — содового шлака менее 5/ происходит образование неоднородного вязкого шлака в результате чего

Р

35 снижается рафинирующая и модифицирующая активность компонентов смеси.

При содержании десульфуратора — со(П . дового шлака в смеси более >0% резко повышается реакционная спо- 40 собность и жидкотекучесть образующихся шлаков, что приводит к интенсивному разъединению футеровки, При этом образующиеся шлаки становятся настолько жндкотекучими, что не задерживаются в дитниковой системе и могут попасть в форму, снижая качество и механические свойства отливок.

Графит в составе смеси в количестве 1-10%. способствует кристал.-. лизации чугуна без структурно-сво, бодных карбидов. При содержании в составе смеси графита менее 17 действие его на создание центров крис55 таллизацни графита малоэффективно.

При вводе в состав смеси более 10% графита, он частично всплывает на поверхность чугуна в виде спели, которая затем удаляется вместе с образующимся шпаком.

Наличие в составе смеси металлической смеси в качестве сфероидизирующего модификатора способствует получению вермикулярного и шаровидного графита в чугуне вместо пластинчатой формы, что вызывает значительное повышение механических свойств чугуна. При содержании в составе смеси металлического порошка менее 40% действие входящих в него модифицирующих элементов малоэффективно при установленном расходе смеси, равном 0,5-17 от массы чугуна. увеличение расхода металлической смеси, содержащей сфероидизирующие и модифицирующие элементы более 947. приводит к резкому снижению усвояемости в чугуне входяир х в его состав модифицирующих элементов из-за возникающего при этом дефицита десульфуратора, количество которого не должно снижаться в смеси ниже 57.

Готовят- смеси, используя в качестве металлических компонентов отходы ферросплавного производства, получаемые при дроблении лигатур, содержащих магний, кальций алюминий, барий,.редкоземельные металлы (РЗМ), кремний в виде отсевов крупностью до 3,2 мм. у

В лабораторных и производственных словиях труболитейного завода изготавливают и испытывают составы

|рафинирующе-модифицирующих смесей (табл. 1) .

Стоимость смеси определяют, исходя из данных прейскуранта, при этом стоимость содового шлака равна 10 руб. за 1 т, стоимость графита в среднем

75 руб. за 1 т, стоимость силикомишметалла в среднем 2500 руб. за 1 т, стоимость сфероидизирующего модификатора в виде металлического порошка смеси отходов пыпевндной фракции, содержащего магний, кальций, алюминий, барий, Р3М, а кремний в, среднем

500 руб. за 1 т, а ферросилиций—

400 руб. за 1 т, магний 13 руб. за

17., введенный в состав.

Апробирование состава смеси проводят на базовом составе чугуна, содержащего, мас.7.: углерод 3,5; кремний.2,4; марганец 0,5; хром О, 1; фосфор 0 20; сера 0,10, . Чугун выполняют в вагранке с копильником емкостью 16 т. темпера1548242 тУРа чУгУна 1360ОС. Расход смеси

0,57. от массы жидкого чугуна, Смесь загружают на дно конша перед ныпуском металла из копильника. Для исследования изготавливают трубы по заS водской технологии, из которых вырезают кольцевые пробы и проводят испытания на механические свойства, макро- и микроструктуру по известным методикам. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Из полученных данных видно, что наилучшие показатели по модулю коль- 15 ценой прочности получены при использовании предлагаемых составов 1-3 рафинирующе-модифицирующей смеси.

При модифицировании чугуна составами 4-6, отклоняющимися от верх- 20 него и нижнего пределов по основным компонентам, модуль кольцевой прочности несколько ниже из-за плохого усвоения модифицирующих элементов металлического порошка и по- 25 лучения н структуре наряду с вермикулярным графитом графита пластинчатой. формы. При модифицировании чугуна известным составом 7 ::модуль кольцевой прочности находится на 30 одном уровне с предлагаемым составом. Однако из-за наличия в составе силикомишметалла понышенного содержания РЗИ твердость чугуна повышена, что приводит к увеличению продолжи- 35 тельности отжига труб.

0 5-8,0

О, 1-10,0

О, 01-10,0

Формула изобретения

1. Рафинирующе-модифицирующая сиесь, содержащая графит и металлическую смесь сфероидизирующих модификаторов о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения стоимости смеси и повышения эффективности модифициронания при сохранении высоких механических свойств чугуна, она дополнительно содержит содовый шпак внедоменной обработки р чугуна при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Содовый шпак внедоиенной обработки чугуна 5-50

Графит 1-10

Иеталлическая смесь сфероидизирующих модификаторов Остальное

2. Смесь по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что содовый шлак внедоменной обработки чугуна со.держит, мас.7.:

Окись натрия 25-35

Окись марганца 8 !2

Окись кальция 4-7

Окись кремния 20-30

Окись магния 1-3

Окись алюминия 1-2

Окись железа Остальное

3. Смесь по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что металлическая смесь сфероидизирующих модификаторов содержит, мас.X:

Иагний

Кальций

Барий

Редкоземельные иеталлы О, 01-1,50

Алюминий О, 1-5,0

40 - . 1-40

Кремний Остальное

1548242

Та блица 1

Содержание компонентов, мас.X.

Состав смеси

С то имое т ь

-смеси, руб./т

Графит

Силико- Магний Ферросилимишме- ций талл

Смесь сфероидизирувщих модификаторов

Содовый шлак внедоменной обработки из чугуна

51

94

95,5

38

25

П р и м е ч а н и е. Составы 1-3 соответствуют верхним, нижним и средним значениям предлагаемой смеси, а составы 4-6 — значениям, выходящим за верхние и нижние пределы содержания предлагаемой смеси.

Таблица 2

Микроструктура высокопрочного чугуна

Состав Механические свойства смеси

Модуль кольцевой прочности, кг/мм2

Твердость

НВ

Феррито-перлитная; перлита 16/; фит шаровидный + вермикулярньй.

Феррито-перлитная; перлита 10i!; фит шаровидньй + вермикулярный.

Феррито-перлитная; перлита 14Х; фит шаровидньй + вермикулярный.

Феррито-перлитная; перлита 8Х.

Феррито-перлитная; перлита 6Ь; вермикулярный + пластичный.

Феррито-перлитная, перлита 4%; вермикулярный, пластинчатый.

Феррито-перлитная; перлита 18Х; фит шаровидньй + вермикуляриьй.

210 гра200

71 гра207

74 гра197

191

68 . 62,5, 4

5 графит

191

62 графит

229

7 (известный) граСоставитель К.Сорокин

РедактоР И.ДеРбак ТехРедП.Сердюкова Корректор И.Эрдейи

Заказ 115

Тирах 489

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгорол, у.i. .Гагарина,101

2

4

6

7 (известный) 1

0,5

11 . 25

475, 7

217,5

360,0

521, 2

211,8

208, 2

951, 7