Модифицирующая смесь для обработки чугуна

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам смесей для обработки чугуна. Цель изобретения - повышение механических свойств чугуна за счет перлитизации матрицы. Модифицирующая смесь включает силикокальций, алюминий, плавиковый шпат, медномагниевую лигатуру, силикохром и древесный уголь при следующем соотношении компонентов, мас.%: медномагниевая лигатура 15-30

силикокальций 10-20

плавиковый шпат 20-30

алюминий 6-9

силикохром 14-26

древесный уголь 5-15

при этом медномагниевую лигатуру и силикокальций берут в соотношении 0,75-3,0:1,0

плавиковый шпат и силикокальций берут в соотношении 1,5-2,0:1,0

алюминий и силикохром берут в соотношении 0,35-0,43:1,0. Дополнительный ввод в состав смеси силикохрома и древесного угля и применение в качестве циркулирующего модификатора медномагниевой лигатуры позволяет на 15-20% повысить механические свойства чугуна в отливках за счет перлитизации его матрицы. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1617032

1 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHAM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4650869/27-02

I (22) 16.02.89 (46) 30.12.90. Бюл. N - 48 (71) Научно-производственное обьединение по технологии машиностроения

"ЦНИИТМАШ" и Производственное объединение "Красный котельщик" им.60-летия

Союза ССР (72) А.И.Беляков, Л.А.Петров, H.Н.Александров, F..Â.Ê0âàëåBè÷, Г.Г.Тер-Антонян, В.В.Перепелицын, Г.И.Левченко, В.С.Дьяконов, В.С.Веденин и Г.И.Руин (53) 669.15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1239160, кл. С 22 С 35/ОО, 1984.

Авторское свидетельство СССР

9 11228899888888, кл..С 22 С 1/02, 1985. (54) МОДИФ11ЦИРУЮЦАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА (57) Изобретение. относится к литейному производству, в частнс.=ти к составам смесей для обработки чугуна. Цель изобретения — повышение механических

Изобретение относится к литейному производству, в частности, к составам смесей для обработки чугунч.

Цель изобретения — повышение механических свойств чугуна в отливках за счет перлитизации матрицы.

Модифицирующая с, ееь, содержащая сфероидизирующий модификатор, силик окальций, алюминий и плавиковый шпат, в качестве сфероидизирующего модификатора содержит мецномагние ую лига.туру и дополнительно содержит силико(5I)5 С 22 С 35/00 С 21 С 1/02

2 свойств чугуна за счет перлитизации матрицы. Модифицирующая смесь включает силикокальций, алюминий, плавиковый шпат, медномагпиевую лигатуру, силикохром и древесный уголь при следующем соотношении компонентов, мас.7.: медномагниевая лигатура 15

30; силикокальций 10 — 20; плавиковый шнат 20 — 30; алюминий 6 — 9; силикохром 14 — 26; древесный уголь 5 — 15; при этом медномагниевую лигатуру и силикокальций берут в соотношении

0,75 — 3,0:1,01 плавиковый шпат и силикокальций берут в соотношении

1,5 — 2,0:1,0; алюминий и силикохрам берут в соотношении 0,35 — 0,43: 1,0.

Дополнительный ввод в состав смеси силикохрома и древесного угля и прнмепение в качестве циркулирующего модификатора медномагниевой лигатуры позволяет па 15 — 20Х повысить механические свойства чугуна в отливках за счет перлитизации е"o матрицы.

2 табл. хром и древесный уголь при следующем соотношении компонентов, мас.K:

Медномагниевая лигатура 15 — 30

Силикокальций 1Π— 20

Плавиковый шпат 20 -- 30

Алюминий 6 — 9

Силикохром 14 — 26

Древесный уголь 5 — 15 при этом выбирают соотношение: медномагниевая лигатура к силикокальцию (0,75 — 3,0):1,0; пл„виковый шлат к

3 1617032 4 силикокальцию - (1,5 — 2,0):1; алюминий к силикохрому - (0,35 — 0,43):1.

Использование в составе предлагаемой модифицирующей смеси в качестве сфероидизирующего модификатора медномагниевой лигатуры при дополнительном введении силикохрома и древесного угля и выполнении. указанных соотношений понижает термодинамическую активность кислорода, повышает реакционную спо10 собность смеси, за счет чего обеспечивается более высокая перлитизация матрицы и повьппение механических свойств чугуна в отливках.

Введение в качестве сфероидизирую- держания кальция в смеси.

,щего мадййккатора меднамагниевай лигатуры позволяет стабильно получать графит шаровидной формы, в результате чего повышаются механические свойства чугуна и их однородность. Моди20 фицирование чугуна магнием в виде медномагниевой лигатуры обеспечивает равномерное его усвоение в объеме жидкого чугуна, Медномагниевая лига25 тура представляет собой сплав меди с магнием при содержании магния 15—

20 к меди 30 — 85 ., Превышение верхнего предела содержания медномагниевой лигатуры в смеси (30 ) приводит к снижению литейных свойств чугуна за счет увеличения его вязкости, уменьшению степени графитизации и сферакдизации, снижению степени однорадностк структуры и свойств, к заметному ухудшению санитарно-гигиенических условий в цехе.

Снижение нижнего предела содержания медномагниевой лигатуры в смеси (15%) не обеспечивает высоких показателей прочности чугуна в отливках. 40

Для уменьшения пироэфсоекта ирк мадкфкцкрованкк в заявляемую смесь вь>еден кальций в.виде склккакальцкя, который панижает термоцина;"греческую активность магния, чта приводит к 45 снижению упругости пара магния. Кроме того, кальций, являясь более скль.-.ым расккслктелем, чем магний, глубже раскксляет металл, снижает термадкнамическую активность кислорода, абес- и иечквая более высокое содержание астаточкога магккя на начальиь1; còàäèÿõ процесса.

Медиомагнкевую лигатуру к склккаKeëüöèé берут в саатíoilieккк 0,75

3 : 1. Содержанке склккакальцкя:,з предлагаемой смеси находится в ир .— делах 10, Π— 2О,ОХ. Пркчс.м;:pii 107,— 1ам сад ер>1;;1!IIIIX ск III KOI» 1ьикя отIIOIII< 1111 медномагниевой лигатуры к силикокальцию должно соответствовать 3: 1, а при

20Х-ном содержании силикокальция это соотношение должно быть 0,75 ; 1, Введение в смесь силикокальция в коли=.. честве, меньшем нижнего предела (10X) не оказывает достаточного рафинируюmего действия на чугун, что не позволяет снизить термодинамическую активность кислорода до необходимого уровня, и тем самым уменьшает эффект сфероидкзации, Превькпение содержания силикокальция в смеси выше 20Х приводит к ошлакованию его из-за повышенного со>величение соотношения медномагниевой лигатуры и силикакальцкя вьппе 3:1 приводит к уменьшению степени графитизацкк и сфероидизацки, ухудшает санитарно-гигиенические условия. Уменьшение указанного соотношения менее

0,75 : 1 приводит к ошлакаванкю смеси из-за повьш1еннага содержания кальция, а также к образованию в структуре чугуна склккакарбидов, что приводит к хрупкости отливок.

Пределы содержания плавикового шпата к отношение ега к скликокальцкю, составляющее 1;.5 — 2,0 : 1, берут с учетом тога, чтоСы не происходило ашлакованке смеси к равномерно протекала ее растворение. Причем меньшему содержанию плавикового и1иата соответствует большее кх соотношение к наоборот.

Уменьшенке содержания плавикового шпата в смеси меньше нижнего предела (20%) не устраняет ашлакованке смеси.

Превышзнке содержания плавикового шпата выше 30/ ирквадкт к существенному кэнасу футеравкк ковша, препятствует качественному удалению шлака с паверхнастк металла

Умекьшенке соотношения плавикового шпата к ск."и1какальцкю менее 1,5 : 1 прс*.водит к износу ковша к трудно удалять шлак с зеркала металла, Увеличение саатнсmeI-I !1 1bIII!e 2, О: 1 приводит к ашлакаванкю смеси.

Содержанке а.яюмкккя в предлагаемой смеси находится в пределах 6 — 9Х.

Ввод алюминия в чугун совместно с кальцием способствует повышению эффектквкастк последнего, восстанавливая ега кэ аксклав. Кроме того, алюминий сиасаСствует графкткэацки, т,е. нейтрализаиик влияния хрома, вводимого ск.и кохрамом, на образова1617032 ние цементита. Ввод алюминия в смесь значительно облегчает получение отливок с тонкими сечениями без структурно-свободных карбидов.

1 5

Введение алюминия в количестве ниже 6Х не оказывает достаточного графитизирующего действия, что тем самым приводит к образованию в отливках цементита. Превьппение содержания алю", 10 миния выше 10 приводит к ошлакованию алюминия и затруднению растворения модифицирующей смеси.

Ввод силикохрома в количестве .14 — 26Х способствует сорбитизации l5 перлита, получению однородной структуры и свойств по сечению отливки, обеспечивает равномерное растворение модифицирующей смеси, что уменьшает пироэффект и улучшает экологию цеха.

Уменьшение содержания силикохрома в смеси ниже 14 не обеспечивает получение однородной перлитной структуры матрицы и высоких свойств чугуна в отливке, а также способствует излишне быстрому растворению присадки, что сопровождается пироэффектом.

Превышение содержания силикохрома в смеси выше 26Х приводит к образованию в структуре чугуна свободного це- 30 ментита, что ухудшает механические свойства. Кроме того, повышенное со-держание силикохрома в смеси приводит к тому, что смесь не растворяется.

При этом алюминий и силикохром áåрут в соотношении 0,35 †. 0,43 : 1.

Меньшему отношению 0,35 соответствует максимальное содержание силикохрома и алюминия, а большему отношению 0,43 соответствует .минимальное 40 содержание алюминия и силикохрома.

Уменьшение соотио!пения алюминия к силикохрому менее 0,35 : 1 приводит к образованию в структуре чугуна свободного иементита,, что ухудшает механические свойства. Увеличение соотношения алюминия к силикохрому выше

0,43 : 1 приводит к ошлаковаиию модифицирующей смеси и затруднению ее растворения в расплаве. 50

Содержание ;!ревесиого угля в предлагаемой смеси находится в пределах

5 — 15Х, Ввод древ= ñ.íîãî угля способствует равномерному растворению модифицирующей смеси, так как при горении древесного угля происходит послойная барботация смеси за счет образования газообразных продуктов горения угля.

Содержание древесного угля ниже

5Х не приводит. к равномерному растворению смеси. Увеличение количества древесного угля вьппе 15Х ведет к бур". ному протеканию реакции растворения присадки с большим пироэффектом и ухудшению экологии, Предлагаемую смесь готовят следующим образом.

Составляющие смеси дробят до фракции 1- 3 мм и перемешивают до равномерного распределения компонентов.

Оптимальное количество вводимой модифицирующей смеси составляет 2Х от массы жидкого чугуна. Модифицирующую

I смесь засыпают в карман ковша перед выпуском металла из печи, температура металла при заливке составляет

1380 — 1480 С. Испытания проведены на чугуне следующего химического состава, мас.Х: углерод 3,53; кремний

2,08 марганец 0,64; хром 0,4„ алюминий 0,15; медь 0,4, железо — остальное.

Из расплава чугуна, обработанного модифицирующими смесями, отливают детали цля процесса весом 5 т °

Данные по составам смесей, структуре и механическим свойствам чугуна после обработки представлены в табл, 1 и 2.

Анализ данных показывает, что механические свойства смесей 1, 2 и 3 выше, чем у известной смеси. Кроме того, металлическая основа чугуна перлитная, в то время как у известной смеси — ферритно-перлитная, !

Таким образом, предлагаемая модифицирующая смесь по сравнению с известной позво1гяст получать в отливках более высокие механические свойства чугуна.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Модифицирующая смесь для обработки чугуна, ттючаюг!гая сфероиггггэирующий модификатор, силикокальций, алюминий и л11авико13ь!Й и!и 1T о T л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения мехаиичсских свойств чугуна в отливках за счет перлитизации матрицы, она содержит в качестве сфероидизирующего модификатора медномагниевую лигатуру и дополнительно содержит силикохром и древесин!и уголь при следующем соотношении компонентов, мас ° :

1617032 при этом выбирают соотношения! медномагниевая лигатура к силикокальцию— (0,75 — 3,0) : 1,0; плавиковый шпат к силикокальцию — (1,5 — 2,0) : 1,0 алюминий к силикохрому — (0,35—

0,43): 1,0.

Медномагниевая лига гура

Сипикокальций

Плавиковый шлат

Алюминий

Снликохром

Древесный уголь

Таблице

Содернаиие компонентов модифицирующей смеси, мас.Х

Со т

Соотношения

Сода CuM CaFe

81С Б С

uMg - SiCa тура

Апю- Дре- SiCr ми- весний ный

Плавиковнй шпат

XgI.iсплав

Чуг ная стр ка

А1 иоSiCr!

26

25 5

0,5 — - 0,5 2,0 ост. 2,5 5,0

Та блица 2

Микроструктура и свойства чугуна

Сос-

П Фе Гф (7 ., MIa G,MIIa HB a тав

1,2 10

3,4 10

5,8 ° 10

8,4 ° 10

1,6 ° 10 .

95 5 12 600 485 241

95 5 12 650 453 260

100 — 12 760 . 453 285

55 45 6; 12 441 229

100 — 12 481 378 340 вестный

45 55 12

200 3,0 ° 10

500

Состави гель A. 1>армыков

Редактор М,Петрова Техред JI.Ñåðäèêîâa Коррек гор 1!.лароши

Заказ 4099 Тираж 490 Лоддисное

ВАЛЯЛИ Государственного комитета но изобретениям и «тк!мтиям н >н ГКНТ СССР

113035, Москва, 4-35, Раушская наб., н. /5

Производственно-издательский ком >инат Патент, I . . н «н, и. Гагарина,1 )!

I>, >> !

2

4

Известный

2

4

Из!

5,0

22,5

30,0

12,0

35,0

20 30

15 25

10 20

23 33

8 18

15 — 30

10 — 20

20 — 30

6 - 9

14 — 26

5-15

6,0 !5

7,5 10

9- 5

4 2

12 !8

0,75:!

1,5 :1

3,0

0,52: 1

4,38:!

1,5 :! 0,43 :!

1,67:1 0 375:!

2,0 :! 0,35 ;1

1,43;! О,!4 :!

2,25:! 1,33 :!