Брикетированная смесь для обработки серого чугуна

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к брикетированным смесям для обработки серого чугуна. Цель изобретения - повышение усталостной прочности обрабатываемого серого чугуна и снижение расхода брикетированной смеси для его обработки. Смесь в качестве углеродсодержащего компонента содержит сухой коллоидно-графитовый препарат (КГП) с размером частиц 1-15 мкм, а в качестве медьсодержащего компонента-ультрадисперсный порошок (УДП) меди с размером частиц 0,01-10 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: КГП 10-30; УДП меди остальное. Использование КГП и УДП яеди с рекомендуемым размером частиц позволяет повысить усталостную прочность в 1,7-1,85 раза и снизить в 18 раз расход брикетированной смеси. 2 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4827293/02 (22) 21.05.90 (46) 30.03.92. Бюл. М 12 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) В.Т.Калинин, В.П.Каргинов, Л.Н.Смирнов, В.И.Комляков, P.Х.Гималетдинов, А.М.Романюха, О.В.Пузырьков-Уваров, А.B.Âèxðîâ, А.Н.Филипчик и Б.К.Остащков (53) 669.15-198(088.8) (56) Худокормов Д.Н. Производство отливок из чугуна. М.: Высшая школа, 1987, с. 57-58.

Авторское свидетельство СССР

В 1296620, кл. С 22 С 35/00, 1987. (54) БРИКЕТИРОВАННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ

ОБРАБОТКИ СЕРОГО ЧУГУНА (57) Изобретение относится к металлургии, Изобретение относится к металлургии, в частности к ковшевому или внутриформенному модифицированию серого чугуна, и может быть использовано в литейном производстве.

Цель изобретения — повышение усталостной прочности обрабатываемого серого чугуна, а также снижение расхода брикетированной смеси для его обработки.

Предлагаемая смесь в качестве углеродсодержащего компонента содержит сухой коллоидно-графитовый препарат с размером частиц 1-15 мкм. а в качестве медьсодержащего компонента — ультрадисперсный порошок меди с размером частиц 0,01 — 10 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.Q: сухой коллоидно-графитовый препарат10-30; ультрадисперсный порошок меди остальное.

„„5U„„1723173 А1 а именно к брикетированным смесям для обработки серого чугуна. Цель изобретения — повышение усталостной прочности обрабатываемого серого чугуна и.снижение расхода брикетированной смеси для его обработки. Смесь в качестве углеродсодержащего компонента содержит сухой коллоидно-графитовый .препарат. (КГП) с размером частиц 1-15 мкм, а в качестве медьсодержащего компонента — ультрадисперсный порошок (УДП) меди с размером частиц 0,01 — 10 мкм при следующем соотношении компонентов, мас. : КГП 10 — 30; УДП меди остальное. Использование КГП и УДП

1чеди с рекомендуемым размером частиц позволяет повысить усталостную прочность в

1,7-1,85 раза и снизить в 18 раз расход брикетированной смеси. 2 табл.

Повышение усталостной прочности чугуна после обработки его предлагаемой брикетированной смесью, а.также снижение расхода последней достигается следующим образом. Ввод в расплав углерода в виде сухого коллоидно-графитового препарата (КГП) позволяет, почти не повышая общее содержание углерода в металле, одновременно создать множество центров кристаллизации графита (ЦКГ) в объеме расплава. Причем скорость растворения ЦКГ в жидком металле низка: углерод в них находится в коллоидном состоянии, что соответствует обычному состоянию графита в жидком чугуне. Инокуляторы — ЦКГ появляются в расплаве одновременно с небольшой разницей в их начальных размерах, что предполагает сохранение одинаковости размеров всех графитовых включений по

1723173

30

40 мере их роста. При введении в расплав серого чугуна ультрадисперсного порошка (УДП) меди образуется громадное число микрообъемов металла с повышенной активностью углерода в них, что облегчает зародышеобразование графита. Причем концентрация меди, а значит повышенная активность углерода в таких микрообьемах сохраняется длительное время.

Таким образом, в расплаве серого чугуна, обработанном брикетированной смесью на основе КГП и УДП меди, наблюдается синергетическое действие компонентов:

УДП меди не только блокирует процесс растворения частиц коллоидно-графитового препарата, но и способствует выделению свободного углерода из. расплава на этих частицах- готовых центрах кристаллизации графита. Причем по сравнению с известной смесью число графитовых включений увели. чивается, а их размер уменьшается одновременно с сокращением расхода брикетированной смеси. Такие графитовые включения оказывают менее заметное надрезывающее действие и не выступают s качестве концентратора напряжений в чугуне, что повышает значения его усталостной прочности.

Пример, В составе смеси используют сухой коллоидно-графитовый препарат КГП марок С-О, С-1, С-2, выпускаемый Завальевским графитовым комбинатом (ОСТ 6-08431-75), и полученный плазмохимическим способом ультрадисперсный порошок меди. Компоненты смешивают в смесителе с последующим прессованием состава в брикеты. Исходный чугун состава, мас. : С 3,1;

$! 1,8; Мп 0,4; $0,06; P 0,2; Cr 0,1; М 0,19, выплавляют в индукционной печи, разливают в ковши, на дно которыхуклады вают брикеты GMGси в количестве 0,05-0,1 j от массы обрабатываемого металла. Из модифицированного чугуна заливают стандартные технологические пробы на исследование структуры и механических свойств чугуна. Число центров кри.сталлизации графита определяют путем подсчета количества аустенитно-графитовых зерен в 1 см поверхности травленого микрошлифа.

Выбор граничных пределов компонентов брикетированной смеси для обработки серого чугуна производят на основании результатов экспериментов, представленных в табл. 1 и 2.

Из табл. 1 видно, что оптимальные результаты получены при содержании КГП в смеси 10-30 (УДП меди-остальное).

При содержании КГП менее 107; (смеси

2 и 7) резко снижается число графитовых включений в обработанном брикетом чугуне и значение его предела усталости. При содержании КГП в смеси более 30 (смеси 6 и 11) значение предела усталости не увеличивается, .тогда как ухудшается прессуемость смеси, механическая прочность брикетов, уменьшается их вес, что способствует BcflflblBGHI в расплаве. Значение предела усталости при обработке чугуна заявляемым составом смеси выше по сравнению с известным при меньшем расходе смеси на порядок.

Результаты испытаний фракционного состава компонентов смеси представлены в табл. 2. При размерах частиц КГП менее 1 мкм часть их, имея радиус меньше радиуса критического зародыша, растворяется в чугуне, не образуя центров кристаллизации . графита, и число последних падает (смесь 1).

Уменьшается оно и с увеличением фракции

КГП более 15 мкм, так как число частиц графита в самом препарате обратно пропорционально их размеру (смесь 5). Графитные включения в чугуне огрубляются и в обоих случаях падает усталостная прочность.

Исследования влияния фракционного состава УДП меди на предел усталости показали спад ее с увеличением размера фракции УДП свыше 10 мкм: играет роль сокращение числа частиц а, следовательно, микрообьемов расплава с повышенной активностью углерода (смесь 10). Кроме того, начинает работать механизм обычного растворения частиц меди с микролегированием.

Прочностные характеристики обрабатываемого металла стабилизируются (незначительно отличаясь) на высоком уровне в диапазоне фракций УДП меди 0,01 — 10 мкм.

Нижний (минимальный) размер фракций ограничен возможностями способа ее получения и снижением производительности способа.

Таким образом, обработанный предлагаемой смесью серый чугун по сравнению с чугуном обработанным известной смесью, повышает предел усталости чугуна в 1,7 — 1,9 раза, причем расход смеси предлагаемого состава снижается в 18-36 раз.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения изобретения в вальцелитейном производстве 1,28 млн. руб, Формул а и зоб ре те ни я

Брикетираванная смесь для обработки серого чугуна, включающая медь и углеродсодержащие компоненты, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения усталостной прочности чугуна и снижения расхода модификатора, она в качестве углеродсодержащего компонента содержит сухой коллоидно-графитовый поепарат с разме1723173 шении компонентов, мас.$: укаэанный сухой коллоидно-графитовый препарат 10-30; указанный ультрадисперсный порошок меди остальное.

Таблица!

Предел ) Расход уста- Орикетмлости, роее ими!

Nla снеси,г

Число цетмров кристаллизации траОита, Пц„

Крулхе Фа!кое Канельмедиих стекло ченмьй с!иваре Феррс см!виьид

Гекнули рова нньй микель

Пэмельчеимьй

Верромариец

Колломд" ио-треаитоеьй лреларат

От холм трави-! леото

tip pp

Ультра» дисоерс кид лороиок кади

ОерросмxpoN

16,0

10

2,0 адаеестмит состав (авт.са. !Р 1296620) аяЭаяеляеай состав (раэнерм частиц Nl - 5-10 ьмм! !О!П - 0,1-1 нкн).

Таблица 2

Составитель Н.Касторной

Редактор M.Ïåòðîâà Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор О.Ципле

Заказ 1045 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ром частиц 1-15 мкм, а в качестве медьсодержащего компонента она содержит ультрадисперсный порошок меди с размером частиц 0,01-10 мкм при следующем соотно1а г

Звь

4ат

5!в

7

8 °

9Р! !

Оьв

1!тв 95

5

224 110 407 171

510 190

546 198

550 201

550 200 . 423 179

528 196

549 204

562 210

564 210

1,8

0,05

0,05

0,05

0 05

0 05

0,1

О,!

0,1

О,!

0,1