Лигатура

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к присадочным материалам, используемым для внепечной обработки расплава серого чугуна. Лигатура содержит, мас.%: Si 0,1 -5,0; Мп76-91; С 0,1-5,0, N5- 10 и Feостальное. При использовании предлагаемой лигатуры в процессе ковшовой обработки чугуна повышается степень усвоения азота до 70 - 76% и прочность и твердость чугуна в толстостенных отливках при одновременном повышении длительности модифицирующего эффекта. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4847440/02 (22) 03.07.90 (46) 30.06.92. Бюл, № 24 (71) Липецкий филиал Всесоюзного проектно-технологического института литейного производства (72) А.А. Суслов,.Ю.П. Никитин, В.Л. Гудимович, Л.Н. Козлов и М.Д, Корнеева (53) 669.15 — 198(088,8) (56) Авторское свидетельства СССР, ¹ 1252378, кл. С 22 С 35/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹456031,,кл. С 22 С 35/00, 1973, (54) ЛИГАТУРА

Изобретение относится к литейному производству, в частности к присадочным материалам, используемым для внепечной обработки расплава серого чугуна, пре- . имущественно при производстве отливок с высокой степенью разностенности, работающих в парах трения, Известна лигатура, содержащая, мас.%:

Кремний, 17,0 — 34,0

Марганец 50,0 — 75,0

Бор 0,1 — 3,0

Азот 0,03 — 3,0

Железо Остальное

Однако присутствие большого количества кремния и бора делает эту лигатуру тугоплавкой, что создает трудности при ков.шовой обработке ниэкоперегретых расплавов чугуна и препятствует получению высоких показателей по твердости и прочности чугуна при низких скоростях кристаллизации.

„„5 „„1744139 А1 (57) Изобретение относится к литейному производству, в частности к присадочным материалам, используемым для внепечной обработки расплава серого чугуна. Лигатура содержит, мас,%: Si 0,1 — 5 0; Мп 76 — 91; С

0,1-5,0, N 5-10 и Fe остальное. При использовании предлагаемой лигатуры в процессе ковшовой обработки чугуна повышается степень усвоения азота до 70 — 76% и прочность и твердость чугуна в толстостенных отливках . при одновременном повышении длительности модифицирующего эффекта. 2 табл.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности к достигаемому эффекту является лигатура для стали, содержащая, мас.%;

Кремний 9,0 — 14,0

Марганец 65,0 — 75,0

Углерод 1,7-3,3

Азот 6,0 — 9,0

Железо Остальное

Однако вследствие черезмерно высокого содержания кремния данная лигатура сложна в изготовлении, так как кремний блокирует процесс насыщения марганца азотом и с ростом его концентрации требуется увеличение давления азота и повышение температуры в реакторе в момент азотиравания.

Кроме того, известная лигатура тугаплавка, что обуславливает нестабильность результатов при ее использовании в качестве стабилизирующего модификатора низкоперегретых расплавов серого чугуна.

Несбалансированное соотношение крем1744139 ния и марганца препятствует достижению высоких показателей по твердости и прочности чугуна в толстостенных отливках.

Цель изобретения — повышение усвоения азота в низкоперегретом металле, повышение длительности модифицирующего эффекта, а также повышение твердости и прочности чугуна в крупнотоннажных толстостенных отливках.

Поставленная цель достигается тем. что комплексная лигатура для серого чугуна, включающая кремний, марганец, углерод, азот и железо, содержит компоненты при следующем соотношении, мас. /:

Кремний 0,1 — 5,0

Марганец 76,0 — 91,0

Углерод 0,1 — 5,0

Азот 5,0- 10,0

Железо Остальное

В виде примеси допускается присутствие серы, фосфора и других элементов с суммарным количеством до 1о, Кремний в количестве 0,1 — 5,0/о облегчает выплавку лигатуры и ее дробление до мелкой фракции перед азотированием, при менее 0,1 его действие не проявляется, а при свыше 5 начинает проявляться сильное графитизирующее воздействие кремния, что приводит к резкому падению свойств чугуна в голстых сечениях отливок.

Кроме того, повышается тугоплавкость лигатуры, так как температура плавления кремния более чем на 200 С выше температуры плавления марганца. Марганец явля"подл о >к к ой" формирования нитридов и карбонитридов, способствует стабилизации перлита при медленном охлаждении отливок, благодаря своей легкоплавкости улучшает усвояемость азота лигатуры, а за счет высокой растворимости как в жидком, так и в твердом железе способствует повышению длительности модифицирующего эффекта.

При содержании менее 76 / марганца ухудшается усвоение азота лигатуры чугуном, а достичь концентрацию свыше 91/ технологически сложно.

Благодаря углероду образуется легкоплавкая железо-марганец-углеродистая эвтектика, способствующая повышенному усвоению низкоперегретым чугуном азота лигатуры, который находится в форме не только нитридов, Но и более легкоусвояемых карбонигридов

При менее 0,1 / действие углерода не проявляется, а дости>кение концентрации свыше 5 / 1ехнологически очень сложно, особенно при высоких концентрациях кремния, который вытесняет углерод из его раствора в марганце.

Азот является сильным микролегирующим компонентом лигатуры, способствует повышению механических свойств чугуна в толстостенных отливках, присутствует в лигатуре в виде нитридов и карбонитридов марганца. Менее 5 -азота приводит к черезмерному увеличению расхода лигатуры для достижения необходимой степени насыщения чугуна азотом, а достижение концентраций свыше 10 / технологически невыполнимо при заявляемом составе лигатуры.

Железо является неизбежной технологической примесью, пределы его содержания ог,ределены эмпирическим путем, Проверку эффективности лигатуры проводят в серии лабораторных плавок, В качестве шихтовых материалов для выплавки лигатуры применяют марганец металлический алек ротермический углеродистый Мр4, электродный бой, ферросилиций ФС75.

Полученные слитки дробят до фракции менее 0,8 мм, после чего насыщают азотом в специальной установке, обеспечивающей соответствующее давление газа и температуру.

Проверку эффективности лигатур проводят на базовом чугуне, содер>кащ ем, мас. /: углерод 3,3; кремний 1,8; марганец

0,7; фосфор 0.12; сера 0.05. Выплавку чугуна проводят в индукционной печи ЛПЗ вЂ” 63С кислой футеровкой, Лигатуры испытываемых составов в количестве 0,2 от массы металла присаживают на дно подогретого ковша перед сливом.

Температуру обработки в целях экстремализации условий проведения сравнительных . испытаний выдерживают на минимально допустимом уровне и она составляет 1330 — 1340 С. Обработанным чугуном заливают пробы "блок 200 х 200 х 200 мм", имитирующие толстостенную отливку, из которых затем вырезают стандартные образцы для механических испытаний. Остаток обработанного металла сливают обратно в печь, проводят выдержку в течение 1 ч и повторно заливают пробы "блок".

После сравнения свойств чугуна в первоначальных пробах и залитых после выдержки определяют степень потери эффекта обра- . ботки во времени. Пробы на химический анализ отбирают от каждого блока.

Данные по составам лигатур и свойствам чугуна сведены в табл. 1 и 2 соответственно.

Как следует из данных табл. 2, наивысшие показатели по степени усвоения азота, по повышению механических свойств и по степени сохранения во времени модифици1744139

Формула изобретения

Лигатура преимущественно для внепечной обработки чугуна, содержащая кремний, марганец, углерод, азот и железо, о т5 личающаяся тем,что,сцельюповышения усвоения азота, длительности модифицирующего эффекта, твердости и прочности чугуна в крупнотоннажных толстостенных отливках, она содержит компоненты в сле10 дующем соотношении, мас,%:

Кремний 0,1 — 5,0

Марганец 76,0 — 91,0

Углерод 0,1 — 5,0

Азот 5,0 — 10,0

15 Железо Остальное рующего эффекта дают составы 2, 4 и 3 с граничным и оптимальным содержанием компонентов.

Минимальные результаты дают составы

1 и 5 с содержанием компонентов, выходящим за заявляемые пределы, и известный состав 6.

Теким образом, предлагаемое изобретение обладает существенными отличиями и создает положительный эффект, В,качестве базового объекта и ринят используемый в настоящий момент модификатор — ферросиликохром ФХС-20.

Таблица 1

Таблица 2

Составитель А,Суслов

Редактор М.Петрова Техред М.Моргентал Корректор Т,Палий

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2170 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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