Способ получения серого чугуна для отливок

 

СОЮЗ СООЕГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК (я)з С 21 С 1/00

ГОСУДАРСТВЕНГЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) аеГэg? «1@ »» ф " ФЬ@

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

»»

3 ° (21) 4845081/02 (22) 19,04.90 (46) 30.04.ЯЗ. Бюл. hL 16 (71) Маковский автомобильный завод.им.

И,А.Лихачева (72) А.Г.Османцев, Б.Г.Богданов, Я.Г.Клецкин, Ю.Ю»Хухра, Б.А,Доценко, С.А.Штраус, Б.М,Колесников и О.Т.Черный (56) Плавка синтетического чугуна в индукционных печах и ее технология на Каунасском литейном заводе "Центролит" /Под ред. H.Ã,Ãèðøîâè÷à. Вильнюс: Минтис, 1974, с.297.

Патент ГДР М 259755, кл. С 21 С 1/08, 1989, Авторское свидетельство СССР

N. 273221, кл. С 21 С 1/08, 1967.

Авторское свидетельство СССР

М 499310, кл, С 21 С 1/00, 1974, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОГО ЧУГУНА ДЛЯ ОТЛИВОК

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам получения серого чугуна для изготовления отливок с различными свойствами на базе единого расплава.

Цель изобретения — снижение брака отливок по газовым раковинам и отбелу.

Требования, которые предьявляются к свойствам чугуна в отливках, представлены в табл.1.

Поставленная цель достигается тем, что исходный расплав приготавливают в количестве 92 — 94 номинальной емкости тигля, модифицируют его в печи при 1500-15200С углерод — и кремнесодержащими добавками, ввода в жидкий чугун 0,03-0,10 графита в зернах и 0.4-0,8 ФС20, пригружают добавки твердыми металлическими матери„„!Ж„„181 2211 А1

2 . (57) Область применения — производство отливок из серого чугуна. Сущность способа заключается в том, что жидкий чугун приготавливают в количестве 92 — 94% от емкости тигля печи, модифицируют его в печи при 1500 — 1520 C 0,06 — 0,10% графита и 0,4 — 0,8% ФС20. пригружают добавки металлическими материалами, перемешивают расплав в течение 5-10 мин, выпускают его в промежуточный ковш при 1480—

1500 С, повторно модифицируют жидкий чугун 0,01-0,27 углерода и 0,04-0,23% кремния и окончательно модифицируют в заливочном ковше 0,05-0,20%

ФСЗОРЗМЗО т 0,1-0,5% ФС 75. Использование способа позволяет при снижении отбела и газовых раковин в отливках получать как одинаковые отливки с различными свойствами, так и разные отливки с одинаковыми свойствами. 2 табл.

eewli алами, производят перемешивание распла- Со ва в течение 5-10 мин, повторно модифици° Ь руют углерод и кремнесодержащими добавками при переливе чугуна в промежу. точный ковш, вводя в расплав 0,01 — 0,27% С M и 0,04-0,22% Si, и при заполнении заливочного ковша модифицируют 0,05-0,20%

ФСЗО РЗМЗО и 0,1-0,5% ФС75.

При создании изобретения опытным путем были определены приемы, обеспечивающие требуемый уровень свойств в различных отливках при минимальном уровне отбела и газовых раковин в этих отливках.

При наличии исходного расплава в количестве меньшем 92% номинальной емкости тигля, вследствие захолаживания

1812211 металла, не обеспечивается требуемый уровень свойств в отливках с толщиной стенок

15-20 мм, а при заполнении печи исходным расплавом в количестве, большем 94 из-за . высокой температуры чугуна в отливках толщиной 5 — 10 мм растет отбел и увеличивается количество газовых раковин в отливках.

При модифицировании расплава с температурой ниже 1500 С в печи углерод- и крем. несодерх<ащими добавками в количестве, меньшем нижнего предела, в том числе и без пригружения твердыми металлическими материалами отливки получаются с отбелом и не имеют требуемого уровня свойств.

Это в частности происходит из-за того, что твердые металлические материалы наряду с пригрух<ением обеспечивают равномерное распределение модифицирующих добавок во всем объеме х<идкого чугуна в тигле печи.

При электрогидродинамическом перемешивании менее 5 мин и температуре чугуна перед вторым модифицированием менее 1480 С углерод и кремнесодерх<ащие добавки не успевают промодифицировать весь жидкий чугун.

Кроме того, графит в этом случае рас-. творяется не полностью, что приводит к низкой твердости в отливках любого сечения и появлению в них газовых раковин.

При электрогидравлическом перемешивании более 10 мин и температуре исходного чугуна свыше 1520 С исчезает эффект модифицирования, что приводит к отбелу в отливках с толщиной стенок 5-10 мм.

При повторном модифицировании угле род- и кремнесодержащими добавками в промежуточном ковше в количестве, меньшем нижнего предела, в отливках с толщинами стенок 5-10 мм появляется сквозной отбел, а при избыточном вторичном модифицировании снижаются прочность и твердость, увеличивается количество отливок с газовыми раковинами.

При модифицировании в заливочном ковше менее 0,05 ФСЗОРЗ МЗО и 0,1 ФС75 в отливках с любыми толщинами стенок наблюдается высокая твердость, а также появляется кромочный отбел и газовые раковины.

При избыточном третичном модифицировании (свыше 0,2% ФСЗОРМЗО и 0,5$

ФС75) свойства отливок не отвечают требованиям ТУ, Известен способ выплавки серого чугуна с использованием."болота" в количестве около 70ф> с целью повышения производительности печей (1), известны также способы выдержки чугуна в печи в течение 20 — 40 мин с последующим модифицированным в ковше кремнесодержащим модификатором (1) с целью повышения прочности.

В патентной литературе описан способ тройного модифицирования жидкого чугуна

5 в заливочном ковше. в литейной чаше и в форме для получения перлитной структуры в различных сечениях и исключения отбела (3), а также способ, предусматривающий последовательную внепечную обработку ме10 талла 4 — 6 порциями модификатора, в том числе графитом или ФС75, с целью измельчения включений графита, уменьшения расхода модификатора и предусадочного . расширения чугуна, а также увеличения плотности утолщенных частей (4).

Использование комплексного тройного последовательного модифицированного жидкого чугуна сначала в печи углерод- и кремнесодержащими добавками, пригружа20 емыми твердыми металлическими материалами при 92-94% расплава в печи с температурой 1500-1520 С с одновременным электрогидравлическим перемешиванием его при 1480-1500 С в течение 5 — 10

25 мин, затем повторно углерод- и кремнесодержащими модификаторами в промежу.точном ковше и окончательно РЗМ- и кремнесодержащими добавками при заполнении заливочного ковша для получения от30 ливок с различными свойствами на базе и единого расплава и снижения брака по газовым раковинам и отбелу иэ технической и патентной литературы неизвестно, что подтверждает существенные отличия предлага35 емого способа от известных.

Чугуны, содержащие 3,3-3,4 С; 2,12,2 Si; до 0,08 Р; до 0,04О $; 0,8 — 0,9о

Mn;.. до 0,257 Cr; 0,2 — 0,3 Ni выплавляли в печи емкостью 31 т.

40 В качестве шихты использовали 50-60 доменного чугуна марки Л6, 20-25 стального лома и 20-25 собственного возврата .

Ферросплавы и другие добавки вводили из расчета свыше 100 .

45 Пример. В исходный расплав, содержащий 3,40 С;. 2,11 Si; 0,83 Mn; 0,22

С; 0-30% % и занимающий 92% номинальной емкости тигля, с температурой 1520 С вводят О;Об графита в зернах, 0,4 ФС20

50 и пригружают шихтой. Затем в течение 10 мин производят электрогидродинамическое перемешивание расплава, и при

1500 С переливают его в раздаточный ковш.

При этом жидкий чугун, предназначенный для получения отливок с толщиной стенок 15-20 мм, например, гильз цилиндров, модифицируют 0,3 лигатуры ФХСУ, содержащей 13-20% Si; 45 - 6,0 " C; 48-557, 1812211

Таблица 1

Твердость, Н В

Количество феррита в литом состоянии, Прочность, ггs, кг / мм г

Наименование отливок

170- 241

163 - 197

Не менее 21

Не менее 15

Не регламентируется

Не менее 15

Не более 5

Не регламентируется

Не более 2

Не регламентируется

Гильза цилиндров

Шкив

Втулки направляющйх клапанов

Шатуны ДХ

207 - 269

Не регламентируется

Примечание. Отбел, в том числе и местный, з также газовые раковины в отливках не допускаются.

Сг; вводя при этом в жидкий чугун 0,018 u

0,06 .

Для отливок шкивов, тзкже имеющих: толщину стенки 15 — 20 мм, но твердость которых должна находиться на более низком 5 уровне, жидкий чугун в раздаточном ковше модифицируют 0,2% графита в зернах и

0,2 ФС75.

Жидкий расплав, подготавливаемый для заливки отливок с толщиной стенок 5- 10

10 мм, например, втулок направляющих клапанов и шатунов компрессоров — домаш- .них холодильников, модифицируют в раздаточном ковше 0,20 графита в зернах, 15 вводя в чугун 0,18% С и 0,22 Si в воде

ФС75.

Затем чугун из раздаточного ковша транспортируют к формовочным контейнерам и переливают в заливочные ковши. 20

При заливке гильз на дно ковша, вводят

0,2% ФС75 и 0,1 ФСЗОРОМЗО, а также при необходимости чистый гранулированный никель или другие легирующие добавки. При заливке шкивов чугун модифицируют 0,35- 25

ФС75+ 0,1% ФСЗОРОМЗО.

До заполнения ковша. из которого будут заливать отливки с толщиной стенки 5 мм, например, шатуны ДХ, на его дно вводят

0,5% ФС75 и 0,2% ФСЗОРОМЗО, а в ковш 30 для заливки отливок с толщиной стенок 10 мм, например втулок направляющих клапана. стоек осей коромысел и т.д., 0,35%

ФС75+ 0,1 ФСЗОРЗМЗО.

Полученные результаты приведены в 30 п.1 табл.2. Там же приведены результаты, полученные при осуществлении других в том числе и запредельных вариантов предлагаемого изобретения и способа — прото- 35 типа..

Твердость и микроструктуру исследова ли непосредственно в рабочих сечениях отливок, прочность определяли. на отдельно 45 отлитых образцах по ГОСТ 27208-87, Количество отливок с отбелом определяли по результатам механической обрабат; ки, а наличие газовых раковин визуальным осмотром обработанных деталей

Данные, приведенные в табл. 2, показы-, вают, что предлагаемый способ в отличие от, способа-прототипа позволяет получать на базе единого pacnrfaea отливки с различными свойствами при низком ровне брака по отбелу и газовым раковинам.

Это дает возможность уменьшить количество плавильных агрегатов и снизить потери при механической обработке, что позволит получить экономический эффект в размере 100 тыс.руб.

Формула изобретения

Способ получения серого чугуна.для отливок с различными свойствами на базе единого расплава, включающий выплавку исходного расплава в тигельной печи промышленной частоты, выпуск расплава в промежуточный ковш при температуре

1480-1500 С и модифицирование кремнесодержащими присадками в заливочном ковше в количествах, зависящих от толщины тенок отливок и заданных в них свойств, отличающийся тем, что, с целью снижения брака по газовым раковинам и отбелу, исходный расплав приготавливают в количестве 92 — 94% номинальной емкости тигля, модифицируют его в печи при 1500-15200С углерод- и кремнесодержа- . щими добавками, вводя 0,06 — 0,10% графита и 0,4-0,8 ФС20, пригружают добавки твердыми металлическими материалами, производят перемешивание расплава в течение

5-10 мин, повторно модифицируют жидкий чугун углерод- и кремнесодержащими добавками при переливе в промежуточный ковш, вводя в чугун 0,01-0,27% С и 0,040,23% Sl, и при заполнении заливочного ковша модифицируют 0,05 — 0,20

ФСЗОРЗМЗО и 0,1-0,5 ФС75.

Таблице 2

Я

„„/„„2 теи t>e расплава

° пени, >.

Колииестео расина° а °

Графит е верная ° пень, 2

Коликестео элементов, вводи>в>к е реалатоиныа коке, фСгю Ор

° >>>»>I паране

° нееБоа«отливок

Твер- Ко>> Â>> пост>, ферр«HO та,г иестео ио каторов ° конный лтбел, Ф

Га вовые раковины, 2 перед лера. иод-и лес ед поет. иод-и инл инн тигле, 1520 1500 92 0 06 0 4 10

Гнюваы цилиндров

Оливы

Отулкн неправ>ыюцке клапанов

° втуне коилрессоров дои.кол.

t 510 I4SO 93 O 10 О,В 5

Дредлагаеиыб способ

О ° 06 О ° 2 0,1

0 ° 15 0,35 0 ° 1

0,23 0,35 0,1

0,23 0 5 0,2

0,018

О,IS

0,1S

0,18

207

217

179

5 О, 10 О

21,0

18,5

18,2

15 5

0,3

О,1

0,2

0,2

5 0,2

10 0,3

0,14 0>05

0,23 0,19

О,23 0,19

0,23 О, 19

3 0,1

5 О

3 0,3

8 О ° 2

0,08

0,08

0,08

0,15

0,15

0,3

0,3

0,3

217

179

211

187

0,2

0,2

0,1

0,2

22,2

19 0

18,9

16,0!

500 1490 94 0,08 0,6

7,5

0,1

0,2

О ° 1

О 010 004 Ot 005

0,27 0,23 0,25 0>05

0,27 0,15 0,25 0,05

0.27 O ° 15 0,4 0,10

Оапределвиые значения

1490 1470 91 . О 02 О 35 12

241

187

229

170

1 0,3

5 0

2 0,2

5 0,1

24 5

19,4

19,5

15.4

0,1

1О 1ОО

3 20

1 30

10 100

О., 05

0,2

0,2

0,25

0>020 0>25

0,14 0,11

0,14 0,11

О> l4 Oi t l

0,03 285

0,03 229

0,03 269

0,07 24!

0>9

1,5

l,0

Oi8

23,5

2OiO

19.9

17,0

1530 1510 95 0,12 ° Î 14

10 10

15 ° О

2 20

20 30

187 °

156

241 гг9

20,4

16 9

18,5

17,0

0,15

0;12

О ° 12

0,25

10

14О0

100 . г 35,0

3 32,0

2,5 31,5

Э 30,5

241

24 1

5 100

2 100

1 100

10 100

302

321

Редактор

Заказ 1559 Тираэк Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Пр-11!1!1ОДС1ЯЕ1111О.ИЗДЯТЕ/ЭЬский КОмбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гл;1риН:1 101

t.

1. l. ф 1.г. б !.э. 1.4.

Рl.

2 аи 2.2. о2.3. *г 4.

6 к з.!.

; 3.2, О Э.з.

3.4.

О 4.1.

842 о 4.3., 4.4. 5.1.

О 5.2. о5 3

j 5 4.

6(г)

g 6.1.

6.2 ° о в 6.3.

C ,* 6.4. о,ооВ О;03 0,25

0,32 0,26 0,40

0,32 0,26 0,40

0,32 0,26 0,55

Оаеестныб способ

0,5

О>7 о,7

0,7

Составитель А,Османцев

Техред М.Моргентал Корректор И. Шулла