Смесь для обработки чугуна

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам смесей для обработки чугуна. Изобретение позволяет повысить качество и снизить брак отливок, кристаллизующихся преимущественно при повышенных скоростях затвердевания. Достигается это за счет того, что в смесь, содержащую гранулы сплава Mg-Al, покрытые оболочкой из галоидов металлов и ферросилиций, дополнительно в сплав Mg-Al введено 5 - 15% кальция при соотношении компонентов смеси, мас. % : 5 - 50 гранул сплава Mg-Al-Ca (где 10 - 70% Al, 5 - 15% Ca, остальное Mg), 0,1 - 5,0 галоидов металлов и остальное - ферросилиций. Обработка предлагаемой смесью чугуна позволяет повысить механические свойства отливок на 20 - 30%, снизить в 3 - 4 раза количество неметаллических включений и уменьшить в 4 - 5 раз брак отливок по макродефектам. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам смесей для обработки чугуна.

Известна смесь для обработки чугуна, содержащая гранулы сплава магний РЗМ алюминий и ферросилиций при следующем соотношении компонентов, мас. гранулы сплава магний РЗМ алюминий 1020; ферросилиций остальное.

Данная смесь непригодна для обработки низкотемпературных расплавов чугуна с повышенным содержанием в них серы (преимущественно заграничной плавки) вследствие формирования трудноудалимых, тугоплавких сульфидов РЗМ, производящих к браку отливок по включениям.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности является смесь для обработки чугуна, содержащая гранулы сплава магний-алюминий, покрытые оболочкой из галоидов щелочных и щелочноземельных металлов и алюминия и ферросилиций с 2-20- бария при следующем соотношении компонентов, мас.

Гранулы сплава магний-алюминий 10-25 Оболочки галоидов металлов 0,5-3,8 Феppосилиций Остальное причем сплав содержит компоненты в следующем соотношении, мас. Алюминий 10-35 Магний Остальное Данная смесь не обеспечивает получение необходимого качества отливок, особенно кристаллизующихся при высоких скоростях затвердевания (например, в водоохлаждаемой изложнице центробежной машины), вследствие того, что формирующиеся в металле неметаллические включения не успевают всплыть в шлак, что приводит к повышенному браку отливок по неметаллическим включениям и снижению в них механических свойств металла.

Цель изобретения повышение качества и снижение брака отливок, кристаллизующихся преимущественно при повышенных скоростях затвердевания.

Указанная цель достигается тем, что смесь для обработки чугуна содержит гранулы сплава алюминий-кальций-магний, галоиды металлов и ферросилиций при следующем соотношении компонентов, мас.

Гранулы сплава магний-алюминий- кальций 5-50 Галоиды металлов 0,1-5,0 Феppосилиций Остальное а соотношение компонентов в сплаве составляет, мас. Алюминий 10-70 Кальция 5-15 Магний Остальное Анализ патентной и научно-технической литературы показал отсутствие в них признаков заявленного технического решения, т.е. оно соответствует критериям изобретения "новизна" и "существенные отличия".

Дополнительный ввод в состав гранул магниевого сплава 5-15% кальция обеспечивает при заявленном соотношении компонентов смеси достижение цели изобретения за счет формирования легкоплавких оксисульфидных включений эвтектического типа, затвердевающих в металле в последнюю очередь и, следовательно, легко удаляющихся из него в процессе быстрой кристаллизации отливки. Кроме того, обладая более высокой упругостью пара в сравнении с магнием, кальция совместно с возгонами галоидов металлов препятствует окислению магния в процессе обработки расплава, что повышает его степень усвоения металлом и способствует улучшению структуры и механических свойств чугуна. При содержании кальция в сплаве менее 5% указанное его влияние проявляется недостаточно, а при содержании более 15% ухудшаются условия обработки чугуна вследствие шлакующего действия кальция, снижаются механические свойства чугуна, повышается брак отливок.

Содержание в сплаве 10-70% алюминия обеспечивает указанное действие кальция за счет эффективного раскисления из чугуна, снижает пироэффект при обработке чугуна. При содержании в сплаве 10% алюминия это его действие проявляется недостаточно, снижается эффективность обработки, а при его содержании более 70% повышается брак отливок по неметаллическим включениям, ухудшается форма графита.

Магний является основой гранулированного сплава и обеспечивает в заявленных пределах совместно с другими компонентами сплава необходимое раскисляюще десульфурирующее расплав и сфероидизирующее графит действие.

Заявленное соотношение компонентов смеси является технологически оптимальным как при ковшевой, так и при внутриформенной обработке чугуна, так как обеспечивает спокойную реакцию расплава без выплесков и пирроэффекта и высокое усвоение ее компонентов. При содержании гранул сплава магний-алюминий-кальций в смеси менее 5% их количества недостаточно для проведения качественной обработки расплава, а при их содержании более 50% ухудшаются условия обработки, реакция с расплавом бурная, снижается усвоение магния и ухудшается механические свойства чугуна. При содержании галоидов металлов в смеси менее 0,1% не обеспечивается их защитное на магний действие, ухудшаются результаты обработки чугуна, а при их содержании более 5% наблюдается сильное дымление и ухудшение экологических условий обработки. Ферросилиций является основой смеси и обеспечивает в заявленных пределах наряду с необходимым ингибирующим реакцию магния действием, также графитизирующее действие, а также рассредоточение и усреднение состава гранулированного сплава по всему объему обрабатываемого металла.

Смеси уготовили смешиванием компонентов в двухконусных безотвальных бегунах после предварительного дробления ферросилиция марок ФС 45 или ФС 75 до фракции 0,5-2 мм.

Гранулы магний-кальция получали сплавлением компонентов в плавильной печи под хлоридно-фторидными шлаками и дальнейшим гранулированием расплава на установке грануляции.

Для испытания предлагаемой смеси были подготовлены 5 составов компонентов и состав известной смеси.

Составы испытанных смесей и результаты испытаний представлены в таблице.

Обработку чугуна проводили при температуре 1300-1350^оС при его заливке в водоохлаждаемую изложницу центробежной машины. Исходный чугун имел следующий химический состав, мас. C 3,5-3,7; Si 1,8-2,0; Mn 0,2-0,4; P до 0,1; S 0,06-0,1. Расход испытываемых смесей составлял 0,5% Качество металла в отливках оценивали по его механическим свойствам, определяемым на пробах, вырезанных из опытных отливок, количеству неметаллических включений в его структуре и браку отливок по макродефектам типа шлаковых включений.

Как следует из приведенных в таблице результатов, предложенная смесь обеспечивает получение отливок более высокого качества, снижение их брака по макродефектам в сравнении с известной смесью (6), а также смесями, с выходящими за заявленные пределы содержания компонентов (4, 5).

Использование изобретения позволяет при получении отливок, кристаллизующихся при повышенных скоростях охлаждения: повысить механические свойства чугуна в отливках на 20-30% снизить в них в 3-4 раза количество неметаллических включений; уменьшить в 4-5 раз брак отливок по макродефектам.

Формула изобретения

СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА, содержащая гранулы сплава магний-алюминий, покрытые оболочкой из галоидов металлов, и ферросилиций, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества и снижения брака отливок, сплав магний-алюминий дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.

Алюминий 10 70 Кальций 5 15
Магний Остальное
а смесь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Гранулы сплава магний-алюминий-кальций 5 50
Галоиды металлов 0,1 5,0
Ферросилиций Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2