Комплексная экзотермическая смесь


 


Владельцы патента RU 2454294:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) (RU)

Комплексная экзотермическая смесь предназначена для внепечной обработки антифрикционных чугунов. Смесь содержит, мас.%: металлический алюминий 25-38; ферротитан 12-25; фтористый кальций 11-17; окислы меди 14-27; азотированный ферромарганец 7-18; угольная пыль 1-5. Достигается повышение трещиностойкости, выхода годного, ударной вязкости, износостойкости и антифрикционных свойств сплавов. 2 табл.

 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к экзотермическим смесям, используемым для внепечной обработки антифрикционных чугунов.

Известна экзотермическая смесь (а.с. СССР №608608, МПК В22D 7/06, 1978), содержащая, мас.%: материал на основе оксидов железа 25-50; хромовая руда 5-25; алюминиевый порошок 10,5-18; материал на основе углерода 5-12; глина огнеупорная 5-10; огнеупорный наполнитель 3-25 и связующее 5-10. Известная смесь имеет недостаточную стабильность процесса протекания термохимических реакций и не обеспечивает при внепечной обработке литейных Fe-C сплавов существенного повышения температуры, износостойкости и выхода годного. Высокое содержание в известной смеси хромовой руды, огнеупорного наполнителя, оксидов железа и огнеупорной глины снижает рафинирующий и модифицирующий эффекты, механические, технологические и антифрикционные свойства сплавов.

Известна также комплексная экзотермическая смесь (патент Франции №2338097, МПК В22D 7/00, 1977), содержащая, мас.%:

Металлический алюминий 10-40
Оксиды алюминия, кальция или магния 10-80
Перлит и/или вермикулит 0-30
Древесная мука 5-30
Угольная пыль 0-5

Данная комплексная экзотермическая смесь вызывает интенсивное протекание экзотермических реакций и повышение температуры расплава, но снижает технологические и антифрикционные свойства Fe-C сплавов.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенной является комплексная экзотермическая смесь (патент РФ №2376101, МПК В22D 1/00, 2009, прототип), содержащая, мас.%:

Металлический алюминий 25-38
Фтористый кальций 18-35
Оксиды алюминия 14-27
Силикокальций или ферротитан 12-25
Угольная пыль 1-5

При внепечной обработке антифрикционных Fe-C сплавов различными формованными модифицирующими таблетками, экзотермическими вкладышами и прессованными брикетами, изготовленными из этой комплексной экзотермической смеси, происходит интенсивное протекание экзотермических реакций, повышение жидкотекучести и температуры расплавов, повышение трещиностойкости отливок и выхода годного (для чугунов до 63-67%, для литейных сталей - до 44-50%). Однако при этом отмечается недостаточное микролегирующее влияние смеси, снижение износостойкости и антифрикционных свойств сплавов, что особенно наблюдается при повышенных концентрациях силикокальция, фтористого кальция и оксидов алюминия.

Задача изобретения - повышение износостойкости и антифрикционных свойств обрабатываемых сплавов.

Поставленная задача решается тем, что комплексная экзотермическая смесь, содержащая металлический алюминий, фтористый кальций, ферротитан и угольную пыль, дополнительно содержит окислы меди и азотированный ферромарганец при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Металлический алюминий 25-38
Ферротитан 12-25
Фтористый кальций 11-17
Окислы меди 14-27
Азотированный ферромарганец 7-18
Угольная пыль 1-5

Дополнительное введение окислов меди обусловлено тем, что они являются эффективными химически активными экзотермическими и модифицирующими добавками, оказывающими положительное влияние на температурные, термодинамические и технологические параметры железоуглеродистых расплавов, их однородность и дисперсность структуры, износостойкость, коэффициент трения и другие антифрикционные свойства сплавов. При увеличении их содержания более 27% усиливается интенсивность протекания экзотермических реакций и повышаются кинетические параметры расплавов, что увеличивает угар металла и снижение однородности и износостойкости сплава в отливках. При концентрации окислов меди менее 14% их модифицирующий эффект, технологические и антифрикционные свойства сплавов в отливках недостаточны.

Дополнительное введение азотированного ферромарганца в количестве 7-18% обусловлено тем, что он является эффективной микролегирующей и модифицирующей добавкой, оказывающей положительное влияние на дисперсность структуры и технологические параметры железоуглеродистых сплавов, износостойкость, коэффициент трения и другие антифрикционные свойства. При увеличении его содержания более 18% уменьшаются кинетические параметры расплавов, что вызывает снижение жидкотекучести металла, однородности и износостойкости сплава в отливках. При концентрации его менее 7% микролегирующий и модифицирующий эффекты недостаточны, а дисперсность структуры, выход годного, технологические и антифрикционные свойства сплавов в отливках низкие.

Для сравнительных испытаний эффективности известной и предложенной комплексных экзотермических смесей проведена их апробация в производственных условиях при выплавке в тигельных индукционных печах и последующей внепечной обработке модифицированных антифрикционных чугунов. В табл.1 приведены составы комплексных экзотермических смесей, используемых для внепечной обработки.

Определение трещиностойкости сплавов (по среднему количеству трещин в пробе) проводили на звездообразных 250 мм технологических пробах высотой 140 мм, жидкотекучести - на спиральных технологических пробах, а прочностных свойств - по ГОСТ 1497-84 на образцах диаметром 14 мм с расчетной длиной 70 мм. Для определения ударной вязкости использовали образцы 10×10×55 мм. Металлографические исследования и анализ дисперсности структуры чугуна проводили в соответствии с ГОСТ 3443-87.

Опытные плавки антифрикционного чугуна АЧС-3 проведены в тигельных индукционных печах с использованием в качестве шихтовых материалов литейных чугунов Л3 и Л5, чугунного лома марки 17А, стального лома 1А, углеродистого феррохрома, никеля НПЗ, ферромарганца ФМн 75. При выпуске чугуна в ковш его температура составляла 1380…1410°С. Содержание компонентов в чугуне перед обработкой смесью, мас.%: углерод 3,5-3,6; кремний 2,3-2,5; марганец 0,5; никель 0,2; медь 0,5; хром 0,03; фосфор 0,05; сера 0,02 и железо - остальное.

Комплексные экзотермические смеси в бумажных пакетах или в прессованных цилиндрических таблетках диаметром 50 мм и высотой 50 мм вводили на дно чайникового ковша перед заливкой чугуна. Заливку чугуна с температурой 1370-1400°С производили в песчано-глинистые формы для получения технологических проб, отливок типа втулок и образцов для механических испытаний.

В табл.2 приведены технологические свойства антифрикционных чугунов, полученных после внепечной обработки известной и предложенными составами экзотермических смесей.

Апробация в производственных условиях показала, что предложенная комплексная экзотермическая смесь является эффективной химически активной и микролегирующей добавкой при внепечной обработке и оказывает положительное влияние на износостойкость, антифрикционные свойства, температурные и технологические параметры антифрикционных сплавов, способствует повышению твердости, трещиностойкости и выхода годного в большей степени, чем известная.

Таблица 1
Составы смесей Содержание компонентов в экзотермических смесях, мас.%
Металлический алюминий Фтористый кальций Окислы меди Азотированный ферромарганец Ферротитан Угольная пыль Оксиды алюминия
1 /Известная/ 29,3 28 - - 17 4 21,7
2 22,3 18 28 5 19,7 7 -
3 38 11 27 7 12 5 -
4 32 14 20 13 17 4 -
5 25 17 14 18 25 1 -
6 43 7 10 9,5 30 0,5 -
Таблица 2
Смесь Твердость, НВ Выход годного литья Трещиностойкость, количество трещин в технологической пробе Коэффициент трения Средний износ, мг/гс Ударная вязкость, Дж/см2
1 /Известная/ 165 66 3,4 0,38 28 12
2 167 68 3,0 0,37 25 14
3 180 71 2,3 0,35 22 17
4 188 74 2,5 0,32 18 21
5 175 72 2,9 0,33 21 19
6 172 69 3,2 0,36 23 15

Комплексная экзотермическая смесь, содержащая металлический алюминий, ферротитан, фтористый кальций и угольную пыль, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит окислы меди и азотированный ферромарганец при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Металлический алюминий 25-38
Ферротитан 12-25
Фтористый кальций 11-17
Окислы меди 14-27
Азотированный ферромарганец 7-18
Угольная пыль 1-5


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству для удаления грата с разрезанной газовой резкой на мерные куски металлической заготовки строгальными инструментами, установленными в крепежном устройстве с возможностью перемещения каждого из них в поперечном направлении относительно металлической заготовки, и с приводным приводом для сообщения относительного движения подачи строгальным инструментам относительно разрезанной металлической заготовки.

Изобретение относится к роликовой проводке, в частности, для установки непрерывной разливки стальных слябов, содержащей несколько сегментов, которые поддерживают заготовку на двух противоположных сторонах с помощью опорных элементов, при этом опорные элементы расположены в нижней раме и верхней раме, за счет чего рамы предназначены для направления заготовки в направлении транспортировки.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при непрерывном литье стальных заготовок и блюмсов. .

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению полосы из алюминиевого сплава в литейном устройстве. .

Изобретение относится к металлургии. .

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к производству автомобильных шин из эластичного полиуретана. .

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к непрерывной разливке стали. .

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для изготовления плоских продуктов толщиной, по меньшей мере, 20 мм. .

Изобретение относится к области металлургии

Изобретение относится к черной металлургии и термической обработке и может быть использовано при получении высокопрочной листовой низколегированной стали для металлоконструкций, эксплуатируемых в районах Крайнего Севера

Изобретение относится к литейному производству

Изобретение относится к литейному производству

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для электрошлакового переплава литого расходуемого электрода
Наверх