Способ ковшового модифицирования расплава чугуна легкими магнийсодержащими лигатурами

Авторы патента:

C22C33/08 - производство легированных чугунов

C21C1/10 - получение чугуна со сфероидальной формой графита

Владельцы патента RU 2500819:

Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" (RU)

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобиле- и тракторостроении при производстве отливок из высокопрочного чугуна с шаровидной и вермикулярной формой графита. В задней части днища ковша, напротив носка, с помощью наклонного желоба располагают в зависимости от массы обрабатываемого чугуна один или несколько расплавляемых сварных, герметично закрытых контейнеров из листовой стали толщиной 1,5…2,0 мм, с плотно упакованным сфероидизирующим модификатором в виде магнийсодержащей лигатуры и насыпным объемом до 10 кг, после чего ковш интенсивно за время не более 40 с заполняют расплавом чугуна с направлением струи в свободную часть днища ковша. Изобретение позволяет улучшить микроструктуру и механические свойства чугуна в отливках, а также обеспечить высокую производительность труда за счет снижения трудоемкости. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу получения высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом ковшовым модифицированием легкими магнийсодержащими лигатурами.

Широко известно, что для получения высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом легкими лигатурами (удельный вес меньше удельного веса расплава чугуна) применяют такие способы ковшового сфероидизирующего модифицирования как «сэндвич-процесс», «ковш с крышкой» и др. (Knustad, О. Проблемы, возникающие при производстве высокопрочных чугунов. Обзор существующих способов получения ВЧ и используемых модификаторов [Текст] / О. Knustad // Литейщик России. - 2011. - №4. - С.19-26; Косников, Г.А. Основы литейного производства [Текст] / Г.А.Косников. - СПб: СПбГПУ, 2002. - 204 с.; Александров, Н.Н. Высококачественные чугуны для отливок [Текст] / Н.Н.Александров. - М: Машиностроение, 1982. - 222 с.; патент РФ №2074894). Существующие способы ковшового сфероидизирующего модифицирования предполагают использование специальных технологических схем для размещения модификатора, например, таких как реакционный карман для модификатора на днище ковша, и/или дополнительного оборудования для наполнения ковша расплавом чугуна из печи, таких как крышка-резервуар с отверстием для накопления расплава чугуна из печи и дозированной его подачи в ковш, вилочный погрузчик для снятия и одевания крышки на ковш.

Недостатками всех известных способов ковшового сфероидизирующего модифицирования чугуна являются: повышенная трудоемкость, необходимость применения дополнительного оборудования и техники, снижение производительности труда.

Задачей настоящего изобретения является снижение трудоемкости, отказ от применения дополнительного оборудования и техники, повышение производительности труда.

Технический результат при осуществлении изобретения заключается в создании упрощенного по сравнению с «сэндвич-процессом» способа ковшового модифицирования высокопрочного чугуна не требующего использования дополнительного оборудования и техники и позволяющего стабильно получать необходимое качество чугуна в отливках.

Поставленная задача решается тем, что разработан способ ковшового сфероидизирующего модифицирования (фиг.1), в соответствии с которым в задней части днища ковша (напротив носка) с помощью наклонного желоба располагают один или несколько в зависимости от массы обрабатываемого чугуна расплавляемых сварных контейнеров из листовой стали толщиной 1,5…2,0 мм насыпным объемом до 10 кг с плотно упакованным сфероидизирующим модификатором («легкая» лигатура типа ФСМг) и герметично закрытых, после чего ковш интенсивно за время не более 40 с заполняется расплавом чугуна с направлением струи в свободную (носковую) часть днища ковша.

Выполнение условия быстрого наполнения ковша расплавом чугуна обусловлено тем, что «плавящийся» контейнер, изготовленный из листовой стали толщиной 1,5…2,0 мм, расплавляется достаточно быстро, а скорость реакции расплава чугуна с модификатором высока. Однако самая активная фаза реакции расплава чугуна с модификатором при данном способе модифицирования протекает менее интенсивно, чем при «сэндвич-процессе», и не сопровождается сильным вскипанием и барботажем, что подтверждено визуальной оценкой протекания процесса. Иначе разработанный способ ковшового модифицирования расплава чугуна легкими магнийсодержащими лигатурами может быть назван как «сэндвич-процесс с плавящимся реакционным карманом».

Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый способ получения высокопрочных чугунов с шаровидной и вермикулярной формой графита ковшовым модифицированием легкими лигатурами неизвестен и явным образом не следует из изученного уровня техники, то есть соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Заявляемый способ модифицирования может быть использован в условиях чугунолитейного производства и соответствует критерию «промышленная применимость».

Результаты анализа состава, структуры и свойств отливок деталей из высокопрочного чугуна марок ВЧ50 (2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста» и 2101-3103015 «Ступица переднего колеса») и Gh56-40-05 (2108-2303018 «Коробка дифференциала») (таблицы 1, 2), полученных посредством контейнерного модифицирования модификатором ФСМг6, показали их полное соответствие нормативно-техническим требованиям к материалу отливок.

Таблица 1
Ковшовой химический состав чугуна в отливках, %_мас.
	Содержание химических элементов, %_мас.
Отливка										Mg_ocт
	С	Si	Mn	P	S	Cr	Сu	Ni	Sn	Mg_ocт

2108-2303018 «Коробка дифференциала»				0,016	0,006	0,050			0,017	0,045
	3,52	2,65	0,52	0,016	0,006	0,050	0,35	0,33	0,017	0,045

				0,017	0,007	0,050			0,017	0,042
	3,40	2,58	0,52	0,017	0,007	0,050	0,35	0,33	0,017	0,042

2101-3103015 «Ступица переднего колеса»
2101-3103015 «Ступица переднего колеса»	3,67	2,58	0,51	0,020	0,006	0,058	0,45	0,28	0,015	0,051

2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста»
2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста»	3,70	2,66	0,53	0,021	0,008	0,064	0,23	0,31	0,020	0,037

Таблица 2
Микроструктура и механические свойства чугуна в отливках
				Микроструктура (по ГОСТ 3443-87)
Отливка	σ_в, кг/мм²	δ, %	НВ_5/750/10	Микроструктура (по ГОСТ 3443-87)

2108-2303018 «Коробка дифференциала»
2108-2303018 «Коробка дифференциала»	65	12	222…234	ШГф5, ШГф4, ШГ90, ШГд45; Пт1, П45

2101-3103015 «Ступица переднего колеса»
2101-3103015 «Ступица переднего колеса»	-	-	249*	ШГф5, ШГф4, ШГ90, ШГд45; Пт1, ГГ70

2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста»
2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста»	-	-	187	ШГф5, ШГф4, ШГ90, ШГд45; Пт1, Ф80

*) Твердость по Бринеллю отливок без отжига.

Способ ковшового модифицирования расплава чугуна легкими магнийсодержащими лигатурами, отличающийся тем, что в задней части днища ковша, напротив носка, с помощью наклонного желоба располагают в зависимости от массы обрабатываемого чугуна один или несколько расплавляемых сварных, герметично закрытых контейнеров из листовой стали толщиной 1,5…2,0 мм, с плотно упакованным сфероидизирующим модификатором в виде магнийсодержащей лигатуры и насыпным объемом до 10 кг, после чего ковш интенсивно за время не более 40 с заполняют расплавом чугуна с направлением струи в свободную часть днища ковша.

Изобретение относится к металлургии, к литейному производству, к модифицированию серого чугуна, а именно - к составам комплексных модификаторов, применяемых при производстве отливок из серого чугуна, имеющих сложную конфигурацию и большой диапазон по массе и толщине стенок отливок.

Способ производства высокопрочного чугуна // 2121511

Изобретение относится к металлургии и позволяет уменьшить расход модифицирующего вещества без риска получения отливок, в которых графит не полностью выпал в зерна.

Экзотермическая смесь для легирования железоуглеродистых сплавов хромом в ковше // 2098492

Изобретение относится к технологии получения легированных хромом железоуглеродистых сплавов в ковше, в частности к экзотермическим смесям. .

Экзотермическая смесь для легирования железоуглеродистых сплавов молибденом // 2098489

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к производству экзотермических смесей для легирования чугуна в ковше. .

Устройство для легирования жидкого чугуна азотом // 2072169

Способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов // 2017578

Изобретение относится к металлургии и, в частности, может быть использовано при изготовлении отливок из высокохромистых чугунов. .

Способ получения чугуна с вермикулярным графитом // 1712444

Изобретение относится к способам получения чугуна с вермикулярным графитом. .

Способ получения чугуна с шаровидным графитом для прокатных валков // 1588775

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению чугуна для прокатных валков. .

Способ модифицирования железоуглеродистых сплавов // 1211325

Способ получения чугуна с шаровидным графитом // 1148886

Способ получения высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом внутриформенным модифицированием лигатурами системы fe-si-рзм // 2497954

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобиле- и тракторостроении при производстве отливок из высокопрочного чугуна с вермикулярной формой графита внутриформенным модифицированием.

Способ получения наноструктурированного науглероживателя для внепечной обработки высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом // 2495134

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения наноструктурированного науглероживателя для внепечной обработки высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом, используемого в сталеплавильном и литейном производствах.

Способ производства высокопрочных чугунов с шаровидным или вермикулярным графитом на основе наноструктурированного науглероживателя // 2495133

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при получении высокопрочных чугунов с шаровидным или вермикулярным графитом. Способ включает расплавление шихты в плавильном агрегате, температурную обработку расплава при 1300…1650°С, при этом при получении чугуна с шаровидным графитом первичное модифицирование проводят наноструктурированным науглероживателем в количестве 0,10…0,25% от массы расплава, а вторичное сфероидизирующее модифицирование осуществляют модификатором, содержащим 5…7% магния, в количестве 1,2…2,0% от массы расплава, а при получении чугуна с вермикулярным графитом первичное модифицирование проводят наноструктурированным науглероживателем в количестве 0,10…0,25% от массы расплава, а вторичное вермикуляризирующее модифицирование осуществляют модификатором, содержащим 3…5% магния и 3…6% редкоземельных элементов, в количестве 0,3…0,8% от массы расплава.

Способ получения алюминиевого чугуна с компактными включениями графита // 2487950

Изобретение относится к металлургии. .

Лигатура для производства отливок из высокопрочного чугуна (варианты) // 2480530

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении и тракторостроении для изготовления деталей повышенной прочности, например коленчатые валы автомобилей.

Модификатор для получения чугуна с шаровидным графитом // 2445387

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к составам модификаторов, используемых в производстве легированного чугуна с шаровидным графитом.

Способ влияния на свойства чугуна // 2444729

Изобретение относится к способу влияния на свойства чугуна посредством добавки магния к расплаву чугуна и сенсору для измерения содержания кислорода в расплаве чугуна в этом способе.

Способ получения чугуна с вермикулярным графитом // 2427660

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам производства чугуна с вермикулярным графитом. .

Способ получения чугуна с шаровидным графитом и аустенитно-ферритной металлической матрицей // 2415949

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу получения чугуна с шаровидным графитом. .

Порошковая проволока для внепечной обработки расплавов на основе железа (варианты) // 2396359

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для десульфурации и модифицирования железоуглеродистого расплава для изготовления изделий из серого чугуна, а также чугуна с графитом шаровидной и вермикулярной формы.

Способ получения отливок из хладостойкого чугуна // 2509159

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения хладостойкого высокопрочного чугуна для производства литых заготовок в условиях массового производства. Обработку расплава чугуна проводят в литейной форме путем подачи модифицирующей смеси, содержащей сфероидизирующую добавку в виде ферросиликомагния и графитизирующую добавку в виде борной кислоты, в количестве, обеспечивающем получение в готовых отливках 0,03-0,06% остаточного магния и 0,005-0,007% бора, с дальнейшим самоотжигом отливок в литейной форме в течение 60 мин. Изобретение позволяет повысить ударную вязкость высокопрочного чугуна при отрицательной температуре при снижении времени изготовления отливок в условиях массового производства. 2 табл.