Комплексная экзотермическая смесь

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для внепечной обработки антифрикционных чугунов. Экзотермическая смесь содержит, мас. %: металлический алюминий 25-38, фтористый кальций 18-35, ферротитан 12-22, силикобарий 8-17, церий 6-13, угольная пыль 1-5. Обеспечивается повышение упругопластических свойств и ударно-усталостной долговечности антифрикционных чугунов. 2 табл.

 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к комплексным экзотермическим смесям, используемым для внепечной обработки антифрикционных чугунов при производстве ответственных деталей двигателей.

Известна комплексная экзотермическая смесь (патент Франции №2338097, МПК B22D 7/00, 1977), содержащая мас. %:

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

Эта экзотермическая смесь не обладает достаточными характеристиками интенсивности протекания экзотермических реакций в железоуглеродистом расплаве, модифицирующей способности и снижает антифрикционные свойства чугуна, что особенно отличается при высоком содержании древесной муки, перлита и окислов.

Известна также экзотермическая смесь (патент RU №2376101, МПК B22D 1/00, 2009), содержащая, мас. %:

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

Существенными недостатками известной смеси являются низкие упругопластические свойства, недостаточная дисперсность структуры и износостойкость обрабатываемого чугуна в отливках.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является комплексная экзотермическая смесь (патент RU 2517083, МПК B22D 1/00, 2014), содержащая, мас. %:

Металлический алюминий 25-38
Фтористый кальций 18-35
Окислы алюминия 6-13
Ферротитан 12-22
Силикобарий 8-17
Угольная пыль 1-5

При использовании этой смеси для внепечной обработки антифрикционного чугуна достигаются следующие свойства:

Относительное удлинение, % 3,5-3,8
Износостойкость, мкм/км 0,25-0,28
Ударная вязкость, Дж/см2 14-16
Трещиностойкость (среднее количество
трещин в пробе), шт. 2,7-3,0
Жидкотекучесть, мм 612-625
Ударно-усталостная долговечность, тыс. циклов 10,5-12

Недостатком этой смеси является то, что она не обеспечивает существенного повышения упругопластических свойств и ударно-усталостной долговечности антифрикционных чугунов в литых изделиях. При этом окислы загрязняют расплав.

Задачей данного технического решения является повышение упругопластических свойств и ударно-усталостной долговечности антифрикционного чугуна в литых изделиях.

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

Металлический алюминий 25-38
Фтористый кальций 18-35
Ферротитан 12-22
Силикобарий 8-17
Церий 6-13
Угольная пыль 1-5

Существенным отличием предложенной экзотермической смеси является введение в ее состав эффективной модифицирующей и сфероидизирующей добавки - церия и исключение окислов алюминия.

Дополнительное введение церия обусловлено тем, что он является эффективным модифицирующим компонентом, способствующим сфероидизации структурных составляющих при кристаллизации чугуна, повышению ударной вязкости и ударно-усталостной долговечности. При содержании в смеси до 6% церия его влияние проявляется недостаточно и он полностью угорает при внепечной обработке чугуна. При концентрации церия более 13% снижаются характеристики износостойкости, твердости и ударно-усталостной долговечности.

Введение металлического алюминия в количестве 25-38% и фтористого кальция в количестве 18-35% связано с их высокими термическими реакциями в железоуглеродистых расплавах, хорошей раскисляющей способностью, что способствует повышению однородности структуры чугуна в отливках и упругопластических свойств. Их содержание соответствует общепринятым нормам их концентраций при производстве антифрикционного чугуна.

Ферротитан в количестве 12-22% и селикобарий в количестве 8-17% заметно усиливают протекание экзотермических реакций в расплавах с повышением их кинетических параметров. При повышении их концентраций выше верхних значений увеличивается угар металла, происходит снижение его однородности и механических свойств. При снижении концентраций ферротитана менее 12% и силикобария менее 8% кинетические параметры обрабатываемого расплава недостаточны и упругопластические свойства чугуна снижаются.

Угольная пыль в количестве 1-5% оказывает графитизирующее влияние при внепечной обработке, повышает температуру расплава, стабильность структуры, ударную вязкость и ударно-усталостную долговечность чугуна в отливках. Ее эффективность уже начинает сказываться с концентрации 1%. При концентрации угольной пыли более 5% снижаются характеристики износостойкости и упругопластических свойств.

Проведенный анализ предложенного технического решения показал, что на данный момент не известны технические решения, в которых были бы отражены указанные отличия. Кроме того, указанные признаки являются необходимыми и достаточными для достижения технического результата, указанного в изобретении. Это позволяет сделать вывод о том, что данные отличия являются существенными.

Для сравнения эффективности использования известной и предложенной комплексных экзотермических смесей проведена их апробация в производственных условиях при изготовлении ответственных литых деталей двигателей из антифрикционного чугуна марки АЧС-3.

Опытные плавки антифрикционного чугуна марки АЧС - 3 проводили в индукционных тигельных печах с использованием литейных чугунов Л2 и Л3, чугунного лома 17А, стального лома марки 1А, углеродистого феррохрома ФХ800, ферромарганца ФМн78, полуфабрикатного никеля НПЗ, ферросилиция и других ферросплавов. Комплексные экзотермические смеси в виде прессованных таблеток цилиндрической формы вводили в раздаточные ковши при выпуске чугуна из печи с температурой 1370-1400°C.

В таблице 1 приведены составы комплексных экзотермических смесей, используемых для внепечной обработки антифрикционных чугунов опытных плавок.

Для определения механических, технологических и эксплуатационных свойств антифрикционного чугуна в отливках отливали стандартные образцы для механических испытаний, технологические пробы и детали двигателя.

Определение ударной вязкости проводилось на копре на образцах с размерами 10×10×55 мм типа 8 по методике в соответствии с ГОСТ 9454, а ударно-усталостные испытания на машине модели УРМ-200М.

Определение трещиностойкости проводилось на звездообразных технологических пробах диаметром 250 мм и высотой 140 мм.

В таблице 2 приведены технологические и механические свойства чугунов, полученных после внепечной обработки с использованием известной и предложенной комплексных экзотермических смесей.

Как видно из таблицы 2, предложенная экзотермическая смесь обеспечивает более высокие характеристики упругопластических свойств и ударно-усталостной долговечности антифрикционных чугунов, чем известные.

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

Металлический алюминий 25-38
Фтористый кальций 18-35
Ферротитан 12-22
Силикобарий 8-17
Церий 6-13
Угольная пыль 1-5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает выплавку чугуна, разливку в ковш, в который предварительно введены предсфероидизирующий, сфероидизирующий и графитизирующий модификаторы в количестве соответственно 0,2-0,3, 0,4-0,5, 0,4-0,5 мас.% от массы жидкого чугуна в ковше.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для модифицирования серого чугуна или чугуна с шаровидным графитом. Способ включает создание плазменной дуги между поверхностью указанного сплава и катодом плазменной горелки прямого действия, установленной в литейном распределителе, находящемся перед линией литейных форм, причем указанная плазменная горелка прямого действия содержит анод, частично погруженный в упомянутый литейный чугунный сплав, и катод, находящийся на высоте от поверхности упомянутого сплава для создания плазменной дуги между катодом и поверхностью упомянутого сплава, причем анод, или катод, или они оба содержат графит, который предоставляет затравку кристаллизации для упомянутого сплава.
Изобретение относится к литейному производству. Смесь содержит следующие компоненты, мас.%: металлический алюминий 25-38, фтористый кальций 18-35, окислы алюминия 6-13, ферротитан 12-22, силикобарий 8-17, угольная пыль 1-5.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения заготовок для формообразования изделий в твердожидком состоянии, например, штамповкой.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при внепечной обработке стали и сплавов в ковшах. .

Изобретение относится к области металлургии. .

Изобретение относится к области ковшевой металлургии для производства стали и разливки металла из ковша с донными разливочными стаканами. .
Изобретение относится к области литейного производства, в частности к экзотермическим смесям, используемым для внепечной обработки антифрикционных чугунов. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу и устройству индукционного перемешивания жидкого металла в ванне печи отражательного типа под действием бегущего магнитного поля частотой 50-60 Гц.

Изобретение относится к области металлургии. Устройство содержит металлоприемник 6, в дне которого выполнены отверстия, тонкостенный контейнер 1, втулку 3 с закрепленными на ней наклонными спиралеобразными желобами 2. Втулка размещена в контейнере, жестко связана с металлоприемником и выполнена с возможностью возвратно-поступательного осевого перемещения. В металлоприемник 6 подают мерную порцию расплава, перегретого над температурой ликвидуса. Одновременно с подачей расплава через полость втулки 3 пропускают жидкую или газообразную среду, которая обеспечивает поддержание равномерной температуры по сечению заготовки в процессе остывания. Через отверстия 7 в дне металлоприемника расплав в виде струй поступает на рабочие поверхности водоохлаждаемых желобов 2, которые обеспечивают сдвиговое течение расплава по ним и заполнение тонкостенного контейнера 1. Желоба извлекают из контейнера и при этом создают перемешивание потоков суспензии в однородном температурном поле. После извлечения желобов контейнер закрывают теплоизолирующей крышкой, охлаждают суспензию в контейнере с формированием тиксозаготовки. Обеспечивается возможность изготовления тиксозаготовок с мелкозернистой недендритной микроструктурой массой до 30-40 кг из алюминиевых сплавов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к полуфабрикатам из алюминиевого сплава, изготовленным полунепрерывной вертикальной разливкой с прямым охлаждением, которые могут быть использованы для изготовления конструкционных элементов для авиационно-космической промышленности. Способ изготовления недеформированного полуфабриката из алюминиевого сплава, такого как сляб под прокатку или заготовка для прессования, включает: приготовление ванны жидкого металла из сплава, содержащего, мас. %: Zn 0-12, Cu 0-6, Mg 0-6, Li 0-3, Ag 0-1, Si<0,5, Fe<0,5, необязательно по меньшей мере один из Cr, Zr, Mn, Hf, Ti, Sc, V, В, с содержанием <0,5, остальное - алюминий, обработку ультразвуком ванны жидкого металла в печи и/или сосуде с помощью погружного устройства, содержащего по меньшей мере один источник ультразвука, при температуре жидкого металла, по меньшей мере равной 690°С, перенос обработанной ванны жидкого металла в устройство кристаллизации в течение по меньшей мере трех минут с конца обработки ультразвуком и полунепрерывную вертикальную разливку с прямым охлаждением. Изобретение направлено на снижение микропор размером 90 мкм в недеформированном полуфабрикате из алюминиевого сплава. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 1 пр.
Наверх