Лигатура для модифицирования чугуна

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6i) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено05.03.76 (21) 2331477/02 с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опубликовано25.05 77 Бюллетень № 19 (45) Дата опубликования от1исания 10.08.77Союз Советских

Социалистических

Респубпик (11) 558957 (51) М. Кл

С 22 С 35/00 осударствеииый комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий (53) УДК 621.745 (088,8) И, С, Кумыш, Н, П, Лякишев, В. Н. Горячев, Б. И. Кумыш, Г. Ф. Горбульский, Л, Б. Коган, А. В. Островерхов, В. М, Попов, Г. М. Рысс и В, П. Зайко (?2) Авторы изобретения центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им, И. П. Бардина (71) Заявитель (54) ЛИГАТУРА ДЛЯ МОДИФИ11ИРОВАНИЯ ЧУГУНА

Изобретение относится к черной метал.— лургии, конКретнее к производству ферросплавов и лигатур, применяемых для модифицирования чугуна, В настояшее время для модифицирования чугуна применяют лигатуру силикомишметалл с содержанием, вес.

Сумма РЗМ 26-37

Кремний 44-5 0

Алюминий 3,6-5 1ц

Кальций 1,2-2;5

Железо Остальное (1} .

Лигатура имеет недостаток, заключающийся, в том, что при модифицировании этой лигатурой угар РЗМ составляет до 50%. 15

При использовании этой лигатуры эффект модифпцпрования неравномерен в объеме чугуна и по ходу слива чугуна пз ковша.

Извес" а лигатура, содержащая, вес. %:

1-)Л1, 30-60

Иттрий 3-15

А. юмп;: .й 0,5-15

iM !T i!t!Ð. О, 1-6

К;.льцнй 0,5-30

1;i!,пй 0,5-30

Стронций 0, 1-15

Кремний 30-50

Железо Остальное 1.23

При обработке металла такой лигатурой чугун оказывается неравномерно модифицированным по мере слива его нз ковша и в объеме чугунной отливси, Кроме того, прп модифицпроваьч и такой лигатурой наблюдается высокий угар легируюших из-за относительно низкой скорости растворения пигатуры в жидком метаппе.

Чугун оказывается неравномерно модифицированным также из-за образования на поверхности кусков пигатуры тугоппавкой корки шпака и графита, что приводит к образованию реликтов пигатуры в чугуне.

Недостатком лигатуры является также наличие пироэффекта при введении лигатуры в расплавленный и перегретый металл, вследствие чего происходит выброс кусков лигатуры и окисление ее кислородом воздуха. Последнее определяет нестабильность усвоения легируюьцих элеи.оптов при использовании такой лигатуры, 5 r) 8 57

Ведать изс>броте тшя — разработка состава лигатуры, Обс>сттечиваюшей равномерность модифицирования чугуна B объелте отливки при снижении угара легируюших.

ЕЕель достигается за счет введения и состав предлагаемой лигатуры меди при следуютцем соотношении компонентов, вес. %;

К аль цит"1 7-25

Кремний 1G-4О

Ллюминий 1 6-60 !О

Магний О, 2-5

РЗМ 0,5-12

Иттрий 0,05-7

Медь О, 1-7

Железо Остальное 15

Лигатуру получают сплавленном чистых компонентов или же металлотермическим восстановлением кальция, РЗМ, иттрия и магния с присадкой металлического жепоза и моди. Лигатуру разливают в плоские изпожницы + и дробят дофракции 5-10мм. Измопьченную лигатуру присаживают в чугун ВО время слива его из плавильного агрегата в ковш, в количестве 0,1-0,3% от веса чугуна.

Лигатура усваивается без пироэфс1>с>кта, При введении лигатуры в жидкии чугун, ко::тактный слой лигатуры нагревается.

Магний> РЗМ иттрий и медь находятся

B лигатурс: в виде химических соединений, в частности, в видо !Лg Си 2, тттто Си. Эти

c-0cдинения рас rвoряются В чугуне и разруцтатот образуюшие я при обработке чугуна оболочки из графита и шлаковой корочки, покрываюшио поверхность кусков лигатуры, что обеспечивает доступ чугуна к новым слоям лигатуры, что, в свою очередь, способствует полному и быстрому растворс>нию лигатуры в чугуне. Наличие магния и моди увеличивает скорость усвоения (рпс I Bol>I..— ния) лигатуры B 2-4 раза. Послс. разрутио4О ния оболочки на.EEDBcpxEEGCTH кусков i!Ill Iтуры, магний взаимодействует с кислородс>лi

И СвpC>A уДапяотСя ИЗ МотаЛЛа В Вт>ДС ОКИС— л ОВ> ОксидОВ и сульфидовр Очи!цсlя лтс тсi>I>1 и улучшая его качество.

Зффективноо содержание в лиг;>турс> магния составляет 0,2-5%, меди 0,1-7% 1lри наличии в лигатуре магния монс>о 0,2";, и мс— ди менее 0,1% их недостаточно штя >A)>. к>0 тивног0 разрушения ооолочки тта пояс>рх>>ости .кусков лттгатуры, а при количсствс лтаг— ния более 5% растворение лигатуры сои)тс>вождается пирозффектом.

Е1вличие В составе лигатуры 0,5-12" .. ЗМ l! 09 Оз-7 о иттрпя, иием (U,2- f "i>), кальцием q с -25%) i! мс дью о (0Ä1-7 o), взаимно усиливает л".Одифицирую. цее действие и равномерность модифицироВания чугуна, кроме того, РЗМ и иттрпй

@

Обеспечивают удаление из металла водорода. l!ри содержании в лигатуре менее 0,5%

РЗм и 0,05>о иттрия и меттее 7% калт.ция повышается расход лигатуры, что трс.буеT зпачительного псрот рс>ва чугуна и ведет к снижению производительности плавильного агрегата. llpH содержании РЗМ более 12% и кальция более 25% возрастает их угар и появляется пироэффект при обработке чугуна лигатурой.

11ри наличии в лигатуре 16-60% алк миния и 10-40% кремния, в обрабатываемом металло снижается содержание кислорода в зоне действия РЗМ, иттрия и кальция, благодаря чему усиливается их десульфурируюсцое и дегидратируюшее действие1тредлагаемое соотношение компонентов обеспечивает образование продуктов раскисления, легко удвляомых из металла и не загрязняюших его. За счет того, что реакции растворения алюминия и кремния в железе с образованием алюминпдов и силицидов железа являются экзотермическими, повьштается температура в зоне растворения лигатуры, что способствует равномерному модифицированию чугуна, Предлагаемое в лигатуре соотношение количеств алюминия и кремния обеспечивает оптимальную темпера« о туру плавления лигатуры (850-1000 C).

IIpH повышении количества кремния свыiEic. 40 v температура плавления лигатуры повышается сверх оптимальной, а при понижении:.оличества кремния ниже 10% (за

c÷cò уволичеттия в лигатуре количества более легкоплавких компонентов), температура плавления лигатуры còàíîâèòñÿ ниже оптилтссттьной, что ведет к ухудшению использсвапия элементов лигатуры и к неравномерности модифицирования чугуна.

11ри ттредлагаолтолт соотноц:енин количеств

: .>лтпонс".Итов лигатуры повышается HcIID!Ib

>B1иио РЗМ и иттрия, умотсьнтаотся количс ство присаживас мой лигатуры, что, в свою очередь, .тс»;воляет снижать температуру пере>гЕ>овв мотс;лла, и, следовательно, 1 овы пас т ттроизводитольность плавильного агт>стгс>тс>, ЕЪС.ттс тте.>.ВИС. ДостатОЧНО ПОЛНОГО YCBO IIIIEI лигатуры жидким чугуном и равномерI!0ò Î Л>ОДИфИЦИ; с>ВаНИЯ ЧУГУНа, УДЕЛЬНЫЙ р;>сход лигатурьl с пижаотся 11а 15-30%, по сравнен,!Jo с и;твсстной, Исттользование лl птуры дпя модифицирования чугуна, кQK пока;,:. и опьlTB! увеличивает механические

СBI>itcTBEI .i l ">>та Волос чем на 30%.

1lI!ihE дсцп I прилк>ры Осу>я ствчетптя изо

61 то пи я.

Лигатуру вьпшавляют В индукционной электропечи омкостьк 100 г рстсплствлсllklll Ш1!1!фь! ис<ц!едУ)i! Г lli! f )i) l! 11 0п0!) кол!

МИКРОr ПЯ11ИЗ>)т01)Е

1!редет1 прочности ооря;!Иов чугуп,! пя пз! иб составил 46 —.)U кг/л)л!.

„5

Вььплявку лигатуры пред)1я1-яемог0 состава провели также в дуговой электропечи с трансформяторол! 100 ква, Лигатуру получали метяллотермическ!.м способом с использованием ферросилиция, силикоалюминия, силикокальция и порошкообразного алюминия. Редкоземельные металлы и иттрий в лигатуру вводили в электро-)ечи> восстановлением окислов РЗМ и иттрия, мягний— из окиси магния и магнезита, а медь мегаллодобавкой. Необходил)ое количество

)О алюминпя в лиге-.уру вводили, как в печи, так и в ковше во время выпуска металла из печи.

В -)аблице 1)р).ведепы Iipkf k0pbf . с) ставо1> лигатуры.

0,08 62, 1

5,9

6,3

24,8

22>2

4,9

48

Лигатура применялась в качестве модифи, катора при выплавке высокопрочпого чугу- 5о на. В разливочный ковш вводили 0,2% лигатуры от веса жидкого чугуна, предвярительно модифицированного ферросилицием.

При вторki÷íîì модифицирова!>И!1 лигатурой предложенного состава был получен высокопрочный чугун. Данные по однородности модифицирования (G B) приводятся в таб..1ИЦЕ, Выло установлено, что усвоение предлагя мой л гатуры составило окалo 90;)о> а 60

ffkf)."l СЛ!О! 1! ф1)!«) )1)СИ«1ИЦИЯ> >ИЛ!0" lи ПИЯ) КЫ!Ь ция, ма1 пи11> силиколип!!л!1-тялл1! c иттри1-;м и металлодобявок (меди и желез>!) при

О следую)цем coOTfIOIIIO компонентов, вес., u;

Кальций 14,8

Кремний 27,6

ЛЛЮМИПИ1 42,5

Магний 2,1

РЗМ 3,7

Иттрий I„l

Медь 2,5

Железо Остальное.

В индукционной злектропечи расплавляю; 100 кг чугуна, доводят расплав до темпс о ратуры 1300 С и выпускают в ковш. Во время выпуска в ковш задают 0,5 кг лигатуры.

По стандартной методике при разливке 2О чугуна отливают образцы для механических испытаний, взятые в начале, средине и ко1 це разливки,и образцы для микроисследова70 100 166 02 35 008

16>0 25>0 38,1 2,5 5,4 1,1

25,0 4,0 . 38,4 5,0 0,5 0,07

10 1 38,5 18 3 0,6 4,8 2,8

8,1 12,2 56,3 1,8 11,3 5,4 0,8 усвоение известной лигатуры из-за ня1!и-, чия "реликтов", составило всего около 50Х, Форл1уля изобретения

Л !1га Гура д)!я л)одифи пир овяшlя чугуна> содержа«пяя кальций, кремний, алюминий, редкоземельные Л1етяллы> магний, иттрий и железо, о т п и ч а ю:1 я я с я тем, что, с целью поьчяп!01:ия «k«воспия 1)игатл)1«

1-ри однородном модифицировянии чугуна в

558957

0,05-7

0,1-7

Остальное

Иттрий

Медь

Железо

05-12 металлы

Составитель А„Коидратьев едактор Л, Пашкова окреп И. Асталош Kopp KT0I

Заказ 1624/85 Тираж 766 П одп и с и ое

ИНИИ11И Государствеиио о комитета Совета Министров СССЕ и о делам и:3обр(т ъний и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб„д, 4/5

Филиал 1ll ff "Патент", i, Ужгород, ул. Г1роектная, 4 объеме отливки и повышения качества мс дифицированного чугуна, она дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Кальций 7-25

Кремний 10-40

Алюминий 16 -60

Магний 0,2-5

Редкоземельные

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, ТУ 14-141-54-74, 2 Авторское свидетельство СССР

Э

2 щ i4 418548 М. Кл. С 22 С 35/00, 1972.