Модификатор
ОПИСАНИ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сеюз Соввтсккя
Социаикстичвскнк
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) дополнителы(ое и авт. свид-ву(22) Заявлено 070476(21) 2345724/22-02 с присоединением заявки И— (Ы) М. Кл. С 22 С 35/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открыти Й (23) Приоритет(53) УДК 669.046 (088. 8) Опубликовано050479, Бюллетень И 13 Дата о!убликования описания 050479 Б.С. Десятов, B.Ë. Лапин и Н.В. Скорняков (73) Заявитель (54) мОДификйтОР Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении отливок преимущественно из чугуна с шаровидным и sepмикулярным графитом. В настоящее время для получения чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом применяется большое количество различных типов модификаторов: магний (в кусках, в виде стружки или порошка); магниевые лигатуры на основе Ng-9i; Mg-N ; Mg Cu; Ng- Я-Са; Ng" "9(-Cа-РЗМ и т.д., редкоземельные металлы (P3M), в частности Се, т, (.а, He, Py или их сплавы (11 . Применение указанных модификаторов имеет недостатки, связанные с трудностью ввода, нестабильными свойствами отливок из этого чугуна, повышенной склонностью к отбелу, высокой Ио стоимостью и т.д. Например, при модифицировании чистым магнием для исключения сильного пироэффекта и выбросов жидкого металла из ковша применяют ав- 35 токлавные установки с давлением 4-6 атм или герметизированные ковши, покрывают куски магния огнеупорным покрытием различной толщины. Порошковый магний вводят в жидкий чугун 39 в потоке несущего газа, например азота. При модифицировании чистым магнием для снижения склонности чугу.на к отбелу необходимо применять интенсивное вторичное (графитизирующее) модифициравание, например, ферросилицием, силикокальцием и т,п. При модифицировании редкоземельными металлами или их лигатурами не требуется дополнительных устройств для их ввода в жидкий чугун вследствие сравнительно спокойного протекания реакции. Однако из-за отсутствия естественного барботажа в чугуне наблюдается значительная неоднородность структуры и свойств. Для исключения этого требуется вводить в состав лигатуры магний или применять принудительное перемешивание расплава. При модифицировании этой группой модификаторов также требуется графитизирующее модифицирование. Кроме того, применение РЗМ экономически оправдано только для модифицирования чугуна с низким (0,01-0,03%) исходным содержанием серы, В СССР же около 96% чугуна выплавляется в вагранках с кислой футеровкой и содержание серы находится в пределах 0,09-0,12%. 655740 При вторичном (графитиэирующем) модифицировании,как и при применении комплексных модификаторов типа Мс-5 -Са-РЗМ - другие металлы, в чугун вносится 0,5-1,0Ъ и более кремния. Последнее ограничивает использование возврата чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом для любых марок чугуна. В отливках, полученных иэ чугуна модифицированного магнием и его сплавами, наблюдаются дефекты типа черных пятен, обусловленных, главным образом, флотацией сульфидов магния в верхние слои отливки в процессе ее эатвердевания. Для исключения этого применяют чистые шихтовые материалы )5 или предварительное обессеривание чугуна перед модифицированием. Применение комплексных модификаторов в известной мере снижает отмеченный недостаток. Однако процесс при- 20 готовления такой лигатуры усложняется, повышается ее стоимость, а при модифицировании наблюдается исключительно сильное дымовыделение, в связи с чем требуются, как минимум, мощные вытяжные камеры, Другим недостатком этих модификаторов является то, что необходима бо,лее высокая температура жидкого чугуна (не менее 1450 C). Кроме того,повы-.0 шение содержания кремния на 0,5-1,0% и более при модифицировании приводит к усилению флотации графита и уменьшению его содержания в отливке, что ухудшает в них условия питания и уве-3 личивает склонность к усадочным дефектам. Известен модификатор для чугуна, содержащий следующие компоненты, вес.Ъ: магнийсодержащий реагент, например, стружка магния (или его 40 сплава) - 20-40;барийсодержащий реагент, например, соли (или окислы) бария — 2-5; чугун с шаровидным графитом — остальное f2) Недостатком модификатора является склонность чугуна к дефектам типа черных пятен, для исключения которых требуется применять чистые шихтовые материалы или производить перед модифицированием обессеривание. 50 Кроме того, полученный чугун склонен к отбелу, в связи с чем необходимо проведение дополнительного графи-, тизирующего модифицирования. Последнее приводит к увеличению в чугуне кремния. Целью изобретения является сохранение химического состава чугуна после модифицирования, в частности по кремнию, снижение склонности чугуна к отбелу, черным пятнам и образованию усадочных пустот в отливках и повышение уровня механических свойств в отливках. Поставленная цель достигается тем, что рредлагаемый модификатор содержит65 2- 5 6,6 дополнительно десульфурирующую кальцийуглеродсодержащую добавку, например карбид кальция, при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ: Кальцийуглеродсодержащий реагент 30-60 Барийсодержащий реагент Магнийсодержащий реагент 3-10 Чугун с шаровидным графитом Остальное ° Чугун с шаровидным графитом имеет следующий состав, вес.Ъ: 3, 6-4, 2С; 1, 5-3, 5 51; О, 1 — 1, ОМ п ; (0,01 S; 0,G1-0,10M ; 0,01-0,15(Ca+P3M); 0,002-0,01(Р9 +Се). Содержание в модификаторе магния свыше 10% увеличивает при вводе пироэффект и может вызвать выброс металла из ковша, При содержании магния менее ЗЪ необходимо вводить очень большое количество модификатора, что, естественно, резко снижает температуру чугуна. Кроме того, удельная стоимость модификатора в пересчете на магний при снижении содержания магния значительно повышается. Повышение содержания в модификаторе десульфурирующей добавки выше 60% становится малоэффективным, кроме того, вызывая снижение содержания графитизированной дроби, уменьшает его графитизирующую способность. Повышение содержания графитизированной дроби-чугуна с шаровидным графитом в модификаторе выше верхнего предела (65%) снижает содержание десульфурирующей добавки и ее коли-, чество уже не обеспечивает достаточного полного обессеривания чугуна в ковше и флотации сульфидов серы на поверхность расплава. Химический состав дроби выбран из условия получения в ней наибольшего количества графитных включений, их общего объема и малой продолжительности графитизирующего отжига. Оптимальный состав модификатора следующий, вес.Ъ: Кальцийуглеродсодержащий реагент (десульфурирующая добавка) Барийсодержащий реагент— соль (или окисел) бария 3,5 Магнийсодержащий реагент стружка (или порошок) магния Графитизированная дробь иэ чугуна с шаровидным графитом 45 Количество модификатора зависит от содержания серы и, например, при ее содержании в чугуне 0,04-0,06% составляет Приблизительно 1,5%. Процесс модифицирования заключает-. ся в следующем. Модификатор в виде прессованного брикета вводится в жидкий чугун иэвест655740 99 пп и ж 1,0-1,5 При низкой температуре чугуна (1375-1425 C) 60 2,0-3,0 При высокой температуре чугуна (>1475 С) 3,5 1,5-2,3 6,5 При средней температуре чугуна (1425-1475 С) 1,6-2,5 3,5 6,5 При средней температуре чугуна (1425-1475 C) * Нижние пределы относятся к чугунам с содержанием серы перед модифицированием до 0,02%; верхние пределы — 0,05-0,08%. ными способами, например с помощью колокола, штанги или помещается в специальное углубление, выполненное в ковше и т.п. При достижении. температуры испареяия магния (1107 С) частицы магния испаряются, при этом в результате давления его паров происходит отстрел частичек десульфуратора и дроби, вызывающий перемещение их в объеме расплава. Испарение магния происходит последовательно по сечению брикета, что не приводит к выбросам жидкого металла или значительному пирозффекту. Применение предложенного модифи- (я катора обеспечивает постоянство химического состава чугуна по кремнию, отсутствие черных пятен и отбела в отливках, повышенный выход годного, а также увеличение стабильности механических свойств металла по сечению отливок, Черные пятна в отливках не образуются вследствие того,что десульфурирующая добавка в сочетании с солью (или окислами) бария и магнием способ ствует глубокому обессериванию жидкого чугуна, коагуляции сульфидов и последующему всплыванию в ковше, что позволяет удалить их иэ расплава еще до заливки металла в фЬрму. Отсутствие отбела в отливках достигается, с одной стороны, за счет глубокого обессеривания (Sg0,01%), что позволяет получать необходимую форму графита при низком остаточном содержании магния; с другой стороны, за счет применения графитизированной дроби из чугуна с шаровидным графитом. Оптимальный размер дроби 0,5-4 мм. В каждом кубическом миллиметре такой дроби содержится 10 -10 вклю6 чений графита, являющихся центрами кристаллизации после введения модификатора в жидкий чугун. Повышение выхода годного достигается тем. что отсутствие при модифицировании повышения содержания кремния позволяет поднять содержание углерода в отливке на 0,15-0,20% при сохранении углеродного эквивалента на одном уровне. Кроме того, благодаря более низкому содержанию остаточного магния и хорошей графитиэирующей подготовки расплава значительно снижается предусадочное расширение эатвердевающей оболочки от-, ливки, уменьшая тем самым дефицит питания внутри отливки. Примеры приведены в таблице. 655740 Составитель И.Чепикова Редактор Е.Братчикова Техред М.Петко Корректор В.Куприянов Эаказ 1461/22 Тираж 726 Подписное ЦИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5 Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 Формула изобретения 1. Модификатор, содержащий магнийсодержащий реагент, барийсодержащий реагент и чугун с шаровидным графитом, отличающийся тем, что, с целью снижения отбела и повышения механических свойств чугуна, он дополнительно содержит кальцийуглеродсодержащий реагент при следующем соотношении компонентов, вес.Ъг Кальцийуглеродсодержащий. реагент 30-60 Барийсодержащий реагент 2- 5 в Иагнийсодержащий реагент 3-10 Чугун с шаровидным графитом Остальное 2. Модификатор по .п.1, о т л и ч а ю ta и и с я тем, что в качестве 5 кальцийуглеродсодержащего реагента он содержит карбид кальция. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ващенко К.И., Софрони Л. )p Магниевый чугун, М., Машгиэ, 1960, с. 5-8. 2. Авторское свидетельство СССР 9 459503, кл С22С 35/00, 1973.
