Способ получения отливок из чугуна
Союз Советскнх
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()753904 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.08.78 (21} 2656682/22-02 (З1) М. Кл.
С 21 С 1/08 с присоединением заявки №вЂ”
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 0.70880.Бюллетень ¹ 29
Дата опубликования описания 10.0880 (53) УДК 621.745 (088.8) (72) Авторы изобретения
Б. A. Кириевский и С. С. Затуловский
Институт проблем литья АН Украинской CCP (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ЧУГУНА
Изобретение относится к черной металлургии и литейному производству и может быть использовано для получения фасонных отливок, предназначенных для эксплуатации в узлах трения до температуры ниже ЗОООC.
Известен состав перлитного пористого серого чугуна АЧС- 6, легированного свинцом и фосфором. Данный чугун может найти широкое применение для деталей узлов трения. Однако технологическая сложность получения отливок из данного чугуна ограничивает область и масштабы его применения.
Известны различные способы ввода 15 свинца в расплав железоуглеродистых сплавов. Применительно к получению слитков стали, легированной свинцом, известны способы подачи частиц свинца в струю расплава, поступающего в
20 изложницу j1) .
Однако при этом степень усвоения свинца невысокая (26-55%), значительная часть дробинок пролетает мимо 25 струи. К тому же при этом способе наблюдаются возгоны свинца и его окислов, интенсивное выделение газообразных токсичных его соединений, что резко ухудшает условия работы.
Известен способ получения отливок, включающий введение в нее легирующих добавок в виде гранул свинца в потоке с гранулами стали. При этом количество вводимых гранул свинца и стали составляет соответственно 0,1-0,5% и
2-3% от веса отливки, а их фракция
2 — 10 мм и 0,5-3,0 мм 12).
Однако указанный способ не обеспечивает получение чугуна марки АЧС-б по химическому составу и не обеспечивает получение необходимого содержания свинца и равномерной пористости по объему, что естественно резко ухудшает характеристики изнашивания чугуна.
Известен способ получения перлитного пористого чугуна, например, марки АЧС-б в вагранках. При этом перед выпуском чугуна в ковш загружают небольшими кусками феррофосфор, ковш заполняют чугуном, после перемешивания и удаления шлака вводят кусочки свинца. При этом вводится 1,0-2,0% свинца (с учетом его интенсивного внедрения и испарения) 31 .
Интенсивное окисление, плавление, ликвация фосфора и свинца снижает процент усвоения добавок до 30-50%, приводит к нестабильности структуры
753904 отливок, повышенному расходу. Наличие токсичных возгонов свинца и фосфора, необходимость перемешивания горячего чугуна, легированного этими добавками в ковше, резко ухудшает условия труда литейщиков.
Цель изобретения — повышение усвоения легирующих добавок, улучшение условий труда, повышение дисперсности и однородности структуры отливок.
Для достижения цели в жидкий чугун в процессе заливки литейных форм вводят совместно дроблений феррофосфор и гранулы свинца, при этом количество вводимых порошкообразных добавок составляет соответственно 1,04,0В и 0,6-1/5% от веса отливки.
Для уменьшения угара и ликвации феррофосфор целесообразно вводить в виде ферроманганофосфора или чугунной дроби, содержащей 1 †1 фосфора.
Совместное введение фосфора и Qp свинца в процессе заливки литейных форм позволяет ввести легирующую добанку более равномерно в объем металла без принудительного перемешивания, сократить время контакта с атмосфер и и уменьшить период пребывания его в жидком металле..Это существенно сокращает потери фосфора и свинца в результате снижения интенсивности угара, возгонки, ликвациии и ошлаковывания по сравнению с вводом в ковш.
Совместный ввод в процессе заливки сравнительно легких частиц феррофосфора (удельный вес 3,75-4,5 г/см ) совместно с тяжелыми гранулами свинца (удельный вес 10,5 — 11,3 г/см ) обеспечивает более технологический ввод, эффективное замешивание с расплавом, более равномерное распределение фосфора в объеме расплава, так как при вводе смеси в смеситель- 40 ную более тяжелые гранулы увлекают за собой легкие частицы.
Твердые частицы феррофосфора и свинца в расплаве оказывают инокулирующее воздействие, снимая тепло пе- 45 регрева и образуя дополнительные центры кристаллизации. Уменьшение времени пребывания расплава в жидком состоянии, развитие двухфазной зоны снижает возможность ликвации фос- 50 фора и свинца, способствует диспергированию структуры.
Количество порошкообразной дроби феррофосфора определяется заданным составом, технологией ввода и высоким усвоением добавки: при позднем вводе 75 — 87%. Ввод менее 0,6Ъ свинца не приводит к достижению заданного
его остаточного содержания в чугуне, не обеспечивает равномерности ввода частиц феррофосфора, получение требуемой структуры. При вводе более
1,5% свинца увеличивается неоднородность чугуна, появляется избыточное содержание свинца в чугуне, значительная структурная неоднородность 65 и пористость, снижаются физико-меха. нические свойства. Ввод дробленого фосфора менее 1,0% не эффективен, так как в этом случае не обеспечивается требуемое содержание фосфора в сплаве, что не позволяет получить заданную структуру и необходимый уровень свойств.
При вводе более 4,0% феррофосфора увеличивается неоднородность, образуются поры и раковины .из-за черезмерного снижения температуры и повышения вязкости расплава, завышенного содержания фосфора.
В индукционной печи выплавляли базовый чугун марки СЧ15-32 следующего химического состава:
0,65 0,23 0,05
2,1
3,2
Каждую плавку делили на 2 части: одну форму заливали по обычной технологии с вводом добавок в ковш, другие — с вводом гранул свинца и феррофосфора и других материалов (содержание фосфора 10-15Ъ ЧМТУ5- 29-70), Отливали литые заготовки диаметром
100 мм высотой 300 мм и маслоты с внутренним диаметром 75 мм. Гранулы (свинца размером 2,0 — 10,0 мм; феррофосфора 0,5-1 мм). вводили из бункера с затвором и тарированным отверстием в установленные над смешивающей камерой вихревые воронки. Размеры гранул определены опытным путем с точки зрения технологичности ввода и полного растворения частиц. Тангенциальный подвод металла в смесительную камеру обеспечил вращение металла, интенсивное перемешивание и полное усвоение свинца и фосфора. Контрольные эксперименты проводились по технологии прототипа с введением кусков феррофосфора на дно ковша перед его заполнением, тщательным перемешиванием, очисткой шлака, введением перец заливкой в ковш кусочков свинца, перемешиванием, вводом в жидкий металл в колокольчике поташа.
Улучшаются условия труда рабочих литейщиков, так как отпала-необходимость перемешивания жидкого металла в ковше, при вводе свинца резко уменьшилось выделение токсичных паров свинца в атмосферу цеха.
В таблице приводится сравнение сдаточных (по ГОСТ 1585 †) характеристик для отливок антифрикционного чугуна: микроструктуры, твердости, содержания легирующих элементов.
Как видно из таблицы, при получении антифрикционного чугуна по обычной технологии (прототип) наблюдаются большие потери легирующих, структура
753904 неоднородна по графиту и основе (1 вариант). При вводе по описываемому способу усвоение добавок значительно повышается максимально при оптимальных технологических параметрах (варианты 3,5,6). При вводе меньшего количества гранул (вариант 2) или большего (вариант 4) не выходим на требуемую марку и уровень свойств.
Ввод фосфора в виде дробленого ферроманганофосфора {вариант 5) (ЧИГУ вЂ” 5—
34 — 70) с содержанием марганца 50 †6 и фосфора 10-12Ъ способствует дополнительному легированию чугуна марганцем, перлитиэации структуры, повышению твердости чугуна и снижению износа.
Применение данного способа при
5 оптимальном соотношении параметров позволило улучшить технологичность уменьшить воэгон и токсичные газовыделения свинца, снизить угар легирую щих добавок, повысить равномерность их распределения, при этом достигнута стабильность и однородность структуры чугунных отливок.
753904
Э Э
X x х х аа
Г х Ф х ах
Я Э одах
Х Г»
O I ОХХ O хохов
Э Х 111 Х ао 11 Й
Цл ОЦН1
ВХЦХ )оЪ
@0%011
» Г» И м
0Z хсаZ
Г ХХКХ VIi
Ю
Ю
Ю с о
»о
О
» -Ъ
»»
Ю
Ю
».Ч
Ю о
Ю
ОЪ о
C) о
Ю
Ю
СЧ
Ю
1 А ан в о
m o о е
1Ч е
О»»Ъ О»»Ъ с с
1Ю О аа аа
ГлИ ИГ
1 Д
O Ii
И 0,О хэо
Ц и н х ц а
Э
Х I Я
zего
»»1 rd»O
1» и й И
ЮЮ
CO»ЪЪ
Г» И
ОО Ю»»Ъ
Ф OO СO
Г» Г Г
»ч м
0» 0»
4 4
0,0, 4 Г-»
1 Э овце
w ав х аv. цх аа аа
4 4 оо е
1»Ъ 1»Ъ»-»
eэ»о
0 0 1ЦГ:(1
4 4
* A
С(О((1Ц
4 4 Г-» Г.»
W 0(Г-» Г-»
1-» х в е а
Г» ее ее
44 Г-»4
1 ее
4 4
Е а о
1 1
ee ee
4 4
1 ее
4 4 оо
0 & аи во
& &
Ф х
Э о
v
ОЪ
Г
1 о х м
»Г»
».1
»»Ъ
Ю м
СО
CV (Ч
Оъ м о о
0 оо ае
0,О в о
& &
Э х
X Э
»O X
»»»»» а
Ф
Ц Р о
»О
»О
Ю м
СО
» 1
»О
СЧ м
»
» 1 3»
Ю Ф
»0
»О
C) 1
Х =Г
Я Э
o x
1 оъ х
»»0 ч -хо
»о х х
Ю с
M а
Im О, о ох е
X О, ЭИ Э»»
Ц х
Э g 1»1
03» Х
Г11 X Ц
О, о о
О» &
0,V э о ее
Ю
Ю с
»-»
»D
»-»
»»Ъ
C) 1
Г1
1»Ъ Э
o z
Ю с
».»
1 0 ос ав
0,V
Ф о вв
1 1 ох 3
Э 03 цо
Э Х
1 1
1 х ГГ
1О Э
v z
M (0 а
» н
0 н и о
М х
»»1
Ц х в о о
e е ав х е ц х н Ф х 0 Х
Э»»1 И Х
I.0,uz
1»Ъ Ф Ф Ф
11Х аЦ
u I н цн вооо б а и цо ццйо а О 1 а жххц (Ч
С»
Ю
» Ъ
И х
Ю
Н <1 о а
»-» (Ч х
1 I 1 1 а 1 МФТИ 11 . О хклхдц вво х оц о х ° хйо ° î
ВНВИКХЮХ О Х0 ивн хаацх .зои
IIIФХЦХuÎВХФх
ohio e вцыцвхц хрeвцаoo0,gихо
ЦХЯЭОООО »»»»»»Р
Д»0 1ъ Х 0, В 1Х Л:
m. ue
Ф нХ
»О ° Ф
О» e,»II Ф ос х цх ххо х
Н 1 1»Ъ Ю Э
5Х хж." со:
»М о
e c хо хх ф»O хх
Д1ЪО
Ф и ф х
Г»
Ю
Ю
1.0
753904
Составитель A Кондратьев
Редактор С. Титова Техред Н. Бабурка Корректор E. Папп
Тираж 608 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 4849/22
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Формула изобретения
1. Способ получения отливок из чугуна, включающий заливку литейной формы жидким чугуном и введение свинца и феррофосфора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше- 5 ния усвоения легирующих добавок, улучшения условий" труда, повышения дисперсности и однородности структуры отливок в процессе заливки литейных форм, дробленый феррофосфор вводят совместно с гранулами свинца в .количестве соответственно 1,0-4,0% и
0,6-1,5% от веса отливки.
2. Способ по п. 1, о т л н ч а юшийся тем, что феррофосфор вво:дят в виде ферроманганофосфора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе
Ф
1. "S tee1", 1959, У. 144, Р 13, р. 82 — 84.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2505610/22-02, кл. С 21 С 7/00, 1977.
3. ГОСТ 1585-70, приложение 2 (прототип).
