Способ получения модифицированного серого чугуна

 

О П И С - А-Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 300678 (21) 2636354/22-02 с присоединением заявки ¹ (51)М. Кл.З

С 21 С 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 150980. Бюллетень ¹ 34

Дата опубликования описания 15 09 80 (53) УДК 621 745 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Л.Рассудов, A.H.Õðàì÷åíêoâ, И.В.щирочин, Л.A.Íåäeëüêî и В.А.Волгин

Минский филиал Ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательского института технологии автомобильной промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЦИФИЦИРОВАННОГО

СЕРОГО ЧУГУНА

Изобретение относится к металлургии железоуглеродистых сплавов, конкретно к производству модифицированных чугунов для ответственных машиностроительных отливок 5 с применением присадок в ковш гра .фитизирующих, флюсующих и перлитизирующих добавок.

Известен способ модифицирования чугуна, включающий плавку металла 10 в плавильной печи, накопление и хранение чугуна в миксере-накопителе,транспортирование его в миксердоэатор .с одновременным моцйфицированием чугуна, углерод-и кремний 15 содержащим модификатором, заливку модифицированного чугуна в миксер-дозатор, выдачу чугуна в мерный эаливочный ковш с одновременным модифицированием чугуна в этом ков- 20 ше твердым модификатором и разливку его на карусельно- кокильных машинах (1).

Низкое соотношение сливаемых 25 масс чугуна, заложенное в известном способе, становится причиной малой степени модифицирующего воздействия чугуна заливаемой порции на чугун

,отстатка в миксере-доэаторе. Ло этой причине склонность чугуна к отбелу в миксере-дозаторе после даливок остается высокой, т.е. отбел клиновой пробй, например для соотношения (;)/Яь=0,33 составляет 12мм, в то время, как максимальная величина отбела клиновой пробы, взятой иэ миксера-доэатора, при которой отливки в форме получаются без отбела, не должна превышать

6-7 мм. Кроме того, длительность этого достигнутого модифицирующего эффекта не превышает 8 — 12 мин как при модифицировании твердым модификатором. По истечении этого времени во избежание отбела чугуна в отливках необходимо весь чугун из миксера-доэатора слить в ршаковни или ввести вторичное (поэднее ) модифицирование твердым модификатором в мерных разливочных ковшах. Последнее имеет свои отрицательные стороны и, прежде всего, увеличение расхода де-. фицитного 75% ферросилиция, быстрое ошлаковывание мерных раэливочных ковшей и затрата времени на их замену, потребность в дополнительном оборудовании для дозирования модификатора, брак отливок по засорам

763473 по вине нерастворившегося модификатора, Кроме того, технологический процесс с использованием позднего модифицирования твердым модификатором нестабилен, и приводит к получению отливок без отбела, но не соответствующих техническим условиям на заготовки гильз цилиндров по. целому ряду параметров: структуре,,прочности и т.д.

Цель изобретения — увеличение времени действия модифициронания и повышения его эффективности.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе получения модифицированного чугуна, включающем последовательно плавку в плавильной печи, термо-временную выдержку в миксере-накопителе,транспортирование чугуна ковшом в миксер-дозатор с одновременным модифицированием чугуна углерод и кремнийсодержащим модификатором, заливку модифицированного чугуна в миксер-дозатор, выдачу чугуна в мерные разливочные ковши и разливку на карусельно-кокильных машинах, модифицированный чугун из транспортирующего ковша заливают в миксер-дозатор в количестве 0 52,0 от веса технологически необходимого остатка в миксере-дозаторе.

Способ получения модифицированного чугуна заключается в следующем.

Чугун плавят в дуговой, индукци- онной или другой плавильной печи, затем переливают для усреднения по химическому составу и накопления в миксер-накопитель. Из миксера-накопителя чугун транспортировочным ков шом заливают ь миксер-дозатор. При этом чугун н транспортироночном ков;ше модифицируют твердым модификатором вводя под струю металла при заполнении ковша 0,1-0,6% 75% ферросилиция, 0,1-0,3Ъ графита. В этом случае емкость транспортирующего ковша выбирают такой, чтобы он вмещал пор. цию доливаемого чугуна, составляющую.

0,5-2,0 объема технологически не,-обходимого остатка н миксер-дозаторе заливая подготовленную таким .образом порцию чугуна в указательном объеме технологически необходимого остатка, в миксер-дозатор, чем достигают наибольшего эффекта модифицирования. Во всем диапазоне соотношения аливаемых масс от 0,5 до 2,0 глубина отбела клиновой пробы не превышает 6-7 мм, что позволяет получать литье без отбела. Кроме того, длительность модифицирующеro эффекта. сохраняется до 33-37 мин. Поэтому, с учетом времени транспортировки чугуыа от миксера-накопителя к миксеру-дозатору и заполнение миксерадозатора, каждую последующую до" ливку порции модифицированного чугуна в указанном объеме производят 1 через 25-35 мин.

Примером воспроизводства способа в новых производственных условиях может служить линейный цех, где также опробован этот способ.

Чугун плавится в индукционной печи емкостью тигля 400 кг. После того как чугун выплавлен, эта печь ста.новится раздаточной печью . Разливка

;ведешься ковшами емкостью 8 кг с. циклом 20 заливок в час, т.е. доноль-. но медленно. Модифицирование твер. дым реагентом в ковше емкостью

S5

8 Kl" жидкого чугуна неэйфективно из-за малого количества чугуна.

По описанному способу н переливочный ковш емкостью до 300кг жидкого чугуна выливают из печи такую порцию чугуна на Q чтобы выдержать соотношение 0,5-2,0 от остатка металла в печи, при этом под струю металла вводят 0,1-0,6%

75%-ного Ферросилиция и 0,1-0,3Ъ гранулированного графита. Если разливку вести из перелиночного ковша, то эффект модифицирования продлится 10 — 15 мин. Сливают указанную порцию из переливочного ковша обратно н печь, соблюдая соотношения Я/Я = 0,5-2,0, тем са2 мым проводят жидкое модифицирование. Теперь модифицирующий эффект сохранится 33-37 мин. По истечении этого времени операцию повторяют, соблюдая указанное соотношение уже по отношению к новому остатку чугуна в печи.

По предложенному способу (Q„/Q = 0,5-2,0) получают серый модифицированный чугун, например, низколегиронанный чугун следующего химического состава, Ъ: 3 0-3,6 С;

2,0-2,6 Si; 0,6-0,8Ипу 0,1-0,35 Сч, 0,25 Ni 0,3-0,5 Си; 0,03 S с эвтектичностью Сэ 3,9-4,2%, для гильз цилиндров, заливаемых центробежным способом в облицованный кокиль.

Рассмотрим пример слияния двух

Mat=c Q - чугун указанного состава, промодифицированный твердым реагентом, например, 0,1 — О,фВ 75%-ного

Ферросилиция и 0,1-3,0Ъ гРанулиРованного графита и 9> чугун указанного состава, но претерпевший термонременную выдержку и утративший эффект модифицирования, т.е. имеющий склонность к отбелу по клиновой про,бе 10 и более мм. Если . соотношение

9 /G выдержано в пределах 0,5-2,0., полученный чугун характеризуется следующими показателями: глубина отбела по клиновой пробе 4-6 мм, твердость отливки толщиной 15-20 MM197-241 кг/мм по Бринедлю, Q<= 2128 кг/мм, число эвтектическйх зерен 400-550 шт/см длительность модифицирующего эффекта 33-37 .мин.

763473

Далее Факт, что н диапазоне ,Я„/Q — 0,5-20 сливаемых масс жидкого чугуна имеет место наиболь ший эффект модифицирования (как по ,продолжительности, .так и по абсолютной величине, например, характери;.эуемой склонностью чугуна к отделу по клиновой пробе), объяс. няется различием строения двух сливаемых жидкостей расплавов.

Это различие проявляется ие только в параметрах, определяемых обычным технологическим контролем (химическим составом, температурой (расплавов),но и в состоянии зародышевой. фазы и строение расплава, изменяюще,гося в процессе его термовременной выдержки. Особенно это относится к расплаву (технологически необходимому остатку), находящемуся в миксерах-дозаторах с индукционным обогревом, где масса технологически необходимого остатка, находящегося постоянно в миксере, составляет около 30% емкости миксера. В процессе работы миксера наблюдается изменение содержания углерода.и др. элементов (угар) .

При термовременной выдержке имеет место диспергирование частиц графита, вплоть до их уничтожения, или превращения их в инактивные частицы. При высоких перегревах имеет место разрушение и других флуктуаций, в частности. Флуктуаций, обогащенных кремнием. Иными словами, жидкий расплав при темовременной обработке приобретает особое строение, отличное от первоначального. Жидкая масса чугуна

Q, (доливаемая в миксер-дозатор порция модифицированного чугуна) по описываемому способу готовится таким образом, чтобы за счет модифицирования твердыми реагентами, в частности, углерод — и кремний содержащими реагентами, она была обогащена зародышами кристаллизации графита и флуктуациями, обогащенными кремнием и во всем объеме металла компенсировался угар элементов. Слияние же таких разнородных расплавоН, содержащих субмикроскопические частицы графита, разнородные по величине, позволяют получить полидисперсный раствор коллоидного типа, в котором создаются благоприятные услония для коогуляции графитовых комплексов, в результате чего образуются активные центры графитизации.

Показано,что наибольшая эффективность жидкого модифицирования проявляется в случае, когда соотношение масс сплавляемых расплавов Q, /9 выдерживается в пределах

0,5-2,0.

При Q,/Qg (0,5 влияние QI на полидисперсность колоидного рас твора не существенно, н расплаве преобладают процессы дезактивации зародышей графита за счет процессов их диспергирования при термо-временной выдержке, вследствие чего модифицирующий эффект незначителен.

При Q /9 ) 2 влияние Я 1 на полидисперсность смеси не существенно, а модифицирующий эффект проявляется также как и при твердом модифицировании расплава 9,.

И только при соотношении Gq/Qg в диапазоне 0 5-2,0 обеих сливаемых масс достаточно для полного взаимодействия двух сливаемых жид15 костей в результате чего достигается максимальный модифицирующий эфФект.

Усредненный химический состав чугуна в миксере-накопителе, %;

20 С 3,0-3,2 ; Si 2,0-2.,2; Ип 0,60,8; Cr 0,1-0,35; Ni 0,25; Си 0,30,5; S (0,03.

Чвтектичность Са (C + l/3 Si)

3,8 — 4,0. Твердость на образце

Н 220-260 кг/мм . Склонность к отбелу по клиновой пробе 12-20 мм.

Модификатор — 0,1-0,6% 75%-ного

FeSi 0,1-0,3% гранулированного графита или любой из известных углерод — и кремнийсодержащих моЗ0.дификаторов (SiCa, электродный бой, графитовая крошка и т.д.). ,Химический состав модифицированного чугуна доливаемой в миксер-дозатор порции (3„) из транспортироЗ5 ночного ковша: С 3,2-3,6%;Si-2,22,6у МпО, 6-0,8; Сч 0,1-0 35;

Ni-О,25; Си 0,3-0,5) S < 0,03.

Эвтектичность Сэ (С,+ 1/3 Si) и .3,9-4,2. Твердость на образце

40 Нб 180-240 кг/мм . Склонность к от 2 белу по клиновой пробе 4-6 мм.

Химический состав, чугуна остатка в миксер-дозаторе (Q ) С 2,9-3,3%; Si-2, 0-2,4, Мп, 0,6-0,8; Сч О, 1-0,351

45 Ni-0,25; Си 0 3-0 5; S (0 03.Энтектичность Сэ 3,8-4,0. Твердость на образце Нв - 220-260 кг/ммР .

Склонность в отбелу по клиновой пробе 12-20 мм.

Химический состав полученного по предлагаемому способу модифицированного серого чугуна: С 3,03,6%; Si 2,0-2 6; Мп 0,6-0 8; Сч

О, 1-0, 35; Ni — 0,25 Си О, 3-0,5;

S С 0,03. Эвтектичность Сэ 3,9-4,2.

Твердость на образце Н 180-240кг/мм.

Склонность к отбелу по калиновой пробе 4-6 мм.

Длительность модифицирующего эф-. фекта 30-37 мин йрй соотношении ц) Q /Q "- 0,5»2,0.

Формула изобретения

Способ гюлучеиия модифицированного серого чугуна, нключаквций после763473

Составитель A.Êîêäðàòüåâ

Редактор Н.Горват Техред А.Щепанская . Корректор В.Бутяга

Заказ 6582/12 Тираж 608 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 довательно плавку чугуна в плавильной печи, термовременную выдержку

его в миксере-накопителе, транспортирование чугуна ковшом в миксер-дозатор с одновременным модифицированием чугуна углерод — и кремнийсодержащим модификатором, заливку модифицированного чугуна в миксер-дозатор, выдачу чугуна в разливочным ковш, отличающийся тем, что, с целью увеличения времени действия модифицирования и повышения его эффективности, модифицированный чугун из транспортирунхцегр ковша заливают в миксер-дозатор в ко- личестве 0,5 — 2,0 веса остатка чугуна в миксере-доваторе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Технологический процесс производства отливок гильзы. Письмо фирмы Серн-Рено . 21.04.76.