Способ модифицирования чугуна

 

Союз Советских

Сецмалмстмческмх

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ -836118

К АВТОИЖОМУ СВИ ИЗЛЬСТВУ

Ф" (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 280879 (21) 2811734/22-02

Р1)М. К..з

С 21 С 1/08 с присоединением заявки ЙхГосударственный комитет

СССР ио деаам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 0706.81. Ьюллетень NQ 21 (531 УДК 621. 745. .3(088.8) Дата опубликования описания 0706В1 (72) Автор, изобретения

В. A. Ильинский

) Г 1-у д :с „

1 ) Р т у (71) Заявитель (54) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА

Изобретение относится к литейному производству и может найти примене . ние в литейных цехах при производстве отливок из серого чугуна с повышенными прочностными характеристиками. Наиболее распространенными модификаторами серого чугуна с пластинчатым графитом являются ферросилиций ФС-75 к силикокальций. !

Первый очень легко усваивается металлом и применение размолотых

его добавок в количестве до 0,5% не представляет особых трудностей.

Использование силикокальция требует для полного растворения более высоких температур жидкого чугуна и поэтому ограничивается литейными цехами, имеющими электроплавку чугуна или дуплекс-процесс.

Общим недостатком известных способов модифицирОвания чугуна ферросилицием, силикокальцием, а также редкоземельным модификатором или их комплексами является резкое ослабление или даже полное отсутствие модифицирующего эффекта «ри попытках модифицировать машиностроительные чугуны с повышенным содержанием кревтния.

Известен способ, заключающийся в обработке жидкого доменного чугуна жидкой сталью, содержащей 0,15% С в количестве 7-15%. Время обработки металла во встряхивакщем ковше

20 мин, затем в ковш добавляют 7 кг

FeSi и 1,5 кг FeMn из расчета на

1 т расплава j1j.

Добавление такого количества ста; ли в доменный чугун неизбежно приводит к существенному изменению химического состава металла, т.е. к появлению новой, отличной от исходного чугуна композиции. При этом резко уменьшается количество углерода и кремни". указанное решение имеет целью устранить спель графита в доменном чугуне и сделать его пригодным.для изготовления машиностроительных отливок непосредственно после выпуска иэ доменной печи и обработки, исключив разливку чугуна в чушки и повторный переплав. Сама продолжительность обработки (20 мин) предполагает отсутствие какого-либо модифицнрукщего эффекта, а именно целью возможно более полно и равномерно перемешать расплавы и выровнять их состав. Назначение известного способа устранить повторный пере836118 плав чушкового чугуна со стальным ломом для получения машиностроительного чугуна и получить машиностроительный чугун. добавив к доменному чугуну 15% жидкой стальной шихты (обычные нормы стали 5-15%). 5

Цель изобретения состоит в разработке способа модифицирования, позволяющего стабильно повысить механические свойства машиностроительных серых чугунов, в том числе чугунов с повышенным содержанием кремния.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в исходный жидкий чугун непосредственно перед разливкой вводят 1,55 вес.Ъ модифицирующего расплава на железной основе, содержащего марганца 6-15Ъ и кремния 5-12Ъ.

При такой способе модифицирования во всем объеме металла возникает множество микроскопически неоднородных по содержанию кремния и марганца зон, плотность которых превышает все возможные значения, полученные при введении твердых добавок.

Искусственное создание большого 5 количества обогащенных кремнием и марганцем центров, неизбежно приводит к резкому изменению химического потенциала углерода в этих местах. При этом известно, что ларга- щ нец резко, практически сильнее других элементов, уменьшает химический потенциал углерода, а кремний также резко его увеличивает. Таким образом, в расплаве будет создано множество ликвационных -эон со значительным градиентом химического потенциала углерода и минимальным шагом ликвации. Известно также, что графитизация желеэоуглеродистых сплавов протекает под действием 4О так называемой восходящей диффузии углерода, т.е. направленной против градиента концентраций в зону со

100Ъ-ным содержанием углерода (рост графитйого включения . Движущей си- 45 лой процесса является градиент хи-. мического потенциала углерода и поэтому диффузия атомов углерода в расплаве будет протекать в направлении уменьшения градиента химическо- 5р го потенциала, а так как плотность таких микронеоднородностей после введения жидкого модификатора будет весьма высокой, выделения первичного графита будут малых размеров и 55 равномерно распределены по всему объему. Это в полной мере относится и к созданию микронеоднородностей по кремнию и марганцу в аустените, что при превращении приводит к формированию наиболее дисперсного эвтек- 40 тоида; прочностные характеристики ко торого будут более высокими.

Таким образом, добавленйе 1,5-5% жидкого сплава в чугун вызывает моТ а б л и ц а

Вариант сплава б f мм НВ .1

2,8 179

Исходный чугун 31,0

Исходный чугун

0,45% Си 75 молотого 27,0 3,0 156

Исходный чугун

+2% жидкого модификатора 41,0

3,0 217

Исходный чугун

+4% жидкого модификатора 48,5

2,8 241

Пример 2. Исходный чугун, содержащий,Ъ: С 3, 65, Si 2,58, Мп 0,92, Cr О, 16, S остальное,,модифицировали по предложенному способу модификатором на основе железа, содержащим,Ъ: Ип 7,76, Si 6,8, С 1,48, Cr 1,1. Результаты испытаний полученных чугунов приведены в табл. 2.

Металлографические исследования чугунов, полученных описанным clIQсобом модифицирования, показали, что их упрочнение происходит в основном за счет изменения дисперсности эвтектоида и устранения структурно свободного феррита. дйфицирование структуры и свойств металла.

Модифицирование чугуна по данному способу осуществляют следующим образом.

В отдельном плавильном агрегате, например индукционной тигельной печи, расплавляют модификатор, содержащий, Ъ: йп 6-15, Si 5-12, железо остальное. Примеси углерода и хрома не лимитируются.

В качестве шихты можно использовать лом Б-22 и возврат стали Г13Л.

В заполненный чугуном заливочный ковш добавляют жидкий модификатор при температуре 1450-1500оС в количестве 1,5-5,0% в зависимости от требуемых механических свойств чугуна.

Более прочный металл получается при большей добавке модификатора.

Модифицированный чугун разливают в формы в возможно более короткое время, но не позднее, чем через

5 мин после модифицирования.

П р и и е р 1. Исходный чугун, содержащий,Ъ.: С 3,5, Si 2,31, Ип О, 85, Cr 0,115, 5 0,025, модифицировали по предлагаемому способу модиФикатором на основе железа, содержащим, %:

Ип 8,37, Si 6,04, С 1,2, Cr 1,28.

Для сравнения указанный исходный чугун также модифицировали молотым ферросилицием Си 75. Результаты испытаний полученных сплавов приведены в табл. 1.

836118

Таблица ?

Исходный чугун 37,0

3,3 187

Исходный чугун

+2% жидкого модификатора 41,5

Формула изобретения

3,3 207

Исходный чугун

+4% жидкого модификатора 43,3

3,7 217

Составитель A. Кондратьев

Техред Г. Маточка КоРРектоР С. Цекмар

Редактор С. Титова

Заказ 2835/11 Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Вариант сплава 6, мм ИВ

Лабораторные исследования показали, что описываемый способ модифицирования обеспечивает стабильное повышение прочностных характеристик серых чугунов, в том числе и в высококремнистых композициях, попытка модифицировать которые известными способами не приносит положительных результатов. Особенностью способа является также то, что, несмотря на резкое повышение механических свойств модифицированного чугуна, например с СЧ 12-28 до СЧ 28-48, величнна отбела не возрастает и сохраняется хорошая обрабатываемость, хотя твердость повыаается. Ожидаемый зкономический эффект. - 500-600 тыс.руб.

Способ модифицирования чугуна, заключающийся в обработке жидкого металла модифицирующим расплавом, в т л и ч а ю шийся тем, что, с целью стабильного повышения прочностных свойств серых чугунов, в том числе чугунов с повышенным содержанием кремния, в исходный -жидкий металл непосредственно перед разливкой вводят 1,5-5,0 вес.Ъ модифицирующего расплава на железной основе, содержащего марганца 6-15В и кремния

5-12%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии 9 21095, кл. 11 B 1. опублик. 1971 (прототип),