Соств для обработки чугуна

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик, <>952984 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено25. 03. 81 (21) 3264219/22-02 (51) М. Кл.з с присоединением заявки Мо

С 22 С 35/00 .

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений

К открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230882. Бюллетень Мо 31

Дата опубликования описания 230882 (53) УДК 669.15-., "198 (088. 8) В.С. Шумихин, Л.Г. Сухарев, A.Н.Капилевич.

И.Г. Раздобарин, A.Ã. Потрух, В.Т. Шу ьга и В.И. Московка ""Г< )tg""q ч (72) Авторы изобретения

Институт проблем литья АН .Украинской (71) Заявитель (54) СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к вопросу обработки чугуна преимущественно используемого для изготовления крупных отливок бумагоделательной промышленности.

Известен сплав для обработки чугунов, содержащий хром, медь, никель, кремний, марганец, железо и др. элементы (1j .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является сплав для обработки чугуна следующего состава,. вес.Ъ:

Медь 5 -25

Кремний 0,5 — 7

Хром Остальное

Обработка чугуна известной лигатурой способствует стабилизации перлита в структуре, что в свою очередь отражается на повыаении прочности и твердости (21 .

Однако, при производстве высококачественных крупных отливок например цилиндров бумагоделательных машин, к которым предъявляются повышенные требования по механическим свойствам в теле отливки (6в = 30 кгс/мм

HB-210-230 кгс/мм ) no плотности, однородности структуры и чистоте рабочей поверхности, применение укаэанной лигатуры не приводит к положительным результатам. Скорость затвердевания отливок цилиндров бумагаделательных машин при кристаллизации колеблется от 5 С/мин в массивных фланцевых частях до 40оС/мии в теле рабочей поверхности. Это приводит к неоднородности свойств и структуры чугуна в отливках. Малое содержание модифицирующих элементов в известной лигатуре приводит к тому, что в массивных сечениях отливки получаются круп ные включения графита, а в тонких— обнаруживаЮтся включения структурносвободного цементита. Кроме того, время от момента обработки расплава лигатурой до заливки в форму достигает 20 - 30 мин. Модифицирующий эффект лигатуры известного состава, в которой содержание кремния составляет всего 0,5 — 7%, сохраняется всего 5 — 10 мин, что приводит к отбелу и неоднородности структуры в массивных частях отливок.

Целью изобретения является повышение физико-механических свойств чугуна, повьвоение степени однородЗ0 ности свойств и структуры.

952984

Эта цель достигается тем, что сос тав для обработки чугуна, включающий медь и хром, дополнительно содержит феррованадий и силикобарий при следующем соотношении компонентов, вес.%: 5

Медь 20 " 40

Хром 15 — 20

Силикобарий . 5 — 15

Феррованадий 25 — 60

Силикобарий содержит 35% бария, 10 феррованадий 30% ванадия.

Дополнительный ввод ванадия, ба- рия и железа обосновывается следующим образом: ввод ванадия в виде феррованадия способствУет лучшему 15 его растворению в чугуне и удешевле нию состава. Ванадий способствует увеличению количества и дисперсности перлита, измельчению графита, повышению однородности свойств и струк- 20 туры чугуна, что приводит к росту физико-механических свойств металла.

Пределы содержания феррованадия в составе присадки выбраны с учетом того, что конечное содержание ванадия в чугуне после обработки расплава.предложенным составом в количестве 2% от веса жидкого металла должно составлять 0,15 — 0,4%. В отливках с толщиной стенки 50 мм и более структура чугуна, содержащего до 0,4% не содержит цементита. Превышение этого предела приводит к образованию устойчивых карбидов ванадия, которые не распадаются после термической обработки. Уменьшение содержания ва- 35 надия меньше нижнего предела не оказывает достаточного стабилизирующего действия на структуру перлита, особенно в массивных сечениях отливки. 40

Ввод бария в виде силикобария удешевляет стоимость добавки и способствует лучшему ее дроблению. Барий в противоположность ванадию является активным графитизирующим элемен-45 том. Для сохранения модифицирующего эффекта .не менее 30 мин и устранения отбела в сечениях .отливки, затвердевающих с высокой скоростью охлаждения, остаточное содержание бария в чугуне должно быть не менее 0,03%, а верхний предел по барию должен составлять не более 0,1%. При обработке чугуна предложенным составом в количестве 2% для достижения укаэанных пределов остаточного бария в смеси должно находиться 5-15% силикобария. Этого количества вполне достаточно для устранения отбела и превышение предела содержания силикобария в составе присадки выше 15% экономически нецелесообразно.

Железо. упрощает ввод ванадия в виде феррованадия в состав присадки, способствует лучшему растворению ванадия жидким металлом и лучшему 65 дроблению ферросплава. Его количество определяется количеством вводимого ванадия.

Хром и медь выполняют роль элементов, стабилизирующих перлитную матрицу чугуна с целью получения высоких физико-механических характеристик.

Остаточное содержание хрома в чугуне должно быть в пределах в 0,3

0,4%, а меди 0,4 — 0,8%. Снижение содержания меди и хрома ниже нижнего предела приводит к появлению в структуре чугуна с,невысокой скоростью затвердевания феррита, способствующего снижению твердости и прочности.

Превышение содержания хрома выше верхнего предела может приводить к образованию структурно-свободного цементита в тонких сечениях отливки. Превышение верхнего предела по меди будет способствовать высокой степени графйтизации, что приводит к снижению твердости. Эти пределы получают при расходе присадки в количестве 2% от расхода жидкого чугуна и установлены опытным путем.

Опробованы 6 составов смеси для обработки чугуна, исходный химический состав которого следующий: углерод 32,2 — 3,3%, кремний 1,5 — 1,6%, марганец 0,5 — 0,6%, хром 0,1 — 0,3%, сера 0,04 — 0,06%; фосфор 0,05-0,06%.

Составы 1 и 2 смеси соответствуют составу известной лигатуры. Составляющие смеси дробили до фракции 2

4 мм и смешивали для равномерного распределения элементов.

Смесь вводили в ковш.при выпуске металла из печи. Температура металла перед выпуском была — 1450 С.

Из обработанного модифицирующими смесями чугуна отливали стандартные образцы ф 30 мм и плиты толщиной

100 мм. Составы смесей и механические свойства чугуна после обработки предоставлены в таблице.

Как видно из таблицы, прочностные характеристики чугунов, обработанных предлагаемым составом значительно превышают те же величины у чугунов, обработанных известной лигатурой.

Степень однородности чугуна, модифицированного предлагаемым составом, достигает 97,0%, а время сохранения эффекта модифицирования достигает

29,0 мин.

Применение предлагаемых смесей поз воляет получать высококачественные массивные отливки с требуемыми свойствами, Применение предлагаемых смесей для обработки чугуна крупных отливок цилиндров бумагоделательных машин позволило повысить предел прочности на разрыв на 40 — 50%, предел прочности на изгиб на 30-40%, твердость на 10 — 15%. Повышение прочностных

952984 характеристик будет способствовать увеличению срока службы цилиндров до 30-40 лет .(в настоящее время срок службы цилиндров достигает 1520 лет) .

Ожидаемый экономический эффект от применения предлагаемой смеси (Состав

Элеме нты

24,3 20

17,5

Медь

Хром

28

Осталь- Остальное ное, 15

18

6,7

5,2

1-5

60

42

Физико-механические свойства чугуна

Предел прочнос- 22с7 пр Растяже ии кгс/мм

21 4 с

18,1

34 8 с

30 6 с

33 9

31 7 а

30,4

33 5

29,7

32,7

Предел прочности при изгибе, кгс/мм

49,5

48,1

71,0

64,7

69,0

65,4

187

Твердость, НВ

207

181

241

233

263

241

236

Величина отбела на стандартном клине,мм

9-10 8-9 8,0

6,0

7,0

7,.0

Степень однородности свойств и структуры

85,0 84,5 96,2 97,0

96,4

95,8

Время сохранения эффекта модифици.рования, мин

24,0

11,0 12,0 23,0 29,0

25 0

4.

В числителе приводятся свойства чугуна на приливных образцах ф 30 мм, а в знаменателе — из тела отливки толщиной 100 мм.

Формула изобретения

Состав для обработки чугуна, включающий медь и хром, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения физико-механических свойств чугуКремний

Силикобарий

Феррованадий для чугуна отливок цилиндров может составит около 200 тыс. руб. в год за счет повышения прочностных характеристик в 1,5 раза, повышения степени однородности на 15 — 20%, снижения брака отливок за счет отбела и несоответствия свойств и структуры чугуна в теле отливки. на и степени однородности этих свойств и структуры, он дополнительно содержит силикобарий и феррованадий при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

952984

1. Патент ФРГ 9 1813060, кл. 40 В 39/02, .1972.

Составитель Г. Дудик

Редактор Г. Волкова Техред A.Ач корректор Г. Решетник

Закаэ 6219/44 Тирам 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретеннй и открытий

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

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

Медь 20 - 40

Хром 15 - 20

Силикобарий 5» 15

Феррованадий 25 - 60

Источники инФормации, принятые во внимание при экснертиэе

2. Лвторское свидетельство СССР .

5 9 699775, кл. С 22 С 27/Об, 1978.