Способ получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом

 

ОП ИСАН

ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ

Союз CoBITcKNx

Социалистические республик (51) Дополнительное к- авт. санд-ву (22) Заявлено 26.08.81 (21) 3338465 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.83. БюллеФен

Дата опубликования описания 1ф

Гесумрствапее кемктет

СССР ее далем кэебретеккк к еткрмткй. (72) Авторы изобретения,Д. Н. Худокормов, С. Н. Леках, Ю. В.

Я. И. Гельбштейн, А. О. Горст, А. И.

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехйэт4еский институт и Павлодарский тракторный завод им. В. И. Ленина (7I) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО

ЧУГУНА С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам получения чугуна с шаровидным графитом и может быть использовано при массовом производстве ответственных машиностро- . ительных отливок.

Известен способ получения чугуна с шаровидным графитом, заключающийся в обработке расплава элементами, сфероидизирующими графит, в ковше 11 .

В этом случае требуется повышенный расход дорогостоящих модификаторов, наблюдается пнрозффект и цымовьщеление.

Область применения способов модифицирования высокопрочного чугуна в, литейной форме ограничена высокими требованиями к чистоте по вредным примесям исходного расплава. В частности, не допускается применение чугуна ваграночной плавки. го

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобре. тению является способ получения чугуна с шаровидным графитом, заключающийся

2 в последовательном модифицированни расп лава серого чугуна графитизирующей присадкой в ковше и,магнийсодержащей лигатурой в литейной форме. С целью полу» чения стабильных механических свойств и структуры высокопрочного чугуна из серого чугуна с содержанием серы 0,090,15%, а также устранения отбела; перед модифицированием магнийсодержашей лигатурой в литейной форме в чугун при заполнении им разливочного ковша вводят на струю жидкого металла ферросиликобарий в количестве 0,05-0,25% от веса жидкого металла. Магиийсодержащую лигатуру, например железокремниймагние вую, вводят в количестве 2-3% от металлоемкости формы 2 ) .

Недостатками указанного способа являются большой расход дорогостоящей сфероидизирующей лигатуры (2-3%), при-. водящей к увеличению металлоемкости литниковой системы и недостаточная стабильность технологического процесса получения отливок нз высокопрочного

3 9964 чугуна методом внутриформенного модифицироваиия при неизбежных на практике колебаниях температуры обработки расплава и его химического состава, сказывающееся прежде всего на пластичности 5 чугуна.

Белью изобретения является снижение расхода лигатуры, вводимой в литейную форму и металлоемкости литниковой системы, повышение пластичности чугуна 10 при содержании серы от 0,05 . до 0,1%.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, включающем предварительную ковшевую 15 обработку ферросиликобарием и последующее модифицирование в литейной форме железокремниймагниевой лигатурой, при предварительной ковшевой обработке ферросиликобарий вводят в смеси с ферроце- рй рием, железокремниймагниевой лигатурой и криолитом в отношении 1-(2-6)(2-10)-(0,5-2) соответственно в количестве 0,2-0,1% от веса расплава, а ,желеэокремниймагниевую лигатуру в ли- у5 тейную форму вводят в количестве 0,51,8% от металлоемкости формы.

Смесь вводят в ковш с фракционным составом 0,1-5,0 мм, а железокремний магниевую лигатуру вводят форму в виде фракции 5-10 мм.

Фракция смеси для.ковшевой обработ- ки, с одной стороны определяется необходимостью обеспечения наиболее полной утилизации отсева . железокремниймагниевого сплава при получении заданной фракции лигатуры пля внутриформенной сфероициэируюшей обработки расплава (нижний предел 0,1 мм) и, с другой стороны, обеспечение хорошего усвоения смеси (верхний предел 5 мм). фракция 5-10 мм сфероидиэирующей лигатуры, вводимой в форму, обеспечивает наиболее полное ус"воение ее в широком диапазоне температуры расплава (or 1300 до 1450 С).

Весовое соотношение ферросиликобария в смеси обусловлено необходимостью обеспечения достаточного графитизирующего эффекта, вызывающего повышение пластичности чугуна с одной стороны, и последующего низкого прироста достигавмого положительного эффекта при более высоком содержании ферросиликобария в смеси с другой стороны. Весовое соотношение ферроцерия 1-(2-6) обусловлено необходимостью обеспечения равномер- 55 ности структуры и свойств в элементах отливки, повышению механических свойств высокопрочного чугуна при содержании

55 4 серы в исходном расплаве от 0,05 до

0,1% за счет глубокого раскисления и частичной его десульфурации (нижний предел 1-2) и удорожания смеси (верхний предел 1-6). Весовое соотношение желеэокремниймагниевой лигатуры определяется, с одной стороны, необходимостью обеспечения достаточной степенью десульфурацни, исходного расплава (нижний предел 1-2) и, с другой стороны, необходимостью обеспечения приемлемьгх газопылевыделений в зоне обработки расплава (верхний предел 1-10).

Применение в смеси для предварительной обработки расплава криолита позволяет очистить его от образующихся продуктов реакции с лигатурами и тем самым повысить пластичность чугуна.

Весовое соотношение криолита, с одной стороны, определяется необходимостью обеспечения разжижения шлака (нижний предел 1-0,5) и, с другой стороны, необходимостью обеспечения минимальных теплопотерь при обработке расплава (верхний предел 1-2).

Величина добавки смеси, вводимой в ковш, зависит от исходного содержания примесей в расплаве, в частности серы.

Расход смеси ограничивается, с одной стороны, необходимостью обеспечения достаточного рафинирующего и десульфуриэируюшего эффекта обработки расплава и получения шаровидного графита (нижний.предел 0,2%) и, с другой стороны, экономическими соображениями, а также последующего малого прироста, достигаемого положительного эффекта, возможновти появления отбела в тонких сечениях отливки (верхний предеп 1%).

При заливке расплава в форму происходит растворение лигатуры и мопифицирование чугуна. Наличие остаточного содержания

РЗМ в совокупности с магнием, поступающим из реакционной камеры, обеспечивает формирование шаровидного графита при содержании серы в исходном расплаве до 0,1%. Модифицирование в литейной форме осуществляется железокремниймагниевой лигатурой с содержанием магния 7-9% в количестве 0,51,8 от металлоемкости формы. Снижение расхода модификатора по сравнению с известным способом получения высокопрочного чугуна возможно благодаря эффективному использованию предварительной ковшевой обработки. Расход лигатуры опр . деляется содержанием остаточной серы в расплаве после предварительной ковше95 ШГ 52, 2,0

0,05

Известный

0,1

0,5

Вермикуляр- 42,0 ный графит

4,0

56,0

100 ШГ

95 ШГ

0,6,.

0,05

Предлагаемый

3,0

53,0

0,1

5 О964 вой обработки ; При содержании серы

0,01-0,03% он равен 0,5-1,2% от веса расплава, при сере 0,04-0,1% -соотве1ственно 1,3-1,8% m веса расплава.

Пример. Для получения сравнительных результатов применяется два состава-чугуна, с содержанием серы в исходном расплаве 0,05 и 0,1%. Обработку расплава ведут известным способом, включающим последовательное моднфици- 10 рование расплава графитизируюшей при садкой (ферросиликобарий в количестве

0,15%) и магнийсодержащей лигатурой в литейной форме (2,5% от металлоем-кости формы) и предлагаемым способом, 35 включающим предварительную ковшевую обработку смесью ферросилнкобария, фер- роцерия, железокремниймагниевой лигатуры и криолита в соотношейии 1-4;6-1 соответственно н последующее внутрифор- Ä20

j менное моцифицнрование железокремниймаг-; ниевойлигатурой, Причем при низком содер,жании серы в исходном расплаве обработку расплава в ковше и в форме ведут на ннжник прецелак величин добавок смесей по пред- 2З

Ф лагаемому способу (соответственно 0,2% от веса расплава и 1% от металлоемкооти формы}, а при концентрации серы до

0,1% .на верхних пределах (соответственно 1 я 1,8%}. После ковшевой обрабатк11, 30 выдержки расплава в ковше, скачивания шлака, производят заливку форм, в реакционных камерах которых находилась сфероидизирующая лигатура. Образцы для механических испытаний вырезаются из клиновых проб с толщиной стенки 30 мм.

Результаты испытаний представлены в таблице.

55 4

Применение предлагаемого способа позволяет устойчиво получать структуру шаровидного графита при концентрациях серы до 0,1%. Свойства чугуна-c aer» ствуют марке ВЧ502. В то же время, при модифицировании по известному способу в отливках появляются такие дефекты как черные пятна (при содержаниисеры выше 0,05%), структурносвободный цементит, а также имеются зоны со структурой пластинчатого графита. Зто приводит к резкому снижению механических свойств чугуна, особенно пластических характеристик. Предлагаемый способ обес- печивает отсутствие цементита в структуре отливок с толщиной стенки свыше .5 мм, снижение расхода лигатуры, вводимой в литейную форму. Экспериментально установлено, что при содержании серы до 0,05% минимальный расход железо кремниймагниевой лигатуры на внутриформенное модифипирование по этому способу составляет 0,5-1%, по известному2%-2,5%. А при содержании серы от

0,05 до 0,1 зти величины сотавляют

1,8-1,5% и 2,5-3% соответственно.

Применение предлагаемого способа получения чугуна с шаровидным графитом обеспечивает стабильное получение высоких механических свойств отливок при концентрации серы в исходном расплаве до 0,1% и сокрашения расхода;металла на литниковую систему.

Зкономическая зффектность m применения предлагаемого способа по сравнению с известным составляет 15 руб. на 1 т.

; годного литья.

7 996

Формула изобретения

1. Способ получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, выключающий предварительную ковшевую обработку ферросиликобарием и последующее модифицирование в литейной форме железокремниймагниевой лигатурой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения расхода лигатуры, вводимой в литейную форму, металлоемкости лнтниковой системы и повышения пластичности чугуна при содержании серы от 0,05 до 0,1%, при предварительной ковшевой обработке ферросиликобарий вводят в смеси с феруоцерием, железокремниймагниевой лига.турой и криолнтом в соотношении 1:

455 8 . (2-6): (2-10): (0,5-2) соответственно в количестве 0,2-1,0% от веса расплава, а железокремниймагниевую лигатуру в литейную форму вводят в количестве

0,5-1,8% от металлоемкости. формы.

2. Способ поп. 1, от лич а юшийся тем, что смесь вводят в ковш с фракционным составом 0,1-5 мм, а железокремниймагниевую лигатуру вводят в форму в виде фракций. 5- 10 мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США % 3851700,..- кл. В 22 D 27/20, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 676623, кл. С 21 С 1/00, 1978.

Составитель А. Кондратьев

Редактор Л. Повхан Техред O.Неце Корректор Г. Огар

Заказ 846/38 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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