Модифицирующая присадка для чугуна

 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам модифицирующих присадок для высокоуглеродистых сплавов железа, выплавленных в вагранках. Цель изобретения - повьппение скорости растворения модификатора, снижение температуры плавления и уменьшение склонности чугуна и отбелу. Новая модифицирую-: щая присадка содержит, мас.%: кремний 15-20; марганец 0,5-3,0; редкоземельные металлы 5-10; алюминий 4060; кальций 0,3-1,5; магний 0,7-1,4, S железо - остальное. Поставленная сл цель достигается путем изменения количественного соотношения компонентов. 1 табл. :п

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„12 5056 А1 л1 4 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3823663/22-02 (22) 14.12.84 (46) 07.12.86. Бюл. Ф 45 (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (72) Е.И.Шитов, Г.П.Усенко, С.К.Лившиц, Л.Л.Счисленок и С.Н.Леках (53) 669.13-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1014953, кл. С 22 С 35/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

11 - 834194, кл. С 22 С 35/00, 1979. (54) МОДИФИЦИРУЮЩАЯ ПРИСАДКА ДЛЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам модифицирующих прнсадок для высокоуглеродистых сплавов железа, выплавленных в вагранках. Цель изобретения — повышение скорости растворения модификатора, снижение температуры плавления и уменьшение склонности чугуна и отбелу. Новая модифицирую-.-: щая присадка содержит, мас.Х: кремний 15-20; марганец 0,5-3,0; редкоземельные металлы 5-10; алюминий 4060; кальций 0,3-1,5; магний 0,7-1,4, железо — остальное. Поставленная цель достигается путем изменения количественного соотношения компонентов.

1 табл.

1 12750

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам модифицирующих присадок для высокоуглеродистых сплавов железа, выплавленных в вагранках, и может быть использовано в массовом производстве для изготовления тонкостенных отливок, получаемых литьем в постоянные формы.

Цель изобретения — повышение скорости растворения модифицирующей при- 0 садки> снижение температуры плавления и уменьшение склонности чугуна к отбелу.

Пример. Технология получения модифицирующей присадки включает рас — >5 плавление в индукционной печи алюминия и ввод в расплав. лигатур типа

ЖКМК6 и ФСЗОРЗМ. Процент усвоения компонентов при плавке составляет 85, 95 мас.%.

Для проведения сравнительных испытаний известного и предлагаемого модификаторов выплавляют чугун и исследуют его химический состав, мас.%: углерод 3,4; кремний 1,9; марганец

0,6; хром 0,08; фосфор 0,12; сера

0,09, Технология модифицирования включает расплавление чугуна в индукционо ной печи, выдержку до 1300 С, ввод модифицирующей присадки в ковш в количестве 0,2% от массы расплава и заливку образцов.

Пределы содержания компонентов модифицирующей присадки выбираются исходя из требований, сформулированных М в цели изобретения.

РЗМ цериевой группы оказывают большое влияние на формирование структуры и свойств чугуна. Уменьшая переохлаждение жидкого расплава значительно измельчаются дендриты первичного аустенита, в период эвтектической кристаллизации при изменении переохлаждения эвтектики за счет образования группировок, являющихся 4> центрами кристаллизации графита, резко увеличивается количество эвтектических зерен. Особенно сильно характер данного графитизирующего явления проявляется при комплексном вводе в 50 расплав РЗМ,. кальция и магния за счет образования эффективной с точки зрения каталитической активности взвеси тугоплавких комплексных соединений.

Минимальное содержание РЗМ (5 мас.%) И является необходимым для достижения определенной величины модифицирующего действия и максимального эффекта

56 2 снятия отбела при затвердевании чугуна в металлической форме. Максимальное содержание (10 мас.%) РЗМ выбрано исходя из отсутствия последующего положительного эффекта.

Кальций обладает большим химическим сродством к сере и кислороду, связывает их в устойчивые соединения. Нижний предел по содержанию кальция 0,,3 мас.% обеспечивает достаточный уровень рафинирования сплава при минимальном его расходе. Верхний уровень (1,5 мас.X) Са должен гарантировать хорошую растворимость лигатуры в чугуне. При содержании кальция более 1,5 мас.% появляется эффект шлакования модификатора и значительного ухудшения процесса его растворения.

Магний действует аналогично кальцию в плане измельчения первичной структуры чугуна„ Магний существенно повышает эффективность действия РЗМ и кальция. Пластины графита становятся короче, толщина их увеличивается.

Пределы содержания выбраны экспериментально с помощью математического метода планирования эксперимента.

Нижний предел (0,7 мас.X) выбран исходя из эффективности графитиэирующего воздействия, верхний (1,4 мас.%)ввиду дальнейшего незначительного усиления эффекта.

Марганец в количествах 0 5—

3,0 мас,% является сопутствующим железу. Увеличение марганца в сплаве свыше 3 мас,X повышает температуру плавления модификатора.

Кремний в модификаторе находится в пределах 15-20 мас.X и обеспечивает оптимальную графитизирующую обработку расплава и его удовлетворительную растворимость. При увеличе— нии содержания кремния более 20 мас.% в структуре чугуна появляются включения ферита.

Алюминий в пределах 40-60 мас.% является металлической основой модификатора,, которая характеризует температуру его плавления, усвоение расплавом. Как элемент, вводимый в чугун, оказывает положительное влияние на степень раскисления чугуна и снятие отбела. Приготовление сплава на основе алюминия позволяет снизить температуру плавления модификатора на 230-400 С, 12

Уровень содерСплав жання ннгреднФ ентов

Содержание компонентов, мас.Х

Si Nn P3M А1 Са М8 Fe

Известный

l Средний

29 57 3,5 2,0 2,0 2,0 Осталь ное

Предлагаемай

2 Никннй

3 Средний

4 Верхний

15 0,5 5 40 0,3 0,7

17,5 1,7 7 50 0,8 I, I

20 30 10 60 1 5 1,4

5 Нике ннжнегв 10 О, Э 2 35 0,2 0,5

6 Выше верхнего 20,5 3,5 10,5 61 1,8 2,0

Железо является сопутствующим элементом, попадающим в состав лигатуры с составляющими компоненТами.

Таким образом, компоненты модификатора, активно взаимодействуя сжид— ким расплавом, оказывают эффективное рафинирующее действие, способствуют протеканию процесса эвтектической кристаллизации по стабильной диаграмме, ликвидирует отбел в отливках, получаемых литьем в кокиль и в целом модификатор хорошо растворяется в жидком металле, имеет высокий коэффициент усвоения составляющих компонентов и способствует сохранению модифицирующего действия чугуна в течение продолжительного времени.

Склонность сплава к отбелу исследуют на клиновой-пробе, установленной на холодную стальную плиту. Составы известного и предлагаемого модификаторов, содержащие составляющие компоненты на различных уровнях, и результаты исследования их влияния на свойства представлены в таблице.

Из таблицы видно,.что модифицированный чугун присадкой предлагаемого состава более технологичен в условиях получения и заливки металла с низкой температурой в металлические формы. Время действия модификатора на расплав увеличивается

75056 4 примерно в 2-2,5 раза. Растворение известного и предлагаемого модификаторов в чугуне оценивают по следующей методике. Для этого изготавлива5 ют цилиндрические образцы диаметром

30 и высотой 40 мм. Образцы опускают в расплав и выдерживают различное время, фиксируя полное время растворения. Модификатор предлагаемого состава растворяется примерно в 5-10 раэ быстрее известного.

Формула изобретения

Модифицирующая присадка для чугуна, содержащая кремний, марганец, редкоземельные металлы (P3M), алюминий, кальций, магний и железо, о т—

20 л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения скорости ее растворения, снижения температуры плавления и уменьшения склонности чугуна к отбелу, она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Х:

Кремний 15-20

Марганец 0,5-3,0

Р3М 5-10

Алюминий 40-60

30 Кальций 0,3-1,5

Магний 0,7-1,4

Железо Остальное

1275056

Продолжение таблицы е

Уровень содержания ингредиентовв

Величина отбела, мм, 1 ! после выдержки ме талла, мин

Темпера" тура план ления, С о

Сплав

Известный

1 1 75, 0,15

1 Средний

8 8 10 14

Пред-лагаеиьин

807

0,91

l,2

l,54

0,5

587

l,33

0,8

830

0,84

l,6

632

1,38

В

П р и м е ч а н и е. Величина отбела немодифицированного чугуна 20 мм.

Составитель Н.Шепитько

Редактор Н.Рогулич Техред И. Попович Корректор М. Самборская

Заказ 6537/22 Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4

2 Нижний

3 Средний

4 Веркний

5 Нике нижнего 6 Blase верхнего

3 2 Э 4 0 0. 1 .2

2 3 3

5 3 5 7

2 3 3 4

Скорость растворения моди фикатора, r-моль/мин

Время растворения модификатора, с