Способ получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок из чугуна с шаровидной формой графита. Цель изобретения - повышение уровня механических свойств в разностенных массивных отливках. Предложенный способ включает выплавку чугуна в индукционной печи, присадку в тигель печи цериевого мишметалла, выпуск расплава в ковш с предварительно введенными на его дно первой части магнийсодержащей лигатуры и ферросилиция, продувку расплава сжатым воздухом, присадку на зеркало расплава в ковш второй части магнийсодержащей лигатуры и ферросилиция, удаления шлака из ковша, присадку в количестве 0,3 - 0,6 мас.% вещества, содержащего цирконий и редкоземельные элементы при соотношении между ними 1: (1 - 3). Дополнительный ввод в расплав чугуна ZR - РЗМ содержащего вещества комплексного сплава или механической смеси двух комплексных сплавов позволит повысить уровень механических свойств в отливках с толщиной стенок от 75 до 200 мм σ в 1,13 - 1,24 раза

δ в 1,28 - 2,11 раза и НВ в 1,06 - 1,15 раза. 2 з.п.ф-лы, 3 табл.

.,Я0„„16о6546 А 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН (я)5 С 21 С 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (;к

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4607531/02 (22) 21. 11.88 (46) 30.07.91. Бюп. Р 28 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) В.Л.Найдек, IO.Т.Соколюк, И.Г.Раздобарин и В.Д,Краля (53) 621.745(088.8} (56) Авторское свидетельство СССР

h> 975807, кл. С 21 С 1/10, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 1296589, кл. С 21 С 1/10, 1985. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО

ЧУГУНА С ШАРОВИДНИИ ГРАФИТОИ (57) Изобретение относится к мечтал» лургии и может быть использовано при производстве отливок из чугуна с шаровидной формой графита„ Цель изобре тения повышение уровня механических свойств в разностенных массивных отливках. Предложенный способ вклю чает выплавку чугуна в индукционной

Изобретение относится к металлур гии, в частности к разработке спосо бов получения чугуна с шаровидным графитом. (Цель изобретения повышение уров ня механических свойств в разностен ных массивных отливках.

Изобретение иллюстрируется иэмере нием конкретного выполнения. Выбор граничных пределов режимов предло женного способа получения ЧНГ.

После расплавления металла в печи, доводки по химическому составу и проведения термовременной обработки

2 печи, присадку в тигель печи церне*" вого мишметалла, выпуск расплава в ковш с предварительно введенными на его дно первой части магнийсодержа щей лигатуры и ферросилиция, продув ку расплава сжатым воздухом, присад ку на зеркало расплава в ковш второй части магнийсодержащей лигатуры и ферросилиция, удаление шпака из ков ша, присадку в количестве 0,3

0,6 мас.Х вещества, содержащего цир коний и редкоземельные элементы при соотношении между ними 1:(1 3). Дополнительный ввод в расплав чугуна

Zr-РЗИсодержащего вещества комплекс ного сплава или механической смеси а

Щ двух комплексных сплавов позволит повысить уровень механических свойств в отливках с толщиной стенок от 75 до 200 мм 6 а I,131,24 раза> о в 1,28 2,11 раза и НВ в 1,06

1,15 раза. 2 з.п. ф лы, 2 табл. (;) в чугун 0,05-0,1Х от массы расплава . i ч ! „/! мишметалла для нейтрализации вредных р примесей чугуна (элементов демоди фикаторов), таких как свинец, мышьяк. .висмут и др.

Обработанный цериевым мишметаллой чугун переливают в разливочный ковш, оборудованный для продувки. На дно ковша загружают 85=95Е расчетного ко 4 личества магнийсодержащей лигатуры и

75807 графитизирующего модификатора, пригружают обрезью листовой стали, затем заполняют ковш металлом и про водят продувку в течение 1,5 2,5 мин.

1666546

В качестве газовой среды могут использоваться воздух, азат, аргон. После выдержки металла в течение 2 5 мин вычищают шлак и приступают ко второй стадии обработки чугуна присаживают

Послойно оставшийся графитизирующий

И магнийсодержащий реагенты с после дующей продувкой его в течение 0,51 мин, вьдержкой 1 2 мин, очищением 10 ппака. Затем в ковш присаживают РЗМ= рконийсодержащий модификатор в ко честве 0, 3 0,6% от массы жидкого . угуна, производят продувку в тече иие 0,51 мин и подают ковш на разливку металла.

Разделение ввода магниевых и графитиэирующих реагентов при обработке чугуна в процессе продувки способст вует стабилизации процесса модифици 20 рования, повышает степень усвоения вводимых компонентов, что приводит к уменьшению расхода присадок. При этом чувствительность металла к скорости охлаждения значительно уменьшается 25 при 3 стадийной обработке расплава, что обеспечивает получение более однородной структуры в массивных сне ниях отливки, охлаждающихся с температурным градиентом. 30

Поэтапная обработка чугуна спо собствует полной глобуляризации гра, фита, измельчению размеров и увели чению количества глобулей, что зна чительно продлевает время сохранения модифицирующего эффекта, Послойный ввод реагентов обеспечивает лучшее усвоение модифицирующих элементов (магния, .кальция, РЗМ), предотвраща ет их значительный угар. 40

Дополнительный ввод РЗМ цирконий содержащего модификатора s количест ве 0 30,6% от массы жидкого чугуна при соотношении циркония к РЗМ от 1:1 до 1:3 с последующей продувкой в течение 0, 5 "1 мнн обеспечивает дополни тельное модифицирование чугуна цирко нием и РЗМ, что способствует измель чению графитовых вклняений в массивных разностенных сечениях отливки, повышению механических свойств чугуна, а также увеличению продолжитель ности эффекта модифицирования. Р3Мциркониевый модификатор содержит, мас.Х: РЗИ 5 30; цирконий 5 10; ос тальное кремний, железо.

В качестве Р31Мциркониевого модификатора кожно использовать мехами. ческую смесь P3L -. кремнистого сплава, 1 например ФСЗОРЗИЗО и силикоциркония при соответствующем соотношении цир кония к РЗМ, При. вводе РЗМ циркониевого моди фикатора в количестве лишь О,ЗХ эффект модифицирующего действия его проявляется слабо, не происходит за метного измельчения графитовых вклю чений и повышения механических свойств чугуна. При вводе более 0,6Х

РЗМ"циркониевого модификатора в тонкостенных сечениях массивных отливок появляются отдельные включения це ментита, приводящие к снижению проч ности чугуна, особенно его пласти ческих свойств.

Соотношение в модификаторе цирка ния и РЗМ, равное ог 1:1 до 1:З,обеспечивает при-соотношении цирконня к

РЗИ выходящие эа пределы, т.е.

1:3,2 эффект модифицироваиня ухудшается, механические свойства снижают ся. Это, по видимому, связано с де модифицирующим влиянием повышенного содержания РЗИ. При меньшем содержании РЗИ в модификаторе (соотношение циркония:РЗИ, равном 1:0,95) модифицирующего влияния Р331элементов не обеспечивает получение компактной формы вклняений графита в массивных сечениях отливок, соответственно снижаются и механические свойства чугуна. !

Hp и м е р. Выплавку чугуна осу ществляли в индукционной печи

ИЧТ-10М2. Чугун до обработки имел следующий химический состав, мас.Х: углерод 3,8; кремний 1,65; марганец

0,6; сера 0,034; фосфор 0,06. Расплав перегревали до 1450 С, выдерживали в печи 15 мин, удаляли шпак, вводили

7 кг цериевого мишметалла марки

ИЦ40. В разогретый до 700800 С ковш, оборудованный под продувку, вводили 1,8% от массы расплава или

90% от всего расчетного количества магнийсодержащую лигатуру (содержание магния 8%), затем 1, 1Х от массы металла или 75Х от всего расчетного количества ферросилиция ФС75. Вве денные реагенты пригружали обрезью стали марки Ст,3 s количестве 2% от массы металла. Затем в ковш заливали чугун и щ>оизводили продувку металла в течение 2 мин. После этого выцер живали чугун 4 мин, удаляли шлак, а затем на зеркало металла послойно t

1666546 6 продувку расплава сжатым воздухом, присадку на зеркало расплава,в ковш второй порции магнийсодержащейся ли гатуры и ферросилиция, удаление шпа ка и последунмцую разливку чугуна, отличающийся тем, что, р с целью повышения уровня механичес ких свойств в разностенных массивных

10 отливках, после удаления шпака иэ ковша на зеркало расплава дополни тельно присаживают в количестве 0,3

0,6 мас.% вещество, содержащее цирйо«яй и редкоземельные элементы при соотношении между ними 1:(1 -3), а затем осуществляют последуняцую пфодувку расплава.

5 .30 5 25

Остальное 1 Способ получения высокопрочно

ro чугуна с шаровидным графитом, включающий выплавку чугуна в индук ционной печи, присадку в тигель печи цериевого мишметалла, выпуск распла ва в ковш с предварительно введенньвми на его дно первой порции магний . 40 содержащей лигатуры и ферросилиция, Остальное

Состав модификатора, мас.%

Способ полу чения ЧШТ. редкоземель - цирконий ные металлы кремний железо

Предложенный

Варианты

3

5

7 «!

20

Остальное

33

26 1

12

То же !,!!

I! !!!!!

C» C!!

+ Состав относится к механической смеси, содержащей

ФСЗО РЗ?130 60%; ФСЦр««0 40%. ввели 0,38% ферросилиция (25% от расчетного количества реагента) и

0,2% магнийсодержащей лигатуры и пр изводили в течение 50 с продувку расплава воздухом. После удаления шпака на зеркало металла ввели 0,4%

РЗ?1циркониевого модификатора, соде жащего, мас.%: P3?f 20; циркония 10;

Остальное кремний, железо.

Провели продувку воздухом в тече ние 40 с. Затем производили заливку форм. Другие варианты способа полу чения чугуна с шаровидной формой гр фита были получены в соответствии с граничными параметрами расхода ре агентов. Для сравнительного анализа был осуществлен известный способ по лучеиия высокопрочного чугуна по авт. св. 11- 1296589.

Результаты сравнительных испытаний представлены в табл. 1 и 2, Как следует из табл. 1 и 2, дополнительная присадка в расплав чугуна вещества, содержащего цирконий и РЗИ, а также последующая продувка распла

Ва Воздухом пОЗВОлили пОВысить В

1, 13 1,24 раза; о в 1,282, 11 раза на НВ в 1,061,15 раза.

Формула изобретения

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве ве щества содержащего цирконий и редко земельные элементы используют комп лексный сплав следующего состава, мас.%:

25 Пир« 5 10

Редкоземельные элементы

Железо

Кремний!

30 3. Способ по п„1, о т л и ч а и . шийся тем, что, В качестве ве щества, содержащего цирконий и редкоземельные элементы, применяют механическую смесь комплексных сплавов, при следующем соотношении между ними, мас.%:

Комплексный сплав, содержащий редко земельные элементы 50 80

Комплексный сплав ферросиликоцирконня

Таблица

1666546

Таолица 2

Результаты сравнительных испытаний стяиении, !ttta (гоо

100 !20 . 580

100 120 590

100! 20 600

562

566

540 540

546 524

541 522

80 100 90 t10

80 100 90 110

80 100 90110

50 90

653 640

660

1: 1 24&5 3045 3545 4&40

680

0,3

66t

658

658

660

4&60

4&40

40 60

4&40

40W0

4060

35%5

35с-45

354 5

3545

638

635

652

652

650

685

30.45

3&45

1: 1,5 2545

1: 2 2545

1:2,5 25 45

t!3 25 45

1!2,2 25 45

1: 1, 1 2545

0,6

0,45

0,5

Ое4

0,35

0 5

1 3 прототип; 4 10 заявляема! способ; 10 относится к вводу состава механической смеси;

11-13 - за прелелавм заявляемых параметрон.

Продолжение табл,2

Результаты сравнительных испытаний (продолхенне) уна

5,0

48

5,2

217 200 190

217 200 189

220 2!О 190

4,0 3;4

4,2 3 0

4,2 3,6

229 225 210 .!

23 5 220 210

230 220 210

235 222 215

229 220 210

230 222 215

229 220 210

7,8 7,6

794

79

7,2

7,4

7 2

7,2

7,7

7,7

7,8

7,7

7,8

797

7,9

719

8i0

8, О

&,О

7,9

Редактор Е.Зубиетова

Заказ 2498 . Тираж 388 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

ЮВ «

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

Невест ный

2

Предновой

Варианты

6

7.

9

Взвестч ньз! 6,3

2 6,2

3 6,2

gpедлохь

4 7,8

Варианты

5 7,б б 7,8

7 8 ° 1

8 8,0

9 7,9

t0 7,6

В опытах использовался модификатор состава типа

188 ФС)!г7 (6, 57,5 магния;

181 0,3-0,52 РЗН, 0,3-0,5I Са, 182 остальное кремний, хелезо)» Расход модифика210 тора: 2 2,2I от массы видкого чугуна, В качестве

210 графитнзирука!ей присадки

209 применяли Ферросилипий

209 ФС75. Расход ere составлял

209 t,3 1,6I. Tewepa ppa чугуна

2t0 при модифицировании 1430

209 1450 С, Раним> продувки чуьгуна: давление схатого воз ° духа 0,5 Ю>6 Mla, время первой продувки 2-2,5 жн, второй 40 50.с, третьей

3040 с.

Составитель Н. Костор ной

Техред М.Моргентал Корректор M.Màêñèìèøèíåö