Способ получения чугуна с вермикулярным графитом

 

Изобретение относится к литейно му производству. Цель изобретения - повышение термостойкости, окалиностойкости и фрикционных свойств пульпы Предложенный способ получения чугуна с вермикулярным графитом включает расплавление шихты в вагранке , перегрев его в миксере до 1350- 1450 С, выпуск металла в раздаточный ковш, вермикуляризирующую обработку расплава в ковше магнийсодержащей лигатурой, гомогенизацию расплава в течение 5-8 мин, удаление шлака и последующую вторичную обработку в разливочном ковше. При этом вторичную обработку осуществляют металлической сурьмой при расходе 0,,08% от массы обрабатываемого металла с последующей разливкой полученного чугуна в течение 3-7 мин. табл.

СОКИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

fO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Ае ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС ГВУ (g))5 С 2! С 1/1О (21) 4P07273/02 (22) 28. 03. 90 (46) 29.02.92. Бюл. Р 8 (71) Белорусский политехнический институт (72) Е.И. Шитов, И.И. Бондарев, В.И. Михайловский и Б.А. Коняев .(53) 62! 745 56 (088.8) (56) Захарченко З.В. и др. Отливки из чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом, Киев; Наукова думка;

1986, с. 204.

Высококачественные чугуны для отливок./Под ред. H.Н. Александрова,, М.: Машиностроение,, 1982, с. 193. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА С ВЕРИИКУЛЯРНЫИ ГРАФИТОМ (57) Изобретение относится к литейно", Изобретение относится к области литейного производства, а именно к способам производства высокоуглеро" диствк сплавов железа с компактной формой графита, и может быть использовано для изготовления отливок, работающих в условиях трения и фрикционных нагрузок.

Цель изобретения - повышение тер- мостойкости, окалиностойкости и.фрикционных свойств отливок при стабильном получении вермикулярной формы гра-. фита в расплаве ваграночной плавки.

Пример. Дпя сравнительных испытаний известного и предлагаемого способов получения чугуна с вермикулярным графитом чугун выплавляют в вагранке с кислой футеровкой произво„Я0„„1715856 А 1

2 му производству. Цель изобретения повышение термостойкости, окалиностойкости и фрикционных свойств пульпы. Предложенный способ получе" ния чугуна с вермикулярным графитом включает расплавление шихты в вагранке, перегрев его в миксере до 1350о

1450 С, выпуск металла в раздаточный ковш, вермикуляризирующую обработку расплава в ковше магнийсодержащей лигатурой, гомогенизацию расплава в течение 5-8 мин, удаление шлака и последующую вторичную обработку s разливочном ковше. При этом вторичную обработку осуществляют металлической сурьмой при расходе 0,04-0,083 от массы обрабатываемого металла с последующей разливкой полученного чугуна в течение 3-7 мин. 4 табл. дительностью 1 т/ч. В качестве шихтовых материалов используют литейный ж. А чугун, возврат серого чугуна, ферро" силиций, ферромарганец. После расплавления шихты расплав переливают © в индукционную печь ИТП 102 емкостью @ " тигля 150 кг и перегревают до 1350- ©

1450 С. Составы исследуемых чугунов приведены в табл.).

Иодифицирование производят в раздаточном ковше емкостью 100 кг лигатурой марки RKMK-1РА состава:

49,0 кремния; 8,1Ф магния; 7,8ь кальция; 4,343 РЗМ; 1,483 алюминия, остальное железо. После чего произ-. водят гомогенизацию расплава в течение 5-8 мин, удаление шлака. Вторич-.

3 1715856 ное модифицирование проводят в разливочном ковше емкостью 10 кг. В качестве вторичного модифицирующего, элемента используют сурьму Су2, которую в раздробленном виде вводят при наполнении ковша. Заливку чугуна в

Форму осуществляют в течение 3-7 мин, Для исследования структуры и свойств чугуна, полученного по предлаraемому способу, используют добавки ЖКМК-tÐÀ и сурьмы на нижнем, среднем и верхнем уровне, а также ниже нижнего и выше верхнего уровней доба вок.

IS

Исследования механических свойств проводят по существующим стандартам

° на методы испытаний,на изгиб, на комплекте из трех литых образцов диаметром 30 и длиной 340 мм, твердость по Бриннелю, на растяжение, .

Испытания на термостойкость проводят на образцах диаметром 30 и толщиной 5 мм, собранных в пакет, которые пеРиодически погружают в ванну с Расп-25 лавом свинц при 72045 С в течение

45 с, о".лаждают в проточной воде 8l0 с и после этого обдувают сжатым воздухом 40;60 с„ После охлаждения в воде температура поверхности образцов 140-160 С. Термостойкость оценивают по количеству циклов до разрушения образцов, количеству трещин по краю шлифа в зависимости от числа циклов.

Испытания на окалиностойкость гроводят периодическим взвешиванием образцов - цилиндров диаметром 10 и высотой 20 мм. Испытания проводят в электрической муфельной печи при

820 С. Окалиностойкость оценивают по удельному приросту массы образцов (г/м2) периодически после 10 ч выдержки. Взвешивание образцов проводят на аналитических весах ВЛА-200 /г/м) с точностью „0,1 мг, Испытания на ростоустойчивость проводят на образцах - цилиндрах диаметром 20 и длиной 100 мм по торцам со штифтами из коррозионной стали

Х18Н10Т. Температура испытаний 820 С.

О 50

Рост чугуна оценивают путем измерения длины образцов с помощью микро-. метра периодически после t0 ч выдерж"

1 ки

Антифрикционные свойства изучают . на машине трения ИТ-2И. Технологические параметры, структура, механичес,кие и эксплуатационные свойства чугунов приведены в табл.2-4.

Анализ полученных результатов позволяет судить о том, что предла" гаемый способ обеспечивает требуемую степень вермикуляриэации графита и структуру металлической основы и как следствие определяет более высокий уровень механических и эксплуатаци- онных характеристик по сравнению с известным способом получения ЧВГ.

Технологические параметры способа получения ЧВГ. обусловлены следующимо

Использование лигатуры ЖКМК-1РА позволяет модифицировать чугун при

1350-1450 С. Ниже 1350 С происходит о ошлаковывание лигатуры, выше 1450 Сповышенный угар элементов.

Наличие в составе лигатуры РЗИ, кальция, магния и алюминия позволяет стабилизировать получение вермикулярной формы графита. Нижний предел величины добавки лигатуры (0,8 мас.ь) ограничен вероятностью присутствия в структуре графита пластинчатой формы. Добавка модификатора свыше

1,2 мас.4 при низком содержании сеРы в расплаве (менее 0,06 мас.3) может привести к появлению графита шаровидной Формы (более 203), что снижает термостойкость и окалиностойкость. Время выдержки расплава после модифицирования в течение

5-8 мин проводят с целью гомогенизации расплава. При выдержке менее

5 мин увеличивается вероятность неполного всплытия в шлак продуктов ре" акции модификатора с жидким металлом, выдержки более 8 мин малоэфФективным ввиду практически полной очистки расплава.

Металлическая сурьма является сильным перлитиэирующим элементом.

Ее ввод в расплав íà II стадии моди,фицирования после обработки расплава лигатурой ЖКИК-1РА продиктован более полным усвоением сурьмы, так как при совместном вводе с лигатурой она активно взаимодействует с кислородом и серой, содержащимися в жидком металле с образованием Sb 0@ и Sbg. При вводе сурьмы в сплав она способствует переохлаждению расплава, изменяет форму и размеры графита.

Общее число включений графита с добавкой сурьмы увеличивается, что благо— приятно сказывается на повышении

171 5856

Таблица!

Химический состав чугуна, мас.Ф

Способ получения чугуна с вермикулярным графитом

Уровень технологических параметров

3 52

3,45

3 5

3,6

0,09

0,08

О, С9

О, 085

0,6 .

0,55

0,52

0,5

2,45

1, 50

1,75

2,1

0,035

0,03

0,04

0,04

Известный

Предлагаемый

Средний.

Нижний

Средний

Верхний

Ниже нижнего

Выше верхнего

О, 035

С,б

3,45

0,09

0,03

О, 085

С,б

2,5

Таблица2

Время выдержки ра сплава после первой, ебработ ни, нин

Время разливки после ваада сурьмы, мин

Величина добавки

ФС75,2

Величина доба вки сурьмы, 2

Температура легированил сурьмой, С

Величина добавки

ВКИК-1РД, 2

Способ обработки чугуна уровень технологических параметров

Темпера тура расплава, С б,o о,1

0,8

142о

Средний

Известный

Предлаraeмый о,o4 о,об о,о8

5. б,о

0,8

1,О

1,2

1320

Нижний

Средний

Верхний

Ниже нижнего

Выше верхнего

1450

0,02

1290

1320

0,5

О,1О

1330

1480

1,4 износостойкости. Верхний предел добавки сурьмы (0,08 мас.3) ограничен малым ростом перлитизирующего эффек.та,. а нижний (О, 04 мас. 4) - отсутствием эффекта повышения износостойкос5 ти. Повышение износостойкости связано с тем, что сурьма входит в состав

Фосфидной эвтектики, повышая ее микротвердость в 1,5 раза (с 580 до

730 кг/мм2). Фосфидная эвтектика располагается по границам зерен в виде разорванной сетки. При этом структура чугуна соответствует принципу

Шарпи, при котором сплав обладает по" вышенной износостойкостью.

Разливка расплава в течение 37 мин обеспечивает сохранение модифицирующего воздействия сурьмы на структуру чугуна.

Оптимальное количество ЖКИК-1РА составляет 1 мас.9;, сурьмы С,06 мас,.3, Предлагаемый способ целесообразно использовать для получения кокилей из ваграночного чугуна, а также.дета- 25 лей фрикционно-поршневой группы.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения на Слуцком заводе

"Эмальпосуда" составит 180 тыс. руб. формула изобретения

Способ получения чугуна с вермикулярным графитом, вкпючающий ра спла вление шихты в вагранке, перегрев его в миксере до !350-1450 С, выпуск металла в раздаточный ковш, вермикуляризирующую обработку расплава в ковше магнийсодержащей лигатурой, гомогенизацию расплава в течение 5-8 мин, удаление шлака и последующую вторичную обработку в разливочном ковше, отличающийся тем, что, с целью повышения окалиностойкости, термостойкости и фрикционных свойств чугуна, вторичную обработку осуществляют металлической сурьмой при расходе 0,04-0,089; от массы обрабатываемого металла с последующей разливкой полученного чугуна в течение 37 мин.

Si Nn S

1715856

Табли ца3

Механические свойства г

Структура

Уровень технологических параметров

Способ обработки чугуна временное сопротивление изгибу, МПа твердость, НВ кол во феррита, Ф кол» во перлита, Ф

930

400

180

40 60

Известный Средний

Предлагаемый Нижний

500

995

65 . 35

70 30

80 20

217

229

242

415

60 40

80 20

1015

197

540

262

970

Таблица 4

Способ о6. работки ч э/г уна ровень техологических парамет100

Средний,Извест и

Предлагаемый

215

650 .

495

11

14

36

295

360

Продолжение табл. 4

Ростоустойчивость, рост, Ф, в течение, ч

Коэффициент трения

Износ, гlм2.ч. Способ обработки чугуна

40 60 80

20 100

0,40 0,46 0,64 0,82 1,00 2,34 0,24

Известный

Предлагаемый

0,36 0,39 0,53 0,72 0,91

0,29 0,31 0,.49 0,63 0,88

0,21 0,29 0,41 0,59 0,80

1,48 0,16

1,08 0,12

0,823 0,09

- 0,,54 0,66 0,78 0,90 1,00 2,066 0э1?

0,24 0,31 0,45 0,67 0,83

0,85 0,11

Средний

Верхний

Ниже нижнего

Выше верхнего

Нижний

Средний

Верхний

Ниже нижне" го

Выше верхнего

Термостойкость, кол-во циклов ро ра зрушен. временное сопротивление разрыву, МПа

Окалиностойкость, удельный прирост чассы, г/мм2, в течение, ч

) 1 Г 1

20 40 60 80

120 160 200 . 230

16 25 31 47

25 32 40 50

36 48 61 77

68 90 110 132

42 56 70 80