RU2006515C1

RU2006515C1 - Modifier for cast iron

Info

Publication number: RU2006515C1
Authority: RU
Inventors: О.Ю. Столяр; А.Ю. Шаламов; Н.В. Кремлева; Э.Е. Бабенко
Original assignee: Камский политехнический институт
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: cast iron production. SUBSTANCE: alloy contains, mass % : silicium 40.0-55.0, calcium 4.0-6.0, boron 4.0-8.0, cerium 1.0-3.0, ferrum- the rest. EFFECT: improves desired product quality. 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству ферросплавов, используемых для модифицирования чугуна. The invention relates to ferrous metallurgy, and in particular to the production of ferroalloys used to modify cast iron.

Известны сплавы железа с бором, такие как ферробор, ферроборал, никельбор, хромбор, грейнал. Alloys of iron with boron are known, such as ferroboron, ferroboral, nickelbor, chromboron, and granal.

Недостатком указанных сплавов является высокая температура плавления и при обработке чугунов невозможность получения графита шаровидной формы. The disadvantage of these alloys is the high melting point and in the processing of cast iron the inability to obtain spherical graphite.

Наиболее близким по составу к заявляемому является сплав следующего химического состава, мас. % : Кремний 30,0 - 45,0 Алюминий 2,0 - 13,0 Бор 0,5 - 5,0 Азот 0,03 - 3,0 Кальций 0,6 - 3,0 Железо Остальное
Недостатком этого сплава является невозможность получения графита шаровидной формы в обработанном чугуне.The closest in composition to the claimed is an alloy of the following chemical composition, wt. %: Silicon 30.0 - 45.0 Aluminum 2.0 - 13.0 Boron 0.5 - 5.0 Nitrogen 0.03 - 3.0 Calcium 0.6 - 3.0 Iron Rest
The disadvantage of this alloy is the inability to obtain spherical graphite in machined cast iron.

Цель изобретения - получение чугуна с графитом шаровидной формы. The purpose of the invention is to obtain cast iron with spherical graphite.

Поставленная цель достигается тем, что сплав, содержащий кремний, кальций, бор и железо, дополнительно содержит церий при следующем соотношении компонентов, мас. % : Кремний 40,0 - 55,0 Кальций 4,0 - 6,0 Бор 4,0 - 8,0 Церий 1,0 - 3,0 Железо Остальное
Вышеперечисленные отличительные от прототипа признаки обуславливают соответствие технического решения критерию "Новизна".This goal is achieved in that the alloy containing silicon, calcium, boron and iron additionally contains cerium in the following ratio of components, wt. %: Silicon 40.0 - 55.0 Calcium 4.0 - 6.0 Boron 4.0 - 8.0 Cerium 1.0 - 3.0 Iron Else
The above distinguishing features from the prototype signs determine the conformity of the technical solution to the criterion of "Novelty."

Для определения соответствия заявляемого решения критерию "Существенное отличие" по каждому признаку был проведен поиск по научно-технической литературе и патентной документации (основным индексом МКИ ^1-4).To determine the conformity of the proposed solution to the criterion of "Significant difference" for each feature, a search was conducted on the scientific and technical literature and patent documentation (the main index MKI ^1-4 ).

Поскольку среди известных не обнаружено технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными признаками и выполняющими заявляемую функцию, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "Существенное отличие". Since there are no known technical solutions containing features that are similar to the distinctive features and perform the claimed function, the proposed technical solution meets the criterion of "Significant difference".

Кальций вводят в предлагаемый модификатор в количестве 4,0-6,0 мас. % для улучшения степени сфероидизации графита и повышения коррозионной стойкости и механических свойств чугуна за счет рафинирующего действия кальция и уменьшения неметаллических включений в чугуне. При содержании кальция в модификаторе выше верхнего предела увеличивается шлакообразование при модифицировании чугуна, повышается потеря температуры жидкого чугуна, увеличивается содержание неметаллических включений и снижаются механические свойства и коррозионная стойкость чугуна. При содержании кальция в сплаве ниже нижнего предела он не оказывает влияния на структуру и свойства чугуна. Calcium is introduced into the proposed modifier in the amount of 4.0-6.0 wt. % to improve the degree of spheroidization of graphite and increase the corrosion resistance and mechanical properties of cast iron due to the refining action of calcium and reduce non-metallic inclusions in cast iron. When the calcium content in the modifier is above the upper limit, slag formation during the modification of cast iron increases, the temperature loss of liquid cast iron increases, the content of non-metallic inclusions increases, and the mechanical properties and corrosion resistance of cast iron decrease. When the calcium content in the alloy is below the lower limit, it does not affect the structure and properties of cast iron.

Согласно Н. Н. Зигало и К. С. Просвирину, модифицирующая способность элементов в железоуглеродистых сплавах может быть построена в следующий убывающий по интенсивности их влияния ряд:
Ba --> Sr --> Ca --> Y --> La --> Mg --> B --> Ti
В составе чугуна бор препятствует процессу графитизации при содержании 0,01 мас. % , а при содержании 0,001-0,005 мас. % способствует образованию в ковком чугуне шаровидного графита. Вводить бор в металл следует только после раскисления, так как он является очень сильным раскислителем. С целью повышения его извлечения в железоуглеродистый сплав введение целесообразно в виде комплексного сплава с железом, кремнием, кальцием. При введении в состав лигатуры 4,0-8,0 мас. % бора будет достигаться вышеуказанный эффект. При содержании бора менее 4,0 мас. % остаточное содержание бора в чугуне будет менее 0,001 мас. % , а при его концентрации в сплаве более 8,0 мас. % остаточное содержание в железоуглеродистом расплаве будет чрезмерным.According to N. N. Zigalo and K. S. Prosvirin, the modifying ability of elements in iron-carbon alloys can be constructed in the following series decreasing in intensity of their influence:
Ba -> Sr -> Ca -> Y -> La -> Mg -> B -> Ti
In the composition of cast iron, boron impedes the process of graphitization at a content of 0.01 wt. %, and with a content of 0.001-0.005 wt. % promotes the formation of spheroidal graphite in malleable cast iron. Boron should be introduced into the metal only after deoxidation, since it is a very strong deoxidizer. In order to increase its extraction into the iron-carbon alloy, the introduction is advisable in the form of a complex alloy with iron, silicon, and calcium. With the introduction of the ligature of 4.0-8.0 wt. % boron will achieve the above effect. When the boron content is less than 4.0 wt. % residual boron content in cast iron will be less than 0.001 wt. %, and when its concentration in the alloy is more than 8.0 wt. % residual content in the iron-carbon melt will be excessive.

Наличие в указанных пределах кремния (40,0-55,0 мас. % ) обеспечивает уменьшение окисляемости бора и церия и их равномерное распределение в объеме металла и также исключит образование структурно-свободного цементита. The presence of silicon (40.0-55.0 wt.%) Within the indicated limits ensures a decrease in the oxidizability of boron and cerium and their uniform distribution in the metal volume and will also exclude the formation of structurally-free cementite.

Верхний предел концентрации церия 3,0 мас. % обеспечит получение включений шаровидного графита правильной и неправильной формы при терпимом отбеле. При его содержании менее 1,0 мас. % указанный эффект достигаться не будет из-за незначительности остаточного содержания церия в чугуне. The upper limit of the concentration of cerium 3.0 wt. % will ensure the receipt of inclusions of spherical graphite of regular and irregular shape with tolerant bleaching. When its content is less than 1.0 wt. % the indicated effect will not be achieved due to the insignificance of the residual cerium content in cast iron.

Сплав в виде примеси содержит железо. The alloy in the form of an impurity contains iron.

Получение предлагаемого сплава может быть основано на восстановлении углеродом в руднотермической печи оксидов кремния, кальция, бора и церия. The preparation of the proposed alloy can be based on the reduction of silicon, calcium, boron, and cerium oxides by carbon in an ore-thermal furnace.

В идентичных лабораторных условиях выплавили пять составов предлагаемого сплава и один известный со средним значением ингредиентов. Under identical laboratory conditions, five compositions of the proposed alloy were smelted and one known with the average value of the ingredients.

В индукционной печи емкостью 10 кг полученные сплавы использовались для модифицирования чугуна, для получения поршневых колец. От каждой плавки было отобрано по четыре кольца на металлографический анализ. In an induction furnace with a capacity of 10 kg, the resulting alloys were used to modify cast iron to obtain piston rings. Four rings were selected from each heat for metallographic analysis.

Результаты лабораторных испытаний представлены в таблице. (56) Авторское свидетельство СССР N 1661237, кл. C 22 C 35/00, 1990. The results of laboratory tests are presented in the table. (56) Copyright certificate of the USSR N 1661237, cl. C 22 C 35/00, 1990.

Claims

MODIFIER FOR CAST IRON containing silicon, calcium, boron and iron, characterized in that it additionally contains cerium in the following ratio of components, wt. %:
Silicon 40 - 55
Calcium 4 - 6
Boron 4 - 8
Cerium 1 - 3
Iron Else