RU2366741C1 - Modifier - Google Patents
Modifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2366741C1 RU2366741C1 RU2008111766/02A RU2008111766A RU2366741C1 RU 2366741 C1 RU2366741 C1 RU 2366741C1 RU 2008111766/02 A RU2008111766/02 A RU 2008111766/02A RU 2008111766 A RU2008111766 A RU 2008111766A RU 2366741 C1 RU2366741 C1 RU 2366741C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- modifier
- zirconium
- cast iron
- sio
- zro
- Prior art date
Links
- 239000003607 modifier Substances 0.000 title claims abstract description 40
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims abstract description 7
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 5
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 16
- 239000006260 foam Substances 0.000 abstract description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 description 18
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 17
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 3
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 3
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229920006328 Styrofoam Polymers 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- -1 hydride nitride Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 208000020442 loss of weight Diseases 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- UVGLBOPDEUYYCS-UHFFFAOYSA-N silicon zirconium Chemical compound [Si].[Zr] UVGLBOPDEUYYCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000008261 styrofoam Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, литейному производству и машиностроению и может быть использовано при производстве отливок серого - доэвтектического чугуна, работающих в условиях повышенного износа, например вагонных тормозных колодок, крупных зубчатых колес, деталей брашпиля, цилиндровой гильзы (наряду с РЗМ) и т.д.The invention relates to metallurgy, foundry and mechanical engineering and can be used in the manufacture of castings of gray - pre-eutectic iron, working in conditions of increased wear, for example, car brake pads, large gears, parts of a windlass, cylinder liner (along with rare-earth metals), etc. .
Использование известных циркониевых модификаторов позволяет получать серый чугун с повышенными механическими характеристиками (пределом прочности, стрелой прогиба и износостойкостью), что, в основном, достигается за счет измельчения структуры.The use of well-known zirconium modifiers makes it possible to obtain gray cast iron with improved mechanical characteristics (tensile strength, deflection arrow and wear resistance), which is mainly achieved by grinding the structure.
Однако в ряде случаев при изготовлении деталей, подвергающихся интенсивному износу, требуется особое сочетание износостойкости и герметичности (отсутствие пор) материала при ограниченной твердости. Таким образом, основной проблемой модифицирования серых доэвтектических чугунов цирконием становится повышение износостойкости отливок наряду со снижением количества пор при ограниченной твердости материала.However, in some cases, in the manufacture of parts subject to intense wear, a special combination of wear resistance and tightness (absence of pores) of the material with limited hardness is required. Thus, an increase in the wear resistance of castings along with a decrease in the number of pores with a limited hardness of the material becomes the main problem in the modification of gray hypereutectic cast irons with zirconium.
Известен модификатор [Пат. 2184491 РФ, МПК7 С22С 35/00, Лигатура. / В.М. Григорьев, Т.В. Белоус (РФ); ХГТУ (РФ). Опубл. 10.07.2002, Бюл. № 19], включающий кремний, марганец, вольфрам, алюминий, магний, кальций и цирконий. Компоненты содержатся в количестве (мас.%):Known modifier [Pat. 2184491 RF, IPC 7 C22C 35/00, Ligature. / V.M. Grigoriev, T.V. Belous (RF); KHTU (RF). Publ. 07/10/2002, Bull. No. 19], including silicon, manganese, tungsten, aluminum, magnesium, calcium and zirconium. The components are contained in an amount (wt.%):
Si - 27,0-35,0;Si 27.0-35.0;
Zr - 19,0-38,0;Zr - 19.0-38.0;
W - 0,3-2,8;W - 0.3-2.8;
Al - 3,0-6,0;Al - 3.0-6.0;
Mg - 2,0-5,0;Mg 2.0-5.0;
Ca - 0-0,2.Ca - 0-0.2.
Модификатор вводят в количестве 0,05% от веса серого чугуна в ковше.The modifier is introduced in an amount of 0.05% by weight of gray cast iron in the ladle.
В известном модификаторе содержание циркония в лигатуре является повышенным, что обеспечивает значительное количество центров кристаллизации графита, его измельчение и уменьшение концентрации напряжений в материале.In the known modifier, the zirconium content in the ligature is increased, which provides a significant number of centers of crystallization of graphite, its grinding and a decrease in the concentration of stresses in the material.
Циркониевая добавка легко растворяется в расплаве чугуна.Zirconium additive is easily soluble in molten iron.
Достоинством данного модификатора является повышение износостойкости на 20,0%, а также предела прочности на 10,0-20,0% и стрелы прогиба на 2,0-5,0% по сравнению с немодифицированным чугуном. Это обусловлено увеличением содержания циркония в лигатуре, что приводит к образованию дополнительных центров кристаллизации графита. В свою очередь, увеличение этого числа приводит к измельчению графита и, соответственно, уменьшению концентрации напряжений в материале, что увеличивает износостойкость.The advantage of this modifier is to increase the wear resistance by 20.0%, as well as the tensile strength by 10.0-20.0% and the deflection boom by 2.0-5.0% compared with unmodified cast iron. This is due to an increase in the zirconium content in the ligature, which leads to the formation of additional centers of graphite crystallization. In turn, an increase in this number leads to grinding of graphite and, accordingly, a decrease in the concentration of stresses in the material, which increases the wear resistance.
Однако даже повышенная такой лигатурой износостойкость серого чугуна остается недостаточной для деталей, подвергающихся интенсивному износу. Это обусловлено тем, что увеличение содержания циркония и наличие вольфрама приводит к межчастичному отталкиванию и увеличивает расстояния между атомами (ионами) железа и, как следствие, - к увеличению удельного объема жидкой фазы (расплава). Это приводит к росту объемной усадки модифицированного сплава. В свою очередь, значительная усадка увеличивает число пор в сером доэвтектическом чугуне, что снижает износостойкость.However, even the increased wear resistance of gray cast iron by such a ligature remains insufficient for parts subjected to intensive wear. This is due to the fact that an increase in the zirconium content and the presence of tungsten leads to interparticle repulsion and increases the distances between iron atoms (ions) and, as a result, to an increase in the specific volume of the liquid phase (melt). This leads to an increase in volumetric shrinkage of the modified alloy. In turn, significant shrinkage increases the number of pores in gray pre-eutectic cast iron, which reduces wear resistance.
Другим недостатком известного модификатора, снижающим износостойкость за счет повышения пористости чугуна, является его газонасыщенность. Это обусловлено тем, что в процессе производства самой лигатуры она интенсивно насыщается атмосферными газами, что приводит к увеличению содержания водорода до в чугуне.Another disadvantage of the known modifier, reducing wear resistance by increasing the porosity of cast iron, is its gas saturation. This is due to the fact that in the production process of the ligature itself, it is intensively saturated with atmospheric gases, which leads to an increase in the hydrogen content to in cast iron.
Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является модификатор [Пат. 2316608 РФ, МПК С22С 35/00 (2006.01), Модификатор. / В.М.Макиенко, Е.М.Баранов, Н.А.Андреюк, Д.В.Строителев, И.О.Романов (РФ); ДВГУПС (РФ). Опубл. 10.02.2008, Бюл. № 4], включающий кремний-, цирконийсодержащие добавки и алюминий. В качестве кремнийсодержащей добавки выбрана двуокись кремния (SiO2), цирконийсодержащей добавки - двуокись циркония (ZrO2) при следующем соотношении компонентов (мас.%):Closest to the claimed combination of essential features and the achieved result is a modifier [Pat. 2316608 RF, IPC С22С 35/00 (2006.01), Modifier. / V.M. Makienko, E.M. Baranov, N.A. Andreiuk, D.V. Stroitelev, I.O. Romanov (RF); DVGUPS (RF). Publ. 02/10/2008, Bull. No. 4], including silicon, zirconium-containing additives and aluminum. As a silicon-containing additive selected silicon dioxide (SiO 2 ), zirconium-containing additives - zirconium dioxide (ZrO 2 ) in the following ratio of components (wt.%):
SiO2 - 35,0-5,0;SiO 2 - 35.0-5.0;
ZrO2 - 35,0-5,0;ZrO 2 - 35.0-5.0;
Al - 10,0-20,0.Al - 10.0-20.0.
Модификатор вводят в количестве 0,02% от веса серого чугуна в ковше.The modifier is introduced in an amount of 0.02% by weight of gray cast iron in the ladle.
При взаимодействии модификатора с жидким чугуном происходит металлотермическая реакция, в ходе которой цирконий восстанавливается из диоксида и растворяется в расплаве. Константа реакции, определяющая выход циркония, мала из-за относительно малой температуры серого чугуна, выпускаемого из вагранки. Малое количество циркония в сером чугуне (не более 0,005 мас.%) обуславливает достаточное количество центров кристаллизации графита, что приводит к его измельчению и снижению концентрации напряжений в материале.During the interaction of the modifier with molten iron, a metallothermic reaction occurs during which zirconium is reduced from the dioxide and dissolved in the melt. The reaction constant determining the yield of zirconium is small due to the relatively low temperature of gray cast iron discharged from the cupola. A small amount of zirconium in gray cast iron (not more than 0.005 wt.%) Causes a sufficient number of centers of crystallization of graphite, which leads to its grinding and a decrease in stress concentration in the material.
Наличие циркония и алюминия в расплаве проводит к одновременному раскислению, десульфурации и гидридо- нитридообразованию.The presence of zirconium and aluminum in the melt leads to the simultaneous deoxidation, desulfurization, and hydride nitride formation.
Кроме того, наличие циркония в расплаве обеспечивает интенсивное растворение кремния и марганца в твердом растворе (аустените), приводящее к приросту доли перлита (износостойкой составляющей микроструктуры).In addition, the presence of zirconium in the melt provides an intensive dissolution of silicon and manganese in a solid solution (austenite), leading to an increase in the percentage of perlite (wear-resistant component of the microstructure).
Достоинством вышеописанного модификатора является повышение износостойкости по сравнению с аналогом на 10,0-15,0% при пониженной температуре модифицирования отливок из серого доэвтектического чугуна, работающих в условиях интенсивного износа, и при сохранении высокого уровня механических характеристик. Это обусловлено малым количеством циркония в сером чугуне (не более 0,005 мас.%), что приводит к достаточному измельчению графита и снижению концентрации напряжений в материале, одновременному приросту доли перлита (износостойкой составляющей микроструктуры) и, как следствие, к увеличению износостойкости чугуна.The advantage of the modifier described above is an increase in wear resistance compared to the analogue by 10.0-15.0% at a low temperature of modification of castings from gray pre-eutectic cast iron, operating under conditions of intensive wear, and while maintaining a high level of mechanical characteristics. This is due to the small amount of zirconium in gray cast iron (not more than 0.005 wt.%), Which leads to sufficient grinding of graphite and a decrease in stress concentration in the material, a simultaneous increase in the percentage of perlite (wear-resistant component of the microstructure) and, as a result, to increase wear resistance of cast iron.
Кроме того, наличие кислорода в модификаторе приводит к резкому снижению удельного веса модификатора за счет увеличения периодов (межплоскостных расстояний) в кристаллических решетках оксидов. Уменьшение удельного веса модификатора вызывает его всплытие (эффект флотации) с одновременной ассимиляцией растворенных газов, что обеспечивает дополнительную дегазацию серого чугуна, наряду с рафинирующим и дегазирующим действием восстановленного циркония. Дегазация приводит к резкому сокращению числа пор в сером чугуне, что создает дополнительный, ощутимый прирост износостойкости.In addition, the presence of oxygen in the modifier leads to a sharp decrease in the specific gravity of the modifier due to the increase in periods (interplanar distances) in the crystal lattices of oxides. A decrease in the specific gravity of the modifier causes it to emerge (flotation effect) with the simultaneous assimilation of dissolved gases, which provides additional degassing of gray cast iron, along with the refining and degassing effect of reduced zirconium. Degassing leads to a sharp reduction in the number of pores in gray cast iron, which creates an additional, tangible increase in wear resistance.
Однако при повышенной температуре модифицирования (1460-1480°С), например, при выплавке чугуна в индукционной печи большой емкости или газовой вагранке вязкость чугуна резко снижается, что приводит к увеличению скорости всплытия модификатора. Повышенная скорость всплытия приводит, в свою очередь, к снижению константы металлотермической реакции (уменьшается количество восстанавливаемого циркония), а также к недостаточной полноте дегазации, и соответственно, к увеличению пористости. Это снижает износостойкость модифицируемого материала при повышенной температуре модифицирования.However, at an elevated temperature of modification (1460-1480 ° C), for example, when smelting cast iron in a large-capacity induction furnace or gas cupola, the viscosity of cast iron decreases sharply, which leads to an increase in the ascent rate of the modifier. An increased ascent rate leads, in turn, to a decrease in the constant of the metallothermal reaction (the amount of reduced zirconium decreases), as well as to insufficient completeness of degassing, and, accordingly, to an increase in porosity. This reduces the wear resistance of the modified material at elevated temperature modification.
В основу изобретения положена задача, заключающаяся в разработке модификатора серого чугуна с высокой износостойкостью при повышенной температуре модифицирования и повышенной герметичностью чугунных отливок за счет интенсификации металлотермической реакции путем барботажа компонентов модификатора в расплаве.The basis of the invention is the task of developing a gray cast iron modifier with high wear resistance at an elevated temperature of modification and increased tightness of cast iron castings due to the intensification of the metallothermal reaction by bubbling the modifier components in the melt.
Для решения поставленной задачи в модификатор, содержащий кремнийсодержащую и цирконийсодержащую добавки и алюминий, при этом в качестве кремнийсодержащей добавки выбрана двуокись кремния (SiO2), в качестве цирконийсодержащей добавки - двуокись циркония (ZrO2), дополнительно введенаTo solve the problem, a modifier containing silicon-containing and zirconium-containing additives and aluminum, while silicon dioxide (SiO 2 ) was selected as a silicon-containing additive, zirconia (ZrO 2 ) was added as a zirconium-containing additive, was additionally introduced
пенопластовая крошка в качестве барботирующей добавки при следующем соотношении компонентов (мас.%):polystyrene foam as a bubbling additive in the following ratio of components (wt.%):
SiO2 - 35,0-5,0;SiO 2 - 35.0-5.0;
ZrO2 - 35,0-45,0;ZrO 2 35.0-45.0;
Al - 10,0-19,0;Al - 10.0-19.0;
пенопластовая крошка - до 1.polystyrene crumb - up to 1.
Введение пенопластовой крошки в качестве барботирующей добавки отличает заявляемое решение от прототипа, что свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «новизна».The introduction of polystyrene chips as a bubbling additive distinguishes the claimed solution from the prototype, which indicates the compliance of the proposed solution to the patentability criterion of "novelty."
Благодаря введению в модификатор пенопластовой крошки в качестве барботирующей добавки приводит к повышению износостойкости серого чугуна при высокой температуре модифицирования. Это обусловлено тем, что при взаимодействии пенопласта с расплавом чугуна он претерпевает деструкцию с выделением большого объема газов. Выделяющийся газ перемешивает модификатор, способствуя увеличению реакционной поверхности и резкому росту константы металлотермической реакции. Интенсификация реакции увеличивает количество циркония, переходящего в расплав. Это, в свою очередь, повышает количество перлита в структуре и измельчает графит, что резко повышает износостойкость, а также другие механические характеристики материала.Due to the introduction of polystyrene foam into the modifier as a bubbling additive, it increases the wear resistance of gray cast iron at a high temperature of modification. This is due to the fact that during the interaction of the foam with molten iron, it undergoes destruction with the release of a large volume of gases. The emitted gas mixes the modifier, contributing to an increase in the reaction surface and a sharp increase in the constant of the metallothermic reaction. The intensification of the reaction increases the amount of zirconium passing into the melt. This, in turn, increases the amount of perlite in the structure and grinds graphite, which sharply increases the wear resistance, as well as other mechanical characteristics of the material.
Причинно-следственная связь «Введение в модификатор пенопластовой крошки приводит к интенсификации металлотермической реакции» явным образом следует из уровня техники.The causal relationship "Introduction to the modifier of foam chips leads to the intensification of the metallothermic reaction" clearly follows from the prior art.
Одновременно введение в модификатор пенопластовой крошки приводит к выделению большого количества газа при деструкции пенопласта, что способствует захолаживанию расплава, приводя к резкому снижению газо-усадочной пористости и, как следствие, к повышению герметичности чугунных отливок.At the same time, the introduction of polystyrene foam into the modifier leads to the release of a large amount of gas during the destruction of the foam, which contributes to the cooling of the melt, leading to a sharp decrease in gas-shrinkage porosity and, as a result, to increase the tightness of cast iron castings.
Причинно-следственная связь «Введение в модификатор пенопластовой крошки приводит к повышению герметичности чугунных отливок» явным образом не следует из уровня техники, что свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».The causal relationship "Introduction to the modifier of polystyrene foam leads to an increase in the tightness of cast iron castings" does not explicitly follow from the prior art, which indicates that the proposed solution meets the patentability criterion of "inventive step".
Модификатор включает кремний- и цирконийсодержащую добавки, алюминий и пенопластовую крошку в качестве барботирующей добавки. В качестве кремнийсодержащей добавки выбрана двуокись кремния (SiO2), в качестве цирконийсодержащей добавки - двуокись циркония (ZrO2). Компоненты выбраны в количестве (мас.%):The modifier includes silicon- and zirconium-containing additives, aluminum and polystyrene crumb as a bubbling additive. Silicon dioxide (SiO 2 ) was chosen as a silicon-containing additive, zirconia (ZrO 2 ) was chosen as a zirconium-containing additive. Components selected in the amount (wt.%):
SiO2 - 35,0-45,0;SiO 2 - 35.0-45.0;
ZrO2 - 35,0-5,0;ZrO 2 - 35.0-5.0;
Al - 10,0-19,0;Al - 10.0-19.0;
пенопластовая крошка - до 1.polystyrene crumb - up to 1.
Для приготовления модификатора используют циркониевую руду (бадделеит), например, Алгаминского месторождения (Хабаровский край) или месторождений северного Урала и Украины. Минералогический состав бадделеита Алгаминского месторождения приведен в таблице 1. To prepare the modifier use zirconium ore (baddeleyite), for example, Algaminsk deposits (Khabarovsk Territory) or deposits of the northern Urals and Ukraine. The mineralogical composition of baddeleyite from the Algaminskoye field is shown in table 1.
Для приготовления модификатора ингредиенты выбирают в следующих диапазонах (мас.%):To prepare the modifier, the ingredients are selected in the following ranges (wt.%):
- бадделеит (циркониевая руда) - 70,0-90,0; что соответствует - 35,0-45,0 ZrO2 и 35,0-45,0 SiO2;- baddeleyite (zirconium ore) - 70.0-90.0; which corresponds to 35.0-45.0 ZrO 2 and 35.0-45.0 SiO 2 ;
- SiO2 - 13,0-15,0;- SiO 2 - 13.0-15.0;
- алюминиевая стружка - 10,0-19,0;- aluminum shavings - 10.0-19.0;
- пенопластовая крошка - до 1,0.- foam crumb - up to 1.0.
Алюминиевая стружка является отходом разделки профиля строительных конструкций. Кварцевый песок взят из Кичигинского карьера.Aluminum shavings are a waste of cutting the profile of building structures. Quartz sand is taken from the Kichiginsky quarry.
Модифицирование чугуна производят в ковше, заливая модификатор перегретым ваграночным чугуном. Перемешивание происходит само по себе при всплытии и барботаже модификатора. После всплытия дают пятиминутную выдержку, после чего шлак удаляют и производят заливку форм.Modification of cast iron is carried out in a ladle, pouring the modifier with superheated cupola iron. Mixing occurs on its own when the modifier emerges and sparges. After surfacing, they give a five-minute exposure, after which the slag is removed and molds are filled.
Пример 1. Для приготовления модификатора берут 150,0 кг бадделеита (что соответствует 45,0% ZrO2 и 33,0% SiO2), размалывают в шаровой мельнице, затем в шнековом смесителе, перемешивают с 34,0 кг алюминиевой стружки (19,0%) при добавлении 4,5 кг кварцевого песка SiO2 (2,5%). Полученную смесь прокаливают в течение 5 часов при температуре 350°С с последующим охлаждением и пакетированием. В процессе пакетирования добавляют 1,0 кг (0,5%) пенопластовой крошки.Example 1. To prepare the modifier, take 150.0 kg of baddeleyite (which corresponds to 45.0% ZrO 2 and 33.0% SiO 2 ), grind in a ball mill, then in a screw mixer, mix with 34.0 kg of aluminum shavings (19 , 0%) with the addition of 4.5 kg of silica sand SiO 2 (2.5%). The resulting mixture was calcined for 5 hours at a temperature of 350 ° C, followed by cooling and packaging. In the packaging process add 1.0 kg (0.5%) of polystyrene foam.
Модификатор вводят в количестве 350,0 г на 180,0 кг металла в ковше (0,02% от 180,0 кг). Полиэтиленовый пакет с модификатором помещают на дно ковша, затем в ковш выливают 180,0 кг серого чугуна из газовой вагранки. Перемешивание происходит само по себе при всплытии и барботаже модификатора. После всплытия дают пятиминутную выдержку, после чего шлак удаляют и производят заливку форм.The modifier is introduced in an amount of 350.0 g per 180.0 kg of metal in the bucket (0.02% of 180.0 kg). A plastic bag with a modifier is placed on the bottom of the bucket, then 180.0 kg of gray cast iron is poured from the gas cupola into the bucket. Mixing occurs on its own when the modifier emerges and sparges. After surfacing, they give a five-minute exposure, after which the slag is removed and molds are filled.
Примеры 2-3. Серый чугун модифицируют так, как описано в примере 1. Для получения модификатора в этих примерах берут 150,0 кг бадделеита и 34,0 кг алюминиевой стружки, изменяя состав остальных компонентов, как приведено в таблице 2.Examples 2-3. Gray cast iron is modified as described in example 1. To obtain a modifier in these examples, take 150.0 kg of baddeleyite and 34.0 kg of aluminum shavings, changing the composition of the remaining components, as shown in table 2.
Пример 4. Серый чугун модифицируют так, как описано в примере 1. Для получения модификатора в этих примерах берут 130 кг бадделеита и 34 кг алюминиевой стружки, изменяя состав остальных компонентов, как приведено в таблице 2.Example 4. Gray cast iron is modified as described in example 1. To obtain a modifier in these examples, 130 kg of baddeleyite and 34 kg of aluminum shavings are taken, changing the composition of the remaining components, as shown in table 2.
Пример 5. Серый чугун модифицируют так, как описано в примере 1. Для получения модификатора в этих примерах берут 150 кг бадделеита и 15 кг алюминиевой стружки, изменяя состав остальных компонентов, как приведено в таблице 2.Example 5. Gray cast iron is modified as described in example 1. To obtain a modifier in these examples, take 150 kg of baddeleyite and 15 kg of aluminum shavings, changing the composition of the remaining components, as shown in table 2.
Пример 6. Серый чугун получают модифицированием без пенопластовой крошки.Example 6. Gray cast iron is obtained by modification without foam crumb.
Пример 7. Серый чугун модифицируют так, как описано в примере 1. Для получения модификатора в этих примерах берут 150 кг бадделеита и 34 кг алюминиевой стружки, изменяя состав остальных компонентов, как приведено в таблице 2, при этом количество пенопластовой крошки выходит за пределы заявленного интервала.Example 7. Gray cast iron is modified as described in example 1. To obtain a modifier in these examples, take 150 kg of baddeleyite and 34 kg of aluminum shavings, changing the composition of the remaining components, as shown in table 2, while the amount of foam crumb is outside the stated interval.
Далее производили стандартные трибометрические испытания на трибометрической машине МИ-401 Московского экспериментального завода. Отлитые пробы образцов разламывали и определяли количество пор на одном квадратном сантиметре излома.Then, standard tribometric tests were performed on the MI-401 tribometric machine of the Moscow Experimental Plant. Cast samples of the samples were broken and the number of pores per square centimeter of fracture was determined.
Результаты физико-технических показателей модифицированного серого чугуна приведены в таблице 3.The results of physical and technical indicators of modified gray cast iron are shown in table 3.
Испытания модифицированного чугуна показывают, что износостойкость чугуна по сравнению с прототипом увеличивается на 8-10%, а герметичность чугуна увеличивается в 1,5-2 раза, что обеспечивает высокие эксплуатационные качества отливок.Tests of modified cast iron show that the wear resistance of cast iron in comparison with the prototype increases by 8-10%, and the tightness of cast iron increases by 1.5-2 times, which ensures high performance castings.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008111766/02A RU2366741C1 (en) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | Modifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008111766/02A RU2366741C1 (en) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | Modifier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2366741C1 true RU2366741C1 (en) | 2009-09-10 |
Family
ID=41166576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008111766/02A RU2366741C1 (en) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | Modifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2366741C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1317888A (en) * | 1969-08-08 | 1973-05-23 | Nat Res Dev | Electrolysis of melts |
| RU2006512C1 (en) * | 1991-05-05 | 1994-01-30 | Камский политехнический институт | Method for reducing and alloying steel |
| RU2184791C1 (en) * | 2001-02-05 | 2002-07-10 | Хабаровский государственный технический университет | Base metal |
| RU2316608C1 (en) * | 2006-04-27 | 2008-02-10 | ГОУ ВПО "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Modifying agent |
-
2008
- 2008-03-27 RU RU2008111766/02A patent/RU2366741C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1317888A (en) * | 1969-08-08 | 1973-05-23 | Nat Res Dev | Electrolysis of melts |
| RU2006512C1 (en) * | 1991-05-05 | 1994-01-30 | Камский политехнический институт | Method for reducing and alloying steel |
| RU2184791C1 (en) * | 2001-02-05 | 2002-07-10 | Хабаровский государственный технический университет | Base metal |
| RU2316608C1 (en) * | 2006-04-27 | 2008-02-10 | ГОУ ВПО "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Modifying agent |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR910001484B1 (en) | Gray cast iron inoculant | |
| CN109154030A (en) | Grey cast-iron inovulant | |
| JP5101988B2 (en) | Molten metal desulfurization agent | |
| RU2366741C1 (en) | Modifier | |
| RU2422546C2 (en) | Procedure for iron inoculation | |
| RU2620206C2 (en) | Graphitizing modification method of iron | |
| JP2005528522A (en) | Inoculated alloys to prevent micro sinkholes for casting pig iron processing | |
| RU2316608C1 (en) | Modifying agent | |
| RU2513363C1 (en) | High-strength antifriction iron | |
| RU2380194C2 (en) | Heat insulation slag-generating mixture | |
| RU2605410C1 (en) | Slag forming mixture for steel refining | |
| RU2502808C1 (en) | Modification and refining compound for iron-carbon and non-ferrous alloys (versions) | |
| RU2238820C1 (en) | Slag-forming mix for continuously casting steel | |
| RU2588965C1 (en) | Method for modification of cast iron | |
| RU2387519C1 (en) | Ladle modification method of grey cast iron | |
| SU1585367A1 (en) | Innoculating composition | |
| RU2567928C1 (en) | Modifying mix for steel out-of-furnace processing | |
| RU2333255C1 (en) | Method of steel smelting | |
| JP5293759B2 (en) | Desulfurization method for molten steel | |
| JP2007090367A (en) | Continuous casting method of B-containing stainless steel | |
| RU2687521C1 (en) | Method of secondary treatment of high-alloyed cast iron for rolls | |
| RU2704678C1 (en) | Method of cast iron modifying and modifier for implementation of method | |
| RU2625379C1 (en) | Compacted agent for roller melt treating | |
| RU2323262C1 (en) | Steel refining method | |
| SU1715854A1 (en) | Modifier for cast iron |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150328 |