[go: up one dir, main page]

RU2436860C1 - Addition alloy for alloys modification and alloying - Google Patents

Addition alloy for alloys modification and alloying Download PDF

Info

Publication number
RU2436860C1
RU2436860C1 RU2010116938/02A RU2010116938A RU2436860C1 RU 2436860 C1 RU2436860 C1 RU 2436860C1 RU 2010116938/02 A RU2010116938/02 A RU 2010116938/02A RU 2010116938 A RU2010116938 A RU 2010116938A RU 2436860 C1 RU2436860 C1 RU 2436860C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ligature
tin
iron
cast iron
silicon
Prior art date
Application number
RU2010116938/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Михайлович Криштал (RU)
Михаил Михайлович Криштал
Денис Алексеевич Болдырев (RU)
Денис Алексеевич Болдырев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет"
Priority to RU2010116938/02A priority Critical patent/RU2436860C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2436860C1 publication Critical patent/RU2436860C1/en

Links

Landscapes

  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: addition alloy contains, wt %: tin 50-55; silicon 18.0-22.0; iron - the rest. Also, it is used in crushed form with dimension of particles 3.2-20 mm.
EFFECT: reduced expenditures and labour input at manufacture of casts of pearlite iron and increased output of acceptable fraction at crushing.
2 cl, 3 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к лигатуре для модифицирования и легирования сплавов.The invention relates to metallurgy, in particular to a ligature for the modification and alloying of alloys.

Известно, что для получения перлитной структуры чугунов применяют микролегирование такими сильными перлитизирующими элементами, как олово и медь. Микролегирование чугуна оловом и медью обычно осуществляют в ковше. Однако введение в расплав чугуна перлитизирующих элементов в чистом виде сопровождается ликвацией и нарушением их равномерного объемного распределения.It is known that microalloying with such strong perlitizing elements as tin and copper is used to obtain the pearlite structure of cast irons. Microalloying of cast iron with tin and copper is usually carried out in a ladle. However, the introduction of perlitizing elements in pure form into the molten iron is accompanied by segregation and a violation of their uniform volume distribution.

Также при разработке новых лигатур в их состав, кроме меди и олова, вводятся такие химически активные элементы, как кальций, алюминий, кремний (Са, Al, Si), обладающие большим сродством к кислороду и защищающие ценные перлитизирующие элементы от окисления при ковшевом микролегировании чугуна.Also, when developing new ligatures, in addition to copper and tin, chemically active elements such as calcium, aluminum, silicon (Ca, Al, Si) are introduced, which have a high affinity for oxygen and protect valuable perlitizing elements from oxidation during ladle microalloying of cast iron .

Известна лигатура, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%:Known ligature containing components in the following ratio, wt.%:

КальцийCalcium 8,0-18,08.0-18.0 ЖелезоIron 20,0-35,020.0-35.0 МедьCopper 0,5-20,00.5-20.0 ОловоTin 0,2-50.2-5 АлюминийAluminum 0,2-2,50.2-2.5 КремнийSilicon остальноеrest

Известный состав лигатуры представлен в описании изобретения «Лигатура» к авторскому свидетельству СССР №395481 по классу МПК C22C 35/00 (прототип).The known composition of the ligature is presented in the description of the invention "Ligature" to the USSR copyright certificate No. 395481 in class IPC C22C 35/00 (prototype).

Недостатком известной лигатуры является значительное содержание в ней кальция, имеющего достаточно высокую стоимость, что приводит к существенному удорожанию производства чугунных отливок, а также использование большого количества других химически активных элементов, что приводит к увеличению трудоемкости получения лигатуры.A disadvantage of the known ligature is the significant content of calcium in it, which has a rather high cost, which leads to a significant increase in the cost of production of cast iron castings, as well as the use of a large number of other chemically active elements, which leads to an increase in the complexity of obtaining the ligature.

Кроме того, так как олово является достаточно пластичным материалом и поставляется в рубленных прутках, недостатком его использования в качестве микролегирующей добавки является повышенная трудоемкость фракционирования на куски необходимого размера с целью точного дозирования при введении в расплав чугуна.In addition, since tin is a fairly ductile material and is supplied in chopped rods, the disadvantage of its use as a microalloying additive is the increased complexity of fractionation into pieces of the required size for the purpose of accurate dosing when cast iron is introduced into the melt.

Задачей настоящего изобретения является снижение затрат и трудоемкости при легировании и модифицировании сплавов.The objective of the present invention is to reduce costs and complexity when alloying and modifying alloys.

Технический результат при осуществлении изобретения заключается в получении лигатуры двойного действия, обеспечивающей одновременное проведение операций микролегирования и модифицирования расплава за один этап, а также улучшение дробления и фракционирования лигатуры с размерами частиц, обеспечивающих оптимальную скорость ее растворения в жидком чугуне.The technical result in the implementation of the invention is to obtain a double-acting ligature, providing simultaneous operations of microalloying and melt modification in one step, as well as improving the crushing and fractionation of the ligature with particle sizes, providing the optimal rate of its dissolution in molten iron.

Указанная задача решается за счет того, что известная лигатура для производства отливок из чугуна, включающая олово, кремний и железо, согласно изобретению содержит в следующем соотношении указанные компоненты, мас.%:This problem is solved due to the fact that the well-known ligature for the production of iron castings, including tin, silicon and iron, according to the invention contains in the following ratio these components, wt.%:

ОловоTin 50-5550-55 КремнийSilicon 18-2218-22 ЖелезоIron остальноеrest

Заявляемая лигатура использована в дробленом виде с размером частиц 3,2-20 мм.The inventive ligature is used in crushed form with a particle size of 3.2-20 mm

Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемая лигатура для производства отливок из чугуна неизвестна и явным образом не следует из изученного уровня техники, то есть соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».Studies conducted on the sources of patent and scientific and technical information have shown that the claimed ligature for the production of iron castings is unknown and does not explicitly follow from the studied prior art, that is, meets the criteria of "novelty" and "inventive step".

Заявляемая лигатура может быть получена в условиях металлургического производства или на предприятиях, специализирующихся на изготовлении лигатур, так как для этого требуются известные технологии, материалы и стандартное отечественное или импортное оборудование. Она может широко использоваться на предприятиях, изготавливающих отливки из серого и высокопрочного чугуна, а также из чугуна с вермикулярным графитом.The inventive ligature can be obtained in the conditions of metallurgical production or at enterprises specializing in the manufacture of ligatures, as this requires known technologies, materials and standard domestic or imported equipment. It can be widely used in enterprises manufacturing castings from gray and ductile iron, as well as from cast iron with vermicular graphite.

Следовательно, заявляемая лигатура соответствует критерию «промышленная применимость».Therefore, the claimed ligature meets the criterion of "industrial applicability".

Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому изобретению новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.The proposed set of essential features informs the claimed invention of new properties that make it possible to solve the problem.

Количество заявляемого в лигатуре олова диктуется необходимостью получения марочного состава чугуна перлитного класса. При содержании олова в лигатуре ниже заявленного предела не достигается получение требуемых прочностных свойств чугуна (временное сопротивление, твердость), а обработка лигатурой с содержанием олова, превышающим верхнюю границу заявленного предела, приводит к повышенной твердости и хрупкости чугуна.The amount of tin claimed in the ligature is dictated by the need to obtain the brand composition of pearlite cast iron. When the tin content in the ligature is lower than the stated limit, the required strength properties of cast iron (temporary resistance, hardness) are not achieved, and processing with a ligature with a tin content exceeding the upper limit of the declared limit leads to increased hardness and brittleness of cast iron.

Введение в лигатуру кремния является необходимым для получения возможности ее последующего дробления. Кремний практически не выгорает и достаточно полно усваивается в расплаве чугуна, если он поступает в него в составе ферросилиция, а не кристаллического кремния. При наличии в заявляемой лигатуре кремния ниже заявленного предела наблюдается низкий выход годной фракции из-за ухудшения ее дробления. Количество кремния свыше заявленного предела не допускается, прежде всего, из-за того, что марка чугуна, которую необходимо получить, не будет выдержана. При этом лигатура будет иметь чрезмерную хрупкость, вследствие чего при дроблении будет иметь место низкий выход годной фракции из-за увеличения количества мелкой и пылевидной фракций. В обоих случаях, когда количество кремния выходит за заявленные пределы, стоимость лигатуры повышается.The introduction of silicon ligature is necessary to obtain the possibility of its subsequent crushing. Silicon practically does not fade and is completely absorbed in the molten iron, if it enters it as part of ferrosilicon, and not crystalline silicon. If the inventive silicon ligature is below the stated limit, a low yield of the fraction is observed due to the deterioration of its fragmentation. The amount of silicon over the declared limit is not allowed, first of all, due to the fact that the grade of cast iron, which must be obtained, will not be maintained. In this case, the ligature will have excessive brittleness, as a result of which, when crushing, there will be a low yield of the suitable fraction due to an increase in the number of fine and dusty fractions. In both cases, when the amount of silicon is outside the declared limits, the cost of the ligature increases.

Выполненные в производственных условиях исследования показали, что лигатура с размером частиц более 20 мм не полностью усваивается жидким чугуном. При микролегировании чугуна с размером частиц свыше 20 мм в отливках были обнаружены частицы нерастворившейся лигатуры.Studies performed under production conditions showed that a ligature with a particle size of more than 20 mm is not completely absorbed by molten iron. When microalloying cast iron with a particle size of more than 20 mm, particles of insoluble ligature were found in the castings.

Указанный состав лигатуры ФС20Сн50 является наиболее удачным и обусловлен следующим. Ведение в лигатуру 50% олова является наиболее простым и оптимальным решением с точки зрения проведения необходимых расчетов величин навесок лигатуры. Использование в качестве второго компонента лигатуры ФС20 необходимо для достижения оптимального дробления лигатуры и получения необходимой фракции, так как ферроолово является очень хрупким материалом, состоящим при содержании олова от 50 до 66,7% из двух фаз: FeSn+FeSn2, из которого не представляется возможным получить требуемую однородную кусковую фракцию. Использование комплексной лигатуры ФС20Сн50 для внепечной обработки расплава чугуна позволяет одновременно проводить как микролегирующую обработку, так и графитизирующее модифицирование.The specified composition of the ligature FS20Sn50 is the most successful and is due to the following. Keeping 50% of tin in the ligature is the simplest and optimal solution from the point of view of carrying out the necessary calculations of the sizes of the ligature hinges. The use of the FS20 ligature as the second component is necessary to achieve optimal crushing of the ligature and obtaining the necessary fraction, since ferro-tin is a very brittle material consisting of two phases at a tin content of 50 to 66.7%: FeSn + FeSn 2 , of which it does not appear it is possible to obtain the desired homogeneous lump fraction. The use of complex alloys FS20Sn50 for out-of-furnace treatment of cast iron melt allows both microalloying treatment and graphitizing modification to be carried out simultaneously.

Для проведения исследований по усвояемости была изготовлена лигатура ФС20Сн50 фракции 3,2…20 мм (см. таблицу 1).To conduct studies on digestibility, a FS20Sn50 ligature of a fraction of 3.2 ... 20 mm was made (see table 1).

Таблица 1Table 1 Химический состав, %Chemical composition, % SiSi SnSn FeFe Нормируемый диапазонRated range 18…2218 ... 22 50…5550 ... 55 остальноеrest Фактическое содержаниеActual Content 20,520.5 5555 остальноеrest

В ходе работы было проведено 3 эксперимента.In the course of work, 3 experiments were carried out.

Эксперимент 1. Испытания оловянной лигатуры при заливке отливок «Блок цилиндров». Регламентируемый диапазон содержания олова в отливке 0,08…0,12%. Исходя из остаточного содержания олова в чугуне 0,027% и ориентируясь на среднее значение содержания олова в отливке 0,1%, было приготовлено 2 навески лигатуры по 1,6 кг. Масса металла в 1-м ковше 1220 кг, а во 2-м 1200 кг. После введения в ковш лигатуры была проведена обработка расплава чугуна модификатором ФС65Ба1 способом «под струю единой порцией».Experiment 1. Tests of tin ligatures when casting “Cylinder block” castings. The regulated range of tin content in the casting is 0.08 ... 0.12%. Based on the residual tin content in cast iron of 0.027% and focusing on the average value of the tin content in the casting of 0.1%, 2 weighed portions of ligature of 1.6 kg were prepared. The mass of metal in the 1st bucket is 1220 kg, and in the second it is 1200 kg. After introducing the ligature into the ladle, the melt of cast iron was processed with the FS65Ba1 modifier using the “under a single portion” method.

Эксперимент 2. Повторные испытания оловянной лигатуры при заливке отливок «Блок цилиндров». Так же, как и в предыдущем эксперименте, исходя из остаточного содержания олова в чугуне 0,027% и ориентируясь на среднее значение содержания олова в отливке 0,1%, было приготовлено 2 навески лигатуры по 1,6 кг. Масса металла в 1-м ковше 1214 кг, а во 2-м 1216 кг. После введения в ковш лигатуры была проведена обработка расплава чугуна модификатором ФС65Ба1 способом «под струю единой порцией».Experiment 2. Repeated tests of tin ligatures when casting “Cylinder block” castings. Just as in the previous experiment, based on the residual tin content in cast iron of 0.027% and focusing on the average value of the tin content in the casting of 0.1%, 2 ligatures of 1.6 kg each were prepared. The mass of metal in the 1st bucket is 1214 kg, and in the second 1216 kg. After introducing the ligature into the ladle, the melt of cast iron was processed with the FS65Ba1 modifier using the “under a single portion” method.

Эксперимент 3. Испытания оловянной лигатуры при заливке отливок «Вал распределительный». Регламентируемый диапазон содержания олова в отливке 0,08…0,10%. Исходя из остаточного содержания олова в чугуне 0,018% и ориентируясь на среднее значение содержания олова в отливке 0,09% было приготовлено 2 навески лигатуры по 1,57 кг. Масса металла в 1-м ковше 1194 кг, а во 2-м 1160 кг. Лигатура вводилась в ковш в процессе его наполнения расплавом чугуна.Experiment 3. Tests of tin ligatures when casting "Camshaft" castings. The regulated range of tin content in the casting is 0.08 ... 0.10%. Based on the residual tin content in pig iron of 0.018% and focusing on the average value of the tin content in the 0.09% casting, 2 weighed portions of ligature of 1.57 kg were prepared. The mass of metal in the 1st bucket is 1194 kg, and in the 2nd bucket 1160 kg. Ligature was introduced into the bucket during its filling with molten iron.

Результаты всех экспериментов приведены в таблице 2.The results of all experiments are shown in table 2.

Параметры, используемые для расчета содержания олова в чугуне:Parameters used to calculate the tin content in cast iron:

Figure 00000001
- остаточное содержание олова в чугуне, %;
Figure 00000001
- residual tin content in cast iron,%;

mл - масса навески лигатуры, кг;m l - the mass of the sample ligature, kg;

Figure 00000002
- содержание олова в лигатуре, %;
Figure 00000002
- the tin content in the ligature,%;

Figure 00000003
- масса расплава металла в ковше, кг.
Figure 00000003
- the mass of molten metal in the bucket, kg

Таблица 2table 2 ЭкспериментExperiment Расчетное содержание олова в чугуне

Figure 00000004
Estimated Tin Content in Cast Iron
Figure 00000004
Фактическое содержание олова в чугуне, %Actual tin content in cast iron,% Усвоение, %Assimilation,% 1one 1.11.1
Figure 00000005
Figure 00000005
0,0940,094 9595
1.21.2
Figure 00000006
Figure 00000006
0,0990,099 9999
22 2.12.1
Figure 00000007
Figure 00000007
0,0900,090 9090
2.22.2
Figure 00000008
Figure 00000008
0,0960,096 9696
33 3.13.1
Figure 00000009
Figure 00000009
0,0890,089 9999
3.23.2
Figure 00000010
Figure 00000010
0,0890,089 9696

Таким образом, усвоение олова - отношение фактического содержания олова в чугуне к расчетному - составило от 90 до 99%, среднее значение 96%.Thus, the absorption of tin - the ratio of the actual tin content in cast iron to the calculated one - ranged from 90 to 99%, the average value is 96%.

Лигатуру приготавливают следующим образом.The ligature is prepared as follows.

В индукционной печи типа ИСТ расплавляют ферросилиций ФС20 или сплавляют в необходимых пропорциях железо и кремний, после чего в готовый расплав ферросилиция вводят чистое олово, затем готовую лигатуру заливают в водоохлаждаемый кокиль. Разливка приготовленной лигатуры возможна также и в изложницу. После охлаждения лигатуру подвергают дроблению и рассеву. Лигатуру с размером частиц 3,2-20 мм упаковывают в стальные барабаны или биг-беги на палете и отправляют потребителям. Полученная потребителем лигатура определенными порциями с помощью мерной тары подается под струю в процессе наполнения ковша расплавом чугуна из плавильной печи.In an induction furnace of the ICT type, FS20 ferrosilicon is melted or iron and silicon are melted in the required proportions, after which pure tin is introduced into the finished ferrosilicon melt, then the finished ligature is poured into a water-cooled chill. Casting cooked ligatures is also possible in the mold. After cooling, the ligature is crushed and sieved. A ligature with a particle size of 3.2-20 mm is packed in steel drums or big bags on a pallet and sent to consumers. The ligature obtained by the consumer in certain portions with the help of measuring containers is fed under the stream in the process of filling the ladle with molten iron from a smelting furnace.

В результате использования предлагаемого изобретения снижаются затраты, уменьшается трудоемкость, а также повышается выход годной фракции при дроблении, повышается скорость и степень усвоения лигатуры.As a result of the use of the present invention, costs are reduced, labor input is reduced, and the yield of fraction is also improved during crushing, the speed and degree of mastering of the ligature is increased.

Claims (2)

1. Лигатура для модифицирования и легирования сплавов, включающая олово, кремний и железо, отличающаяся тем, что она содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Олово 50-55 Кремний 18-22 Железо Остальное
1. Ligature for the modification and alloying of alloys, including tin, silicon and iron, characterized in that it contains these components in the following ratio, wt.%:
Tin 50-55 Silicon 18-22 Iron Rest
2. Лигатура по п.1, отличающаяся тем, что она получена в дробленом виде с размером частиц 3,2-20 мм. 2. The ligature according to claim 1, characterized in that it is obtained in crushed form with a particle size of 3.2-20 mm
RU2010116938/02A 2010-04-28 2010-04-28 Addition alloy for alloys modification and alloying RU2436860C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010116938/02A RU2436860C1 (en) 2010-04-28 2010-04-28 Addition alloy for alloys modification and alloying

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010116938/02A RU2436860C1 (en) 2010-04-28 2010-04-28 Addition alloy for alloys modification and alloying

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2436860C1 true RU2436860C1 (en) 2011-12-20

Family

ID=45404353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010116938/02A RU2436860C1 (en) 2010-04-28 2010-04-28 Addition alloy for alloys modification and alloying

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2436860C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1058401A (en) * 1962-09-20 1967-02-08 Metallgesellschaft Ag Master alloy for the treatment of iron and steel melts
RU2352674C1 (en) * 2007-10-29 2009-04-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Conditioning agent for cast iron
RU2360025C1 (en) * 2007-12-11 2009-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургии" Ligature for manufacturing of moulding made of cast iron

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1058401A (en) * 1962-09-20 1967-02-08 Metallgesellschaft Ag Master alloy for the treatment of iron and steel melts
RU2352674C1 (en) * 2007-10-29 2009-04-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Conditioning agent for cast iron
RU2360025C1 (en) * 2007-12-11 2009-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургии" Ligature for manufacturing of moulding made of cast iron

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU1813113C (en) Cast iron modifier
RS61617B1 (en) Gray cast iron inoculant
WO2006068487A1 (en) Modifying agents for cast iron
CN111961953A (en) Method for producing gray cast iron
CN103215487B (en) Application of strontium-silicon inoculant in silicon-molybdenum spheroidal graphite cast ion
CN101451177A (en) Deoxidizing agent and deoxidizing method for non-metal composite steel-smelting
RU2436860C1 (en) Addition alloy for alloys modification and alloying
RU2188240C1 (en) Method of high-strength cast iron production
US20210087658A1 (en) A Non-Magnesium process to produce Compacted Graphite Iron (CGI)
RU2360025C1 (en) Ligature for manufacturing of moulding made of cast iron
JP2005528522A (en) Inoculated alloys to prevent micro sinkholes for casting pig iron processing
JP7114734B2 (en) Silicon-based alloys, methods of making same, and uses of such alloys
RU2590772C1 (en) Method for production of aluminium cast iron
Upadhyaya et al. Effect of some inoculants on the structure and properties of thin wall ductile iron
RU2529148C1 (en) Addition alloy to produce casts from grey cast iron
US2809109A (en) Treatment of hypereutectoid steel
RU2139941C1 (en) Method of production of gray iron
CN106702256A (en) A kind of nodular cast iron worm wheel and its preparation method
CN106636868A (en) Cast iron machine tool body and preparation method thereof
Kopyciński et al. The influence of iron powder and disintegrated steel scrap additives on the solidification of cast iron
CN106566978A (en) Boron containing wear-resisting cast iron and preparation method thereof
RU2836980C1 (en) Steel modification method
Zych et al. Vermicular cast iron production in the “Inmold” technology (in the Metalpol casting house) and the assessment of its thermal fatigue resistance
EP3358026B1 (en) Spheroidal graphite cast iron excellent in gas defect resistance
SU855047A1 (en) Master alloy

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140429