SU1134290A1

SU1134290A1 - Method of modifying cast iron in mold

Info

Publication number: SU1134290A1
Application number: SU833592978A
Authority: SU
Inventors: Степан Сафронович Гурин; Евграф Иосифович Бельский; Геннадий Иванович Клещенок; Иван Андреевич Потапнев; Николай Константинович Мамчиц
Original assignee: Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт
Priority date: 1983-05-19
Filing date: 1983-05-19
Publication date: 1985-01-15

Abstract

СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ, включающий пропускание жидкого металла через гранулированный модификатор, размещенный в реакционной камере с перфорированной перегородкой из огнеупорного материала, отличающийс тем, что, с целью более равномерного модифицировани чугуна за врем заливки всей порции металла при одновременном снижении расхода модификатора, жидкий металл последовательно пропускают через фракции модификатора с размером гранул 912 , 2-5 и 6-8 мм, при этом фракции раздел ют перегородками.METHOD OF MODIFICATION OF CAST IRON IN CASTING FORM, including the transmission of liquid metal through a granular modifier placed in a reaction chamber with a perforated partition of refractory material, characterized in that, in order to more uniformly modify the cast iron during the pouring time of the modifier, while the cost of filling the modifier is more uniformly modified. the metal is successively passed through modifier fractions with a granule size of 912, 2-5, and 6-8 mm, and the fractions are divided by partitions.

Description

Pui.7Pui.7

Изобретение относитс к литейному производству, в частности к МОДИFIELD OF THE INVENTION The invention relates to foundry, in particular to MODI.

фицирующей обработке чугуна в формеcasting iron

Известен.способ модифицировани чугуна, заключающийс во вводе модификатора в реакционную камеру послойно lj .The known method of modifying the pig iron consists in introducing the modifier into the reaction chamber in layers lj.

Известен способ модифицировани чугуна в литейной форме, включающий пропускание жидкого металла через реакционную с модификатором размещенным к контейнере плавающем в реакционной камере 2. Однако данные способы.не обеспечивают равномерное растворение модификатора во времени и получение однородной структуры отливок в различных сечени х, так как размещение модификатора в камере без отделени одного сло от другого создает трудности поддержани модификатора во взвешенном состо нии . В этом случае частицы модификатора более мелкой фракции заполн ют промежутки между частицами более крупной. Ухудшаютс услови про никновени жидкого металла в промежутки между частицами модификатора, а также повышаетс склонность модификатора к спеканию, что снижает полноту растворени модификатора и особен но модифицировани первых порций металла , последнее приводит к неоднородной структуре в различных част х отливки. Подхваченные расплавом частички модификатора могут подать в тело отливки и не раствор ютс там до конца, что приводит к браку лить . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ модифицировани чугу на в литейной форме, включающий пропускание жидкого металла через гранулированнь1й модификатор, размещенный в реакционной камере с перфорированной перегородкой из огнеупорно f 1There is a method of modifying cast iron in a mold, which involves passing a liquid metal through the reaction with a modifier placed to the container floating in the reaction chamber 2. However, these methods do not ensure uniform dissolution of the modifier over time and obtain a homogeneous structure of castings in different sections, since the modifier is placed in the chamber without separating one layer from the other, it is difficult to maintain the modifier in suspension. In this case, the modifier particles of the finer fraction fill the gaps between the larger particles. The conditions for the penetration of the liquid metal into the spaces between the modifier particles deteriorate, and the modifier's tendency to sintering increases, which reduces the completeness of the modifier dissolution and especially modifies the first portions of the metal, which leads to a non-uniform structure in different parts of the casting. The modifier particles caught up by the melt can feed the castings into the body and do not completely dissolve there, which leads to rejecting. The closest in technical essence and the achieved result is a method of modifying pig iron in a mold, which involves passing a liquid metal through a granular modifier placed in a reaction chamber with a perforated partition of refractory f 1

го материала . Ith material. I

Известный способ устран ет попадание частичек модификатора в тело отливки , однако не обеспечивает эфс1)ективное и равномерное растворение мо- дификатора в течение всего времени заливки, начина с первых порций металла и конча последними, так как размещение модификатора только в одном отделении камеры не обеспечивает равномерное и эффективное его растворение, кроме того, наличие одной фильтрующей сетки или перегородки не позвол ет эффективно задерживать частицы модификатора и шлакаThe known method eliminates the ingress of modifier particles into the casting body, but does not provide an effective and uniform dissolution of the modifier during the entire casting period, starting with the first portions of the metal and ending with the latter, since placing the modifier in only one compartment of the chamber does not ensure uniform and its effective dissolution, in addition, the presence of a single filtering mesh or partition does not effectively retain particles of the modifier and slag

Цель изобретени - более равномерное модифицирование чугуна за врем заливки всей поргщи металла при одновременном снижении расхода модификатора.The purpose of the invention is a more uniform modification of the cast iron during the pouring of the entire metal shaft while reducing the consumption of the modifier.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу ь}одифицировани чугуна в литейной форме, включающему пропускание жидкого металла через гранулированный модификатор , размещенный в реакционной камере с перфорированной перегородкой из огнеупорного материала, жидкий металл последовательно пропускают через фракции модификатора с размером гранул 9-12, 2-5 и 6-8 мм, при этом фракции раздел ют перегородками .The goal is achieved in that according to the method of unifying iron in a mold, which involves passing a liquid metal through a granular modifier placed in a reaction chamber with a perforated refractory material partition, the liquid metal is successively passed through modifier fractions with a granule size of 9-12, 2 -5 and 6-8 mm, in which the fractions are partitioned.

На фиг. 1 показана форма дл реализации способа; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - график изменени растворимости модификатора во времени; на фиг. 4 и 5 - перфорированна огнеупорна перегородка .FIG. 1 shows a form for implementing the method; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 is a graph of the modifier solubility over time; in fig. 4 and 5 - perforated refractory partition.

Форма дл реализации способа состоит из верхней 1 и нижней 2 полуформ , фильтрующих огнеупорных пере-: городок 3, фильтрующей сетки 4. Кроме того, в верхней полуформе имеетс приемна воронка 5,зумпф 6 и сто к 7 В нижней полуформе расположена рабоча камера 8, где размещаютс частицы модификатора 9, и вертикальней литниковый канал 10. Перегородки раздел ют камеру 8 на три отделени I ,II и П1 соответственно.The form for implementing the method consists of the upper 1 and lower 2 half-molds, filtering refractory over-: camp 3, filtering mesh 4. In addition, there is a receiving funnel 5, sump 6 and one hundred to 7 in the upper half-form. where particles of modifier 9 are located, and a sprue channel 10 is vertical. Partitions divide chamber 8 into three compartments I, II and P1, respectively.

Фильтрующие перегородки толщиной 5-10 мм изготавливаютс из керамики. В перегородках сделаны расположенные в несколько р дов щелевые конические отверсти , причем в рабочем положении они расположены вертикально . Со стороны входа жидкого чугуна отверсти имеют ширину 1-3 мм, а на выходе - 5-6 мм, что обеспечивает хорошее задержание частиц модификатора и шпака, а также улучшает пропускную способность перегородки и заполнение пространства рабочей камеры жидким металлом.Filter walls 5-10 mm thick are made of ceramics. In partitions, slot-hole conical holes arranged in several rows are made, and in the working position they are arranged vertically. On the input side of liquid iron, the holes have a width of 1-3 mm, and at the exit - 5-6 mm, which ensures good retention of the modifier particles and shpak, and also improves the capacity of the partition and the filling of the working chamber space with liquid metal.

Модифицировани чугуна б форме осуществл етс следующим образом.Modification of the pig iron in the form is carried out as follows.

Жидкий чугун через приемную воронку 5 и сто к 7 попадает в отделение 1, где помещен крупнокусковой модификатор. Так как металл проли ваетс на слой модификатора сверху, с подводом металла через щелевой питатель по всей ширине камеры, то предотвращаетс спекание и образова ние поверхностной корочки на непрогретых кусках модификатора. В поток жидкого металла куски модификатора вспльюают и наход тс во взвешенном состо нииi В отделении 1 в начальны период заливки происходит лишь частичное растворение крупных кусков модификатора первыми порци ми метал ла, так как крупные куски модификатора еще непрогреты и добитьс эффективного растворени их практичес ки невозможно. Чугун в отделении 1 в начале заливки практически не модифицируетс . Пройд через щелевые отверсти в перегородке, которые о6еспе |ивают равномерный поток металла по всему сечению камеры и задерживают куски модификатора и шлаковые включени , чугун попадает в отделениеII, где размещаетс мелк кусковой модификатор с повьопенню} содержанием магни . Более мелкие частицы модификатора хорошо всплывают и равномерно распредел ютс по всему объему жидкого чугуна, что обеспечивает ускоренный их прогрев и эффективное растворение модификатора с первых моментов заливки. Изза большой скорости растворени модификатора значительно сокращаетс промежуток времени от начала заливки до до :тиже1ш максимальной растворимости компонентов модификатора (фиг. 3), а также наблюдаетс наиболее полное растворение модификато ра. Из отделени II модифицированный чугун также через щелевые отверсти ;Б перегородке поступает в отделение Ш дл вторичного мода1фицирова1ш или доводки химического состава модифицированного чугуна. В последук ц чугун, пройд фильтрующую сетку 4 и вертикальный литников канал 1О, поступает в основную литниковую систему формы. : Способ обеспечивает более равноi мерное растворение модификатора в течение всего времени заливки и значительно сокращает промежуток времени от начала заливки до достижени заданной растворимости модификатора. Исследовалось вли ние размера фракций модификатора на эффективкость его растворени в процессе заливки металла в форму. Контролировали остаточное содержание магни в пробах, отлитых через 10, 20 и 30 с от начала заливки при размещении в реакционной камере модификатора с размером фракций в диапазоне 0,515 мм. Металл проливали через реакционную камеру, где размещали модификатор ЖКЖ ЗР в количестве 1,5% от веса заливаемого металла, а размеры фракции измен ли в пределах , указанньЕС в табл. t. Температура заливки металла 1420 С. Химический состав чугуна: 3,75% С; 2,40%Si; 0,80% Мп, 0,01% 5 . Известно, что дл получени структуры чугуна с шаровидным графитом необходимо поддерживать остаточное содержание магни в чугуне в пределах 0,030-0,045%. Наиболее оптимшIЬны ш пределами фрак1щй модификатора , через 10 с от начала заливки , вл етс фракций 2-5 мм. Применение фракции меньше 2 мм приводит к резкому повышению остаточного -содержани магни и сопутствзпощему этому перемодифицированию чугуна, а также повьщ1ению склонности Mg чугуна к отбелу. При применении фрак1ЩИ больше 5 мм снижаетс остаточное содержание магни до пределов, не позвол ющих получать структуру чугуна с шаровидным графитом. Аналогичным образом из табл. 1 устанавливали что наиболее оптимальной фракцией модификатора.дл промежутка времени от начала заливки в 20 с вл етс фракци 6-8 мм, так как при использовании модификатора с размером фракции меньше 6 мм и больше 8 мм остаточное содержание магни находитс в пределах, недостаточных дл получени шаровид«ого графита. При заливке металла в форму в течение 30 с наиболее благопри тной вл етс фракци 9-12 мм. Таким образом установили, что дл каждого отрезка времени (10, 20, 30 с) от начала заливки имеютс свои оптимальные пределы размеров ракций модификатора и дл достижени равномерного модифицировани в течение всего времени заливки неободимо сочетание в одной реакционной амере модификатора различных фракий , а именно 2-5, 6-8 и 9-12 мм. Определение последовательности размеще1ш фракций модификатора в отделени х камеры соответственно по ходу заливаемого металла проводились в серии экспериментов по вариантам представленным в табл. 2. Изменение последовательности размещени фракци модификатора в отделени х камеры ска зываетс на модифицировании. Так в t,2 и 4 вариантах наиболее интенсивно модифицируютс первые порции металла (остаточное содержание магни в них даже превышает рекомендуемые .пределы). Тогда как последние порции металла имеют содержание остаточного магни ниже рекомендуемых пределов. При третьем варианте модифицировани наблюдаетс стабильность в модифицир вании первых порций металла, а последние порции металла имеют более низкое остаточное содержание магни . При проведении модифицировани по 5 и 6 варианту получены результа ты, свидетельствующие, что при размещении в отделении камеры самой крупной фракции модификатора (9 12 мм) достигаетс наиболее равномерное модифицирование, однако в последних пробах металла наблюдает несколько более низкое содержание остаточного магни .Из этих соображений бьш избран оптимальным 5 вариант, при котором в отделении Г по ходу заливаемого металла размещали модификатору фракции (9-12 мм), в отделении П- (2-5 мм) и в отделении П1 (6-8 мм) соответственно. Способ опробовали в лабораторных услови х. В камеры помещали лигатуру Ж1|:МК-ЗР с размерами фракции 912 , 2-5 и 6-8 мм ссответственно по ходу заливаемого металла. .Количество лигатуры составл ло 1,5% от веса запиваемого металла. Металл заливали при в течение 30 с. Через каждые 3 с от начала заливки отливали стандартные клиновидные пробы -дл проведени микроструктурного и химического анализа. Результаты исследований приведены в табл. 3. Предлагаемый способ обеспечивает равномерное за врем заливки растворени магни в расплаве чугуна и высокую равномерную степень сфероидизации чугуна в отливке при небольшом расходовании модификатора. Т а б л и ц а 1Liquid iron through the receiving funnel 5 and one hundred to seven gets into the compartment 1, where the large-volume modifier is placed. Since the metal is spilled onto the modifier layer from the top, with the supply of metal through a slit feeder across the entire width of the chamber, sintering and the formation of a surface crust on unheated pieces of the modifier are prevented. In the flow of liquid metal, the modifier pieces are formed and suspended in i In compartment 1, in the initial period of pouring, only partial portions of the modifier are partially dissolved in the first portions of the metal, since the bulk modifier pieces are still not heated and it is practically impossible to achieve effective dissolution. The cast iron in compartment 1 is practically unmodified at the beginning of the casting. Passing through the slit holes in the partition, which form a uniform metal flow over the entire cross section of the chamber and trap modifier pieces and slag inclusions, the iron gets into compartment II, where finely lumped modifier with magnesium content is placed. Smaller modifier particles float well and are evenly distributed throughout the entire volume of molten iron, which ensures accelerated heating and effective dissolution of the modifier from the first moments of casting. Due to the high rate of dissolution of the modifier, the time from the start of casting to the maximum solubility of the modifier components (Fig. 3) is significantly reduced, and the modifier is most completely dissolved. From section II, the modified cast iron is also through the slotted apertures; B, the partition enters the section W for secondary modifying or refining the chemical composition of the modified cast iron. In the sequel, the cast iron, having passed the filter mesh 4 and the vertical sprue channel 1O, enters the main gating system of the form. : The method provides a more uniform dilution of the modifier during the entire casting time and significantly shortens the time interval from the start of the pouring to the achievement of the specified solubility of the modifier. The effect of the size of the modifier fractions on the efficiency of its dissolution in the process of pouring the metal into the mold was investigated. The residual magnesium content in the samples cast after 10, 20 and 30 s from the start of casting was controlled when placed in the reaction chamber of the modifier with the size of fractions in the range of 0.515 mm. The metal was poured through the reaction chamber, where the LCZH modifier ZR was placed in an amount of 1.5% by weight of the metal being poured, and the size of the fraction was varied within the limits shown in EC. t. The metal pouring temperature is 1420 C. The chemical composition of cast iron: 3.75% С; 2.40% Si; 0.80% MP, 0.01% 5. It is known that to obtain the structure of nodular cast iron, it is necessary to maintain the residual magnesium content in the iron in the range of 0.030-0.045%. The most optimal fractional modifier limits, 10 seconds after the start of pouring, are 2-5 mm fractions. The use of a fraction less than 2 mm leads to a sharp increase in the residual magnesium content and concomitant to this re-modification of cast iron, as well as an increase in the tendency of Mg cast iron to chill. When using fractions of more than 5 mm, the residual magnesium content is reduced to limits that do not allow the structure of nodular cast iron to be obtained. Similarly, from table. 1 established that the most optimal fraction of the modifier. For a period of time from the start of pouring in 20 seconds, there is a fraction of 6-8 mm, since when using a modifier with a fraction size less than 6 mm and more than 8 mm, the residual magnesium content is in the range insufficient to obtain spherical graphite. When metal is poured into the mold within 30 seconds, the fraction of 9–12 mm is most beneficial. Thus, it was established that for each time interval (10, 20, 30 s) from the start of pouring there are different optimal size limits for modifier races and to achieve uniform modification throughout the entire casting time it is necessary to mix different Thracian modifier in one reaction chamber, namely 2 -5, 6-8 and 9-12 mm. The sequencing of the placement of modifier fractions in the compartments of the chamber, respectively, along the course of the poured metal was carried out in a series of experiments according to the options presented in Table. 2. A change in the sequence of placement of the modifier fraction in the compartments of the chamber affects the modification. Thus, in t, 2, and 4 variants, the first portions of the metal are most intensively modified (the residual magnesium content in them even exceeds the recommended limits). While the last portions of the metal have a residual magnesium content below the recommended limits. In the third modification option, stability is observed in the modification of the first portions of the metal, and the last portions of the metal have a lower residual magnesium content. When the modification was carried out in versions 5 and 6, the results were obtained, indicating that when the largest fraction of modifier (9-12 mm) was placed in the chamber compartment, the most uniform modification was achieved, however, the content of residual magnesium in the last metal samples is somewhat lower. The best option was chosen as 5, in which a fraction modifier (9-12 mm), a P-section (2-5 mm) and a P1 section (6-8 mm), respectively, were placed in the G section in the course of the poured metal. The method was tested under laboratory conditions. A ligature 11 |: MK-3R with a fraction size of 912, 2–5, and 6–8 mm, respectively, was placed in the chambers, respectively, in the course of the cast metal. The amount of ligature was 1.5% of the weight of the metal being drilled. The metal was poured at 30 s. Every 3 seconds from the beginning of the casting, standard wedge-shaped samples were cast for microstructural and chemical analysis. The research results are summarized in table. 3. The proposed method provides a uniform during the time of pouring the dissolution of magnesium in the molten iron and a high uniform degree of spheroidization of the iron in the casting with a small expenditure of modifier. Table 1

о Iabout i

fo Ifo i

in rin r

II

о about

«M I“M I

ftft

О tMAbout tM

OO OO vD «-f «Ti Ю - fO «N OO OO vD "-f" Ti Yu - fO "N

сч 000Sch 000

оabout

смcm

1Л VO1L VO

uu

оabout

rr

соwith

«ч"H

CMCM

гоgo

оabout

--

ГЧMS

«S"S

СГ1SG1

«"

- о- about

ГОGO

со оwith about

оabout

AA

(4(four

gg

иand

e оe o

о about

t I t I

tntn

ееher

..

cd mcd m

юYu

оabout

о гabout g

0000

«м"M

0000

юYu

4JJf о4JJf about

о about

оabout

СЧMF

шsh

смcm

-3Г-3G

соwith

VOVO

VJDVJD

шsh

« о" about

«"

5five

оabout

1Лс1 HP

оabout

о лabout l

g g

ооoo

CvlCVL

1Л1L

00 VO00 VO

етem

cscs

CMCSCMCS

inin

mm

00 4000 40

..

лl

«M"M

egcsegcs

00 - IIi00 - IIi

vo vo

«n"N

vOvO

COCO

Врнеи от начала даливкиу сVrney from the beginning of Dalivki with

33

бb

99

1212

1515

1818

2121

2424

2727

30thirty

11342901134290

10 Таблица 310 Table 3

. f. f

4four

Ж л31F l31

Фиг. 2FIG. 2

-|ИВрепй- | i'm strong

Риг. 3Rig. 3

о о о 0about about about 0

00010 0000000010 00000

i о о оi oh oh oh

о о § оLtd

01000100

.41.41

Фи9,УFi9, U

Claims

METHOD OF MODIFICATION OF CAST IRON IN A CASTING FORM, including passing liquid metal through a granular modifier placed in a reaction chamber with a perforated baffle made of refractory material, characterized in that, in order to more uniformly modify cast iron during pouring the entire portion of the metal while reducing the consumption of modifier, the liquid metal is sequentially passed through modifier fractions with a granule size of 912, 2-5 and 6-8 mm, while the fractions are separated by partitions.

SU_ W) JLL3dL22fi

Figure 1

1 134290