SU1239150A1 - Способ получени высокопрочного чугуна с шаровидным графитом - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области литейного производства,- а именно к способам получени  чугуна с шаровидным графитом, и может быть использо вано при массовом производстве мелких машинострои;гельных отливок.

Целью иаобретени   вл етс  стабилизаци  и равномерность структуры и прочностных свойств чугуна в мелких отливках массой от 0,1 до 1 кг, рас- положенных в многоместных формах.

Расплав, перегретьш в индукционной печи до 1500-1550°С, при максимальной нагрузке на индукторы, обеспечивающей интенсивное перемешивание расплава, обрабатывают смесью силикокальци  с углеродсодержащим материалом в количестве 0,5-1,5% от массы расплава и соотношением компонентов в смеси -со12

ответственно 1:(О,5-2,0), затем обра- М от массы расплава выбраны эксперимен- батывают в ковше лигатурой редкоземельных металлов в количестве 0,1-0,3% от веса расплава и ведут последующее модифицирование магнийсодержащей присадкой в литейной форме в количестве

тально, исход  из практических данных по содержанию серы в исходном расплаве.

Нижние пределы (0,5% расхода смеси

0,5-1,5% от. ее металлоемкости. В качест- и соотношение ее компонентов 1,0-2,0)

ве магнийсодержащей присадки может ипользоватьс  лигатура железо-кремний-магний либо механическа  смесь 75% ферросилици  и гранулированного магни , содержащие 7-12% магни .

Применение тройной последовательной обработки расплава в плавильном .агрегате (индукционна  печь), ковше и в литейной форме позвол ет стабилизировать , а также выравн ть структуру и свойства металла в мелких от- .ливках, расположенных в многоместных

формах.

Печна  обработка расплава смесью

силикокальци  с угперодсодержащим материалом в количестве 0,5-1,5% массы расплава и соотношением компонентов в смеси соответственно 1:(0,5- 2,0) позвол ет понизить содержание свободной серы и сократить за счет интенсивного перемешивани  количество серы, св занное в сульфиды кальци  .

t

Температура ввода смеси определ етс , исход  из наиболее эффективного ее -вли ни  на процессы рафинировани  расплава. При температуре выше не наблюдаетс  повьшзени  эффективности рафинировани  расплава, кроме того, значительно снижаетс  стойкость футеровки печи. При температуре жидкого расплава ниже

5

0

91502

кальций плохо рафинирует ввиду ухудшени  растворимости в жидком чугуне. Обработка расплава в печи смесью силикокальци  и углеродсодержащего . . материахЕа позвол ет создать восстановительную атмосферу в зоне реакции, в также повышенную концентрацию углерода , способствующую повьш1ению активности серы и снижению активности кислорода , что приводит к значительной интенсификации процесса рафинирова- . ни . Особенностью предлагаемого варианта обработки в плавильном агрегате  вл етс  высока  степень полез- -ного использовани  кальци  на десуль- фурацию по сравнению с вариантом ковшевой обработки. Соотношение силикокальци  к углеродсодержащему материалу 1: (0,5-2,0) и количество смеси

15

выбраны эксперимен-

практических дансеры в исходном

(0,5% расхода смеси

установлены, исход  из достижени  требуемой степени рафинировани  расплава при относительной чистой по се ре вшхте (до 0,03% S). Верхние (1,5% расхода смеси и соотношени  ее компонентов 1-0,5) - исход  из предела;, растворимости кальци  в чугуне и высокой степени загр зненности исходно- го расплава (до 0,1% серы).

Ковшева  обработка лигатурой, содержащей РЗМ цериевой группы, произ- ,водит последующую глубокую очистку расплава от кислорода, преп тствую- щего образованию шаровидного графита. По сравнению с известным способом, при осуществлении которого образующиес  продукты реакции с трудом удал ютс  из расплава ввиду их высокой плотности и минералогии, по предлагаемому способу обработка РЗМ посре рафинировани  в печи позвол ет существенно сократить количество остаточных неметаллических включений. РЗМ, взаимодейству  с кислородом и остаточными сульфидами кальци , образует сложные комплексные соединени , легко удал ющиес  из расплава. Наличие в лигатуре РЗМ способствует повьшхению равномерности усвоени  магни  при после- 5 дуюш;ей обработке в форме и снижает предел остаточного содержани  магни , при котором образуетс  чугун с шарот видным графитом, что в значительной

5

0

степени повьшает стабильность структуры и свойств в мелких отливках,

Верхний предел лигатуры РЗМ (0,3%) выбран, исход  из необходимости ограничени  содержани  РЗМ в чугуне по причине отбела. Высокое; содержание РЗМ, особенно в мелких отливках, расположенных в многоместных формах, приводит к образованию цементита. Нижний предел лигатуры РЗМ (0,1%) определ етс , исход  из эффективности рафинировани  расплава .

Установлено, что обработка вначале в плавильном агрегате предлагаемой смесью, а затем РЗМ в ковше позвол ет снизить содержание вредных десфероидизатрров графита и уменьшит активность кислорода.

При заливке расплава в форму про исходит .растворение магнийсодержащей присадки и модифицирование чугуна. Наличие низкого остаточного содержани  примесей, остаточное содержание РЗМ после ковшевой обработки в сово- .купности с магнием, поступающим из магнийсодержащей присадки в реакционной камере, обеспечивает формирование шаровидного графита, при этом выравниваетс  степень модифицировани  расплава при сфероидизирук цей обра- ботке в литейной форме.

Величина добавки модифицирующей присадки (0,5-1,5%) в литейную форму определ етс  экспериментально и зави . сит, от содержани  в ней магни .

40

Пример . Дл  получени  сравнительных результатов испытани  известного и предлагаемого способов провод т на двух составах чугунов с различным содержанием серы. Расплавление шихты и доводку расплава по температуре провод т в индукционной печи емкостью 1 т. Обработку распла- ва ведут известным способом, предпо- 5 лагающим ввод РЗМ-содержащей лигатуры (на нижнем пределе 0,1% и верхнем пределе 0,3%) и последующую сфероидизирующую обработку магнийсодержащей. присадкой в многоместной форме (на 50 нижнем пределе 0,5% и верхнем 1,5%),

наклоненной под углом 15 дл  обеспечени  последовательного заполнени  проб весом от 0,1 до 1 кг, а также предлагаемым способом, предусматри- 55 вающим тройную обработку расплава в печи смесью 30% силикокальци  с гра- фитизированным коксиком (на нижнем

0

5

5

0

5

пределе 0,5% расхода смеси и соотношении ее компонентов 1,0-2,0 на верх- нем пределе 1,5% расхода смеси и отношении ее компонентов 1:0,5) в ков- 5 ше лигатурой, содержащей РЗМ церие- вой группы (на нижнем пределе расхода 0,1% и верхнем пределе 0,3%), и сфероидизирующую обработку в форме магнийсодержащей присадкой (на ниж10 нем пределе расхода 0,5% и на верхнем пределе 1,5%). Величина добавок при составе исходного чугуна с содержанием серы до 0,05% находитс  на верхних пределах, а при содержании серы

t5 до 0,01% - на нижних пределах.

Образцы дл  механических испытаний и исследовани  структуры вырезают из проб. Результаты испьЛ-аний приведены в табл. 1.

Применение предлагаемого способа получени  ВЧШГ позвол ет существенно стабилизировать структуру и свойства металла во всех пробах формы. Использование известного способа дает удовлетворительные результаты только при использовании исходного чугуна с низким содержанием серы до 0,01%, что может быть достигнуто применением специальных шихтовых материалов (рафинированного литейного чугуна, окатышей и т.д.), однако и при этом имеют место случаи неполного модифицировани  некоторых мелких отливок. Дл  определени  оптимальности параметров проведени  способа провод т три серии экспериментов. В первой серии исследуют вли ние расхода добавки смеси при посто нной температуре и соотношении силикокальци  к углерод- содержащему материалу на пределы колебани  прочности обработанного чугуна. Во второй - исследуют вли ние соотношени  силикокальци  к углеродсодер- жащему материалу при посто нной температуре и величине расхода добавки. В третьей серии исследуют вли ние температуры на стабильность прочностных свойств чугуна. Исходное содержание серы в расплаве во всех случа х составл ет 0,04%. Образцы дл  механических испытаний и исследовани  структуры вырезают из проб. Результаты испытани  приведены в табл. 2.

0

Во всех плавках трех серий эксперимента расплавление шихты и доводку (расплава по температуре провод т в индукционной печи емкостью 1 т. Обра- расплава провод т по предлагаемому способу, включающему рафинирование в индукционной печи, обработку РЗМ-содержащей добавкой в количестве 0,2% и последующую сфероидизирующую обработку магнийсодержащей присадкой в многоместной наклоненной форме под углом 15° дл  последовательного заполнени  проб весом от 0,1 до 1 кг. Величина магнийсодержащей присадки составл ет 1% от металлоемкости формы .

При получении отливок из высокопрочного чугуна наиболее распространенных марок ВЧ45-5,,ВЧ50-2, ВЧ50-7 допустимые пределы колебани  прочности составл ют ±30 МПа. В противном случае, при превышении верхнего

Числитель дроби - значени  степени сфероидизации графита, %j знаменатель дроби - предел прочности на разрыв, МПа.

уровн  предела прочности не обеспечиваетс  требуемое относительное удлинение в мелких отливках, а ниж- 5 НИИ ypoEieHb ограничен требованием ГОСТа. Этим требовани м удотвлетвор  ет предлагаемый способ при выполнении условий по температуре обработки и составу смеси.

to

Таким образом, получение чугуна с шаровидным графитом по предлагаемому способу позвол ет получать мелкие отливки весом от 0,1 до 1 кг, распо- 15 ложенные в многоместных отливках, с равномерной структурой и .стабилизи- рованньп-ш свойствами при использовании традиционньЬс шихтовых материалов

Таблица 1

Редактор Н. Егорова

Составитель К. Сорркин

Техред Н.Бонкал Корректор Т. Колб

Заказ 3355/21Тираж 552Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Таблица 2

Claims (1)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ, включающий расплавление шихты в ин- дукционной печи, перегрев расплава, ковшевую обработку лигатурой редкоземельных металлов в количестве 0,ΙΟ, 3% от массы расплава и последующее модифицирование в литейной форме магнийсодержащей присадкой в кол честве 0,5-1,5% от массы расплава, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабилизации и равномерности структуры и прочностных свойств чугуна в мелких отливках массой 0,11 кг, размещенных в многоместных формах, расплав в индукционной печи обрабатывают при 1500-1550 °C’ смесью сйликокальция с углеродсодержащим мате-риалом при соотношении 1-(0,5-2,0) в количестве 0,5-1,5% от массы расплава.

   SU „,,1239150