Способ получения чугуна с шаровидным графитом

Способ получения чугуна с шаровидным графитом, включающий оставление остатка металла в ковше, загрузку в него магнийсодержащей лигатуры и заливку в формы, отличающийся тем, что, с целью снижения себестоимости отливок, повышения их качества за счет улучшения однородности структуры, в стенках толщиной 20 50 мм, повышения ударной вязкости чугуна при низких температурах, в качестве магнийсодержащей лигатуры используют железокремниймагниевую лигатуру фракцией 0,01 1,5 мм, а остаток металла в ковше равен 1,5 3,0% от металлоемкости ковша.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к внепечной обработке жидкого чугуна в ковше.
Целью изобретения является снижение себестоимости отливок и повышение их качества за счет улучшения однородности структуры в стенках разной толщины от 20 до 50 мм, повышения ударной вязкости чугуна при низких температурах.
В качестве модификатора используют отходы от дробления железокремниймагниевых лигатур мелкой фракции 0,01-1,5 мм, которые вводятся на дно ковша;
остаток на дне ковша составляет 1,5-3,0% от его металлоемкости;
брикетирование модификатора происходит без трамбовки.
Фракционность лигатуры важна с точки зрения скорости и полноты растворения лигатур, степени равномерности распределения элементов-сфероидизаторов в объеме расплава чугуна. Мелкодисперсные модификаторы создают дополнительные центры кристаллизации, которые способствуют измельчению зерна матрицы и более равномерному распределению мелких включений графита в ней. В результате достигается высокая однородность структур в стенках отливок разной толщины.
Для сравнения ступенчатые пробы с секциями разной толщины заливают с использованием известного и заявленного способов. Затем из ступеней разной толщины изготовляют образцы для определения механических свойств по ГОСТ 27208-87. Результаты испытаний представлены в табл.5.
Сравнительные испытания способов получения чугуна с шаровидным графитом с использованием модификатора ФСМг5 фракции 0,01-1,5 мм представлены в табл. 1.
Из них видно, что в пробах, залитых по известному способу с изменением толщины стенки от 10 до 70 мм, условный предел текучести снижается на 37% а предел прочности при растяжении на 20% в то время как в пробах, залитых по заявленному способу, снижению этих величин составляет только 12%
Исследования отливок, изготовленных по заявленному способу на сканирующем электронном микроскопе-квантометре SEMK показали, что благодаря использованию мелкодисперсных модификаторов достигается высокая степень равномерности распределения элементов в чугуне, что способствует повышению ударной вязкости чугуна при низких температурах. Сравнительные испытания образцов, изготовленных по авт.св. N 981375 и заявленному способу проведены по ГОСТ 9454-78 при температурах от +20 до -60 ^o C. Результаты представлены в табл.6.
Опытным путем установлено, что остаток металла в ковше должен составлять 1,5-3,0% Если остаток металла менее 1,5% его не достаточно для эффективной пропитки модификатора, остаток металла более 3,0% вызывает более продолжительный пироэффект и больший угар магния. По этой же причине недопустимо, чтобы температура остатка металла была выше 1250^oC. Если температура ниже 1200^oC металл может затвердеть раньше, чем модификатор вмерзает в него и образует брикет. Зависимость свойств чугуна от количества остатка металла в ковше представлена в табл.4.
Модификатор загружается в количестве 1,0-2,5% на дно ковша, в котором находится остаток металла в количестве 1,5-2,0% при 1200-1250^oC. С вводом модификатора чугун, находящийся на дне ковша при температуре, близкой к температуре начала кристаллизации, пропитывает модификатор, быстро охлаждается и затвердевает (через 5-15 с после ввода модификатора). Таким образом на дне ковша образуется брикет из чугуна и модификатора. При наполнении ковша чугуном с температурой 1480-1530^oC брикет будет растворяться по мере прогрева его жидким чугуном и полное растворение наступит только через 2-4 мин после наполнения ковша, тем самым увеличивая время действия сфероидизирующей обработки. При формировании брикета пироэффект и дымовыделения быстро прекращаются. Магния при этом выгорает всего 5-10%
Усвоение магния зависит от фракционного состава. Опытным путем установлено, что наибольшее усвоение достигается при равномерном фракционном составе, что подтверждается результатами, представленными в табл.2.
Количество модификаторов, вводимых в ковш, зависит от содержания в нем магния. Опытным путем установлено, что для получения оптимальных механических свойств при использовании модификаторов типа ФСМг (ТУ 14-5-134-86) расход составляет 1,0-2,5% от металлоемкости ковша. Результаты испытаний представлены в табл.3 для трех марок лигатур.
П р и м е р. Исходный чугун выплавляется дуплекс-процессом: дуговая электропечь дуговая электропечь. Для плавки используется печь емкостью 50 т, для выдержки печь емкостью 75 т.
Содержание в исходном чугуне, углерода 3,75-3,95; кремния 1,70-1,90; серы не более 0,015; фосфора не более 0,06.
Ковш емкостью 1,2 т с остатком на дне 18-35 кг жидкого чугуна при температуре 1200-1250^oC подается монорельсовой тележкой в приямок печи выдержки, где в него совком загружают 21,6 кг отходов от дробления лигатуры ФСМг5 фракции 0,01-1,5 мм. В результате чего через 5-15 с на дне ковша образуется брикет, состоящий из чугуна и вмерзшей в него лигатуры. Тележка с ковшом перемещает его под желоб печи выдержки и через 30-60 с начинается заполнение ковша жидким чугуном, которое длится 50-70 с. Начинается растворение брикета, длящееся 2-4 мин. Ковш поднимается из приямка и транспортируется на участок заливки. Время транспортировки 3-5 мин. После доставки на участок заливки из ковша скачивается шлак и чугун разливается в формы в течение 10 мин.
Заявленный способ по сравнению с прототипом позволяет снизить себестоимость чугуна за счет использования отходов от дробления модификаторов, а также повысить его качество. За счет использования мелкодисперсного модификатора достигаются одинаковые механические свойства в стенках отливок разной толщины, возрастает ударная вязкость чугунов при низких температурах, что важно при производстве отливок для автомобилей, работающих в условиях низких температур.
Заявленный способ наиболее эффективен при использовании ковшей более 500 кг, так как с уменьшением емкости ковша уменьшается остаток чугуна в нем, который быстрей затвердевает. Кроме того, при небольшой порции чугуна модификатор не внедряется в расплав, а остается на его поверхности.
Изобретение относится к литейному производству, в частности к внепечной обработке жидкого чугуна. Цель изобретения - снижение себестоимости отливок, повышение их качества за счет улучшения однородности структуры в стенках разной толщины от 20 до 50 мм, повышение ударной вязкости чугуна при низких температурах достигается применением магнийсодержащей лигатуры фракцией 0,01-1,5 мм и остатка жидкого металла в ковше, равного 1,5-3,0% от металлоемкости ковша, 6 табл.