Способ получения высокопрочного чугуна

)5 ЕНИЯ Способ осуществзом. следующим обра теиному бам сфеия жиджениеизация оя перату, аналоАЦП) 4, К 55) 5, пере- йомина- опривод ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР С) ИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательскийинститут литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного производства(56) Авторское свидетельство СССРМ 1285007, кл. С 21 С 1/00, 1987,Авторское свидетельство СССРЬЬ 1627562, кл. С 21 С 1/00,1988.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА(57) Изобретение относится к литейномупроизводству и может найти применение втехнологии ковшового сфероидизирующего Изобретение относится к ли производству, в частности к спосо роидизирующего модифицирован кого чугуна для получения ВЧШГ,Целью изобретения является с расхода модификатора и стаби свойств чугуна в отливках.На чертеже изображена схема ющая предлагаемый способ.Схема включает датчики тем ры 1 и термоЭДС 2, коммутатор 3 го-цифровой преобразователь ( микропроцессор (ИП КРБ 80 И программированное постоянно-за ющее устройство (ППЗУ) 6 и серв (алектромагнитный клапан)7. 5 Ц 1696480 А 1 модифицирования чугуна, выплавляемого в индукционных печах дуплекс-процессом и в вагранках для машиностроительных отливокЦелью изобретения является снижение расхода модификатора и стабилизация свойств чугуна в отливках. Способ получения аысокопрочного чугуна включает импульсый ввод сфероидизирующего модификатора с расходом 50 - 140=,ь с непрерывным измерением активности кислорода в расплаве. Интервал между импульсами составляет 5 - 10 с. Импульсный ввод осуществляют с убывающей продолжительностью импульса, определяемой по формуле Т= =10п)(аоп - аок), где гЪ - продолжительность и-го импульса, с; аоп - активность кислорода перед и-м импульсом, мас,; аок - конечная активность кислорода, мас,; и - порядковый номер импульса; е - масса металла в ковше, т,1 ил., 1 табл,Ф После заполнения ковша жидким металлом устанавливается устройство для подачи модификатора по известному способу. Затем производится замер температуры и тер- моЭДС жидкого чугуна датчиками 1 и 2, Сигналы с датчиков 1 и 2 поступают на коммутатор 3, а затем через АЦП 4 - на микропроцессор 5. Производится расчет значений активности кислорода и продолжительности импульса и подача сигнала на сервопривод 7 для включения подачи модификатора в расплав.По окончании импульсной подачи модификатора через 5-10 с производится расчет40 50 текущего значения активности кислородааоп, сравнение его с конечным значениемаок и определяется продолжительностьследующего импульса. При этом, продолжительность импульса то не может быть менее0,5 с иэ-эа инерционности системы управления и датчиков.Продолжительность импульсов определяют по формулеЗо= 10 т(аоп аок6с учетом достижения активности кислородааок, при которой степень сфероидиэацииграфита (ССГ) 95%.Активность кислорода перед первымимпульсом при 1 исходного чугуна 1425"Саоисх = 5 0 10 мас.%. По достижении аок==1,0 10 мас.% ССГ равно 95%.Расчет продолжительности импульсовдля сфероидизирующего модифицированиячугуна в ковше вместимостью 1 т:ц 1 =40 с;после первого импульса ао 1 составляет2 10 4 мас.%,тг =10 с;после второго импульса аюг= 1,510 мас,%,тэ=5 с;после третьего импульса аюз = 1,2 10-4мас.%,к =2 с;после четвертого импульса ао 4 = 1,1 "10мас,%,т 6 =1 с;после пятого импульса аюБ = 1,02 10 мас.%Ъ 6 =0,2 С.Учитывая, что при ю(0,5 с импульсанет и происходит непрерывная подача модификатора, минимальное время импульсаможет быть г 6 = 0,5 с.После шестого импульса аю 6 = 10мас.%, что свидетельствует о полной сфероидизации графита в чугуне,Аналогично рассчитываешься продолжительность импульсов для модифицированиячугуна в ковшах 3 и 5 т.Проверку предлагаемого способа модифицирования высокопрочного чугуна проводят при получении ВЧ Ш Г марки ВЧ 50 - 2.При проверке способа модифицироввния чугун исходного химического состава,мас.%: С 3,4 - 3,6, Я 1,9 - 2,3; Мп 0,4 - 0,6; Я0,05-0,07, выплавляют в индукционной ти-.гельной печи ИЧТ.В качестве модификатора используютлигатуру ЖКМКЗ (Я 40-50%, М 9 9 - 12%; Са6 - 12%; РЗМ 2 - 3%) в количестве 1,4 - 1,6% отмассы обрабатываемого расплава. Размерчастиц модификатора составляет: для ковшей 1 и 3 т - менее 5 мм, а для ковшей 5 т -менее 10 мм. 5 10 15 20 25 30 В зависимости от емкости ковшей продолжительность первого импульса находится в пределах 40-200 с, продолжительность последнего 0,5-1,0 с, интервал между импульсами 4-11 с, расход импульсной подачи 50-140 г/с, общее время модифицирования 1-12 мин. Конкретные режимы приведены в таблице.Проведено также сфероидизирующее модифицирование чугуна по известному способу в ковшах вместимостью 1,3 и 5 т с продолжительностью импульса, равной интервалу между импульсами.Для оценки структуры и механических свойств ВЧШГ, а также их однородности в различных сечениях заливают клиновидные пробы типов, П 1 и 1 Ч с базовой толщиной соответственно 25, 50 и 75 мм, из которых вырезают образцы для механических испытаний по стандарту, тип Чф 10 мм и базой 100 мм; С каждого опыта изготавливают 5 образцов,Результаты исследования предлагаемого способа получения высокопрочного чугуна приведены в таблице.Из приведенных в таблице данных следует, что при вводе сфероидизирующего модификатора в расплав в соответствии с предлагае" ыми режимами способа (опыты 3, 4, 8, 9, 13 и 14) достигается высокая ССГ (95%) высокопрочного чугуна и, как следствие, высокая однородность свойств в различных сечениях (раэброс прочности чугуна по сечениям проб 25 - 75 мм составляет 2540 МПа) для отливок, полученных иэ ковшей вместимостью от 1 до 5 т, а в известном способе такой уровень свойств достигают только для отливок, полученных из ковша вместимостью 1 т. Кроме того, предлагаемый способ по сравнению с известным снижает расход модификатора на 6,6% в результате снижения общего времени модифицирования, установленного при непрерывном контроле активности кислорода и расчете продолжительности импульса по формуле, При этом, для достижения требуемой ССГ высокопрочного чугуна необходимо, чтобы значения активности кислорода находились в пределах (1,06-1,1) 10 При выходе эа предлагаемые граничные значения интервала между импульсами наблюдается уменьшение ССГ в чугуне, снижение уровня и однородности прочности ВЧШ Г в отливках (опыты 2, 6, 7, 10, 12 и 15) и увеличивается . расход модификатора (опыты 5, 10 и 15). Это объясняется следующим.Снижение интерэала между импульсами до 4 с (опыты 2, 7 и 12) приводит к неравномерному и неполному растворению и1696480 интенсивному шлакованию частиц модификатора и, как следствие, уменьшению ССГв, чугуне и снижению уровня и однородности прочности ВЧШГ в отливках.Увеличение интервала между импульсами до 11 с (опыты 5, 10 и 15) приводит к увеличению общего времени модифицирования в 1,2-1,6 раза и частичной потере модифицирующего действия первых импульсов за счет окисления частиц модификатора, что также приводит к снижению ССГ в чугуне и понижению уровня прочности,Таким образом, предлагаемый способ получения высокопрочного чугуна обеспечивает снижение расхода модификатора и стабилизацию свойств чугуна в отливках.Формула изобретения Способ получения высокопрочного чугуна, включающий импульсный ввод сфероидиэирующего модификатора с расходом Опмт Конт ролнруенме показатати Обаийраскоднаднрикето ра,о Обцее врем иадиамции ранения,мин Облавкази.цество уит,с Рккодимпульсной па. Онести Остатоцное сорелле.ние латник, 2 дцтмвностьислацлодза1 О,мас.г б,пда,нз мрабтолмной, ми т,г ганпеаатура мдизто цу туа, С Пар- ПоследЗмй ннй импульсов,инл,мазза,тдамимарианкатара,т/с 15 50 75 Перед После 1-м м- ноднлупь. Отцироеанмл аья аьц 1 1 1 1 1 5,3 1,11 ,е 1,09 4,9 1 вав 5,1 1,07 5,3 132 1360 370 1380 395 1)бо 1430 1425 1410 425 1430 490 95зве во490 95 510 95 366 75 520 510 ЬВО 440 530 515 535 52 ЬЗВ Ьо 1,5 0,0381.5 Оеез1,4 0,04514 ООЬ1,б 0,025 1,0 300 10,04,0 6 1 35,0 5 1,2100 5 15110 6 19 50 1,О 50 40,0 50 40,0 50 40,0 50 40,0 1,О 0,5 о, о, о4,9 1 М 5,1 1,08 Ь,В 1.06 525 1 М 4,9 1 1,36 1,О 0,6 0,6 0,6 0,6 3 Е 1385 1390 390 1350 37 В Во 420375 75 1425500 95 1420510 95 ЬЗО395 75 1420 490 440ЬВ ЬЬО 532 516 540 520 450 420 о,огв 0,029 О.езв 0,039 0,024 1,51,4 1,4 1,6 10 )16 10 5 ЬО 18 40 5,0 15 3,6 10,0 15 4,8 11,О 18 б,е 95 1,0 50. 120,0 50 120,0 50 120,0 3 3 3 3 3 5.3 1, 09 51 1 о 7 5,0 1,06 Ь,б 1,10 5,25 1.31 1 Збо 1395 1395 1385 13 ба 360 70 1430370 75 1425495 95 425500 95 1420385 Ва 14)о 44 ЬОВ445 ЬО525 510530 510460 425 о,ог о,ог о,о 37 о,оз 9 о,ог 11,86,8 6,1 1 о,г 1,5 1,5 1,б 1,О 357 Ь,О ЗО 5,0 25 10,0 25 11,О ЗО 1,О 1,О 1,О 1,О 1,0 140 1,О 1 ЬО 200,0 140 гоо,о 140 200,0 140 гоо,о 5 5 5 5 5 Составитель А. Щербаков едактор И, Дербак Техред М.Моргентал Корректор М, Кучеряваяаэ 4277 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, 7 К, Раушская наб., 4/5 Произво но-издательский комбинат ИПатент", г, Ужгород, ул.Гагарин 1 (нз вест. нмд) 2 3 5 6 (ма- кетнмд 7 в 9 10 11 (про. тотнл) 12 13 1 Ь 15 50-140 г/с, непрерывное измерение активности кислорода в расплаве, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения расхода модификатора и стабилизации 5 свойств чугуна в отливках, импульсный вводосуществляют с убывающей продолжительностью импульса, определяемой по формулет;1 0;. в(аол - аок),57 10где т - продолжительность и-го импуль-.са,с;аоп - активность кислорода перед и-мимпульсом, ;15, ао)2, - конечная активность кислорода, ;и - порядковый номер импульса;гп - масса металла в ковше, т,а интервал между импульсами составляет5-10 с,20