Способ получения чугуна

(57) Использование: получени кого чугуна, преимущественн тормозных колодок. Сущность выпуск расплава в ковш осуще держанием фосфора 3-4%, с вводят в ковш перед выпуско плава в количестве, обеспечи учение в чугуне остаточного содержания РЗМ и магния 0,0 . соотношении 1:(1-2), а графит личестве 10-15% от массы сфе при этом расплав сначала о графитизатором, а потом сфер 1 табл едовательский н, Ю.П.Ситчиельски(Лперегрев расплава, ввод сфероидизаторов и графитиэаторов в ковш при выпуске в него расплава, введение в расплав перед выпуском из печи легирующих аустенитобразующих элементов, а при выпуске в ковш перед ф вводом сфероидизаторов расплав раскисля- с, ют силикокальцием 0,5-1,5% от веса метал- фла и алюминием 1 0 1 5 от суммы ф содержания хрома имолибдена в чугуне, при этом расплав ремодифицируют первы- у ми РЗМ.Данный способ не обеспечивает получе- О ние отливок с высокой износостойкостью при работе в тяжелых условиях нагружения из-за низкого сопротивления чугуна процес- (Д сам схватывания при трении, что ухудшает их эксплуатационные свойства.Целью изобретения является повышение коэффициента трения и износостойкости. Поставленная цель достигается тем, что известном способе, включающем расплав ение шихтовых материалов, содержащих ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССМ 1323227, кл, В 22 О 27/04, 1985Авторское свидетельство СССМ 865917, кл. С 21 С 1/00, 1978,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУН Изобретение относится к металлургии чугуна, в частности к способам изготовления отливок из износостойкого чугуна с шаровидным графитом, работающих в условиях трения, а именно для тормозных колодок.Известен способ получения отливок,лючающий выплавку высокохромистого гуна с содержанием углерода 4,5-5,5% и о охлаждения со скоростью 1000-1400"С. Однако наличие в структуре данного чугуна повышенного количества карбидной фазы способствует резкому уменьшению коэффициента трения отливок, в результате чего они не могут быть использованы в фрикционных узлах, в частности, при изготовлении тормозн ых колодок.Наиболее близким к заявляемому по . технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления отливок из чугуна с шаровидным графитом, включающий расплавление шихтовых материалов, содержащих 0,005-0,05% фосфора,е износостойо для отливок изобретения; ствляют с софероидизатор м в него расвающем полсуммарного 4-01% при их изатор - в короидизатора; брабаты вают оидизатором.фосфор, перегоев расплава, выпуск его в ковш, ввод сфероидизаторов и графитизаторов в ковш при выпуске в него расплава и заливку форм, расплавление шихтовых материалов осуществляют с содержанием фосфора 3-4 о , а модифицирование графитизирующей добавкой производят перед вводом сфероидизирующей добавки в количестве 10-15 от массы последней, количество которой выбирают для получения в чугуне остаточного суммарного содержания РЗМ и магния 0,04-0,1 опри их отношении 1;(1-2).Основными эксплуатационными свойствами при работе тормозных колодок являются повышенные фрикционные свойства (коэффициент трения) и повышенный срок службы (износостойкость), Экспериментально установлено, что введение в чугун фосфора способствует повышению его износастойкости и коэффициента трения, При этом с увеличением содержания фосфора свыше 3-4 офрикционные свойства практически не изменяются, а износостойкость чугуна снижается. В то же время проведенные исследования особенностей модифицирования высокофосфористого чугуна показали, что при наличии в расплаве более 1,2 офосфора он оказывает сильное деглобуляризующее действие на форму графита при сфероидизирующем модифицировании, В этом случае получить правильную шаровидную форму графита в чугуне эа счет увеличения количества вводимого сфероидизирующего модификатора на основе ферросилиция с магнием не удается. Данная цель может быть достигнута при обработке высокофосфористого расплава комплексным модификатором, содержащим наряду с магнием редкоземельнь 1 е элементы и обеспечивающем получение в чугуне заявляемого соотношения и суммарного содержания данных элементов. Как показали экспериментальные исследования, при суммарном содержании в чугуне РЗЭ и магния в предлагаемых пределах 0,04-0,1% и их соотношении 1:1-2) обеспечивается получение и ра вильной шаро видной формы графита.При остаточном содеркании РЗЭ и большем содержании магния его влияние на кристаллизацию расплава способствует тому, что графит выделяется в шаровидной разорванной форме, а при соотношении РЗЭ к магнию менее 1:2 графит выделяется в нитевидной форме. В обоих случаях происходит снижение износостойкости чугуна и эксплуатационных свойств отливок при трении, При снижении остаточного содержания магния и РЗЭ в сумме менее 0,04% графит выделяется в гнездообразной форме, что резко снижает износостойкость чугуна, а при их содержании более 0,1 опроисходит выделение структурно-свободного цементита, что резко снижает фрикционные 5 свойства из-за уменьшения коэффициентатрения, В ходе проведенных исследований было отмечено, что форма графита и полностью перлитная металлическая основа в чугуне достигается при обработке расплава 10 графитизирующей присадкой перед сфероидизирующей. При этом наиболее стабильные результаты по форме графита в металлической основе получены при введении графитизирующей присадки в количест ве 10-15% от массы сфероидизирующей. Вэтом случае обеспечиваются наиболее высокие эксплуатационные свойства отливок при трении. Введение графитизирующей присадки в количестве ниже нижнего преде ла снижает эффективность последующегосфероидизирующего модифицирования, что ухудшает форму графита и снижает эксплуатационные свойства отливок при трении. Введение графитизирующей присадки 25 в количестве более 15 от массы сфероидизирующей присадки способствует выделению в структуре чугуна свободного феррита и ухудшает степень сфероидизации графита, что снижает износостойкость.30 Сопоставительный анализ заявляемоготехнического решения с прототипом показал, что данный способ отличается от известного тем, что расплавление шихтовых материалов осуществляется с содержанием 35 фосфора 3-4%, а модифицирование графитизирующей добавкой производят перед сфероидизирующей добавкой в количестве 10-15 оот массы последней, количество которой выбирают для получения в чугуне 40 остаточного суммарного содержания РЗМи магния 0,04-0,1 при их отношении 1;(1-2), Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".45 В процессе исследования заявляемоготехнического решения по научно-технической и патентной литературе отмечено, что использование способа получения высоко- прочного чугуна путем последовательного и 50 сфероидизирующего модифицирования вопределенном соотношении известно. Однако при указанном способе не обеспечивается получения правильной шаровидной формы графита и повышения износостойко сти в области механохимического износапри использовании высокофтористого расплава, что достигается.при использовании предлагаемого способа изготовления отливок, Следовательно, заявляемый признак проявляет новое, ранее неизвестное свой1774956 Коэффициент трении Весовой нанос. гСуммарное коп-во в чугуне (мас. 1)РЭМ+М 9 Графитиэир. добавки от массы сфе- роидиэирующей,Со е жанне в ч не, мас в пп РЭМ 0,15 043 0.46 о,зв 0,29 0,35 0,057 0.032 0,035 0.046 О,О 44 0,043 1:2 1:2 1:1 1:2 1:2 1:4 0,12 0,06 О,1 О о.оз 0.12 0,10 2001 О159615 0,04 о,ог О,О 5 О,О 1 О,О 4 о,ог о,ов О,О 4 О,О 5 0,02 О,О 8 0.08 0,05з42,94,13 Прототипг з 4 5 6 Составитель С.КочевыхТехред М.Моргентал Корректор Н.Бучок Редактор Заказ 3943 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская нэб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101 ство. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия",Пр и м е р. Предлагаемый способ изготовления отливок реализован следующим 5образом. Плавку вели в 6-дуговой печи, Чугун имел в исходном состоянии следующийхимический состав, мас.: 3,0-3,1 С; 1;3-1,5ст 1; 0,4-0,6 Мп; 2,5-3,0 Р; 0,03 Я, Данный чугунперегревался до 1470-1510 С, После выдержки расплава в течение 10 мин он переливался в 1,5-тонный ковш, на дно которогопомещались графитизирующие присадки, азатем после перемешивания сливался в разливочный 1,5-тонный ковш, на дно которого 15помещалась сфероидиэирующая присадкав виде модификатора, содержащего 50-55;31; 4-5% Мд; 1-4 Я, РЗМ; 0,5-1,0 Са; Ре остальное. Сфероидиэирующий модификаторвводили в количестве 15-37,5 кг, а количество графитиэирующей присадки находилосьв пределах 9-16 о от количества сфероидизирующей присадки,Для оценки эксплуатационной стойкости отливок в лабораторных условиях измерялась величина износа образцов наустановке СМЦпри трении в течение 30мин, при давлении в трущейся системе 6МПа. Форма графита в изученных чугунахопределялась при металлографическом 30анализе с использованием микроскопа.Результаты металлографического анализа показали, что при предлагаемом способе получения отливок обеспечиваетсястабильНое получение полностью перлитной металлической основы и графита вправильной шаровидной форме. Это обеспечивает высокие эксплуатационные свойства отливок при трении. При изменении условий способа изготовления отливок резко ухудшается фоРма графита и он выделяется либо в дообразной форме, либо в шаровидной разорванной. В этом случае наблюдается снижейие износостойкости чугуна при трении, что отмечается увеличением величины весового износа.Из представленных в таблице данных следует, что использование предлагаемого способа изготовления отливок по сравнению с прототипом позволит повысить срок службы тормозных колорск в 1,5-2 раза. Формула изобретения Способ получения чугуна, преимущественно для отливок тормозных колодок, включающий расплавление шихтовых материалов, содержащих фосфор, перегрев расплава, выпуск его в ковш. обработку расплава при выпуске в ковш сфероидизаторами, содержащими магний и РЗМ, и графитизаторами и заливку в формы, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения коэффициента трения и иэносостойкости, сфероидизаторы вводят в ковш перед выпуском в него расплава в количестве, обеспечивающем получение в чугуне остаточного суммарного содержания РЗМ и магния 0,04- 0,1 о 1 э пРи их саотношении 1:(1-2), а гРэфитизатор - в количестве 10-15 от массы сфероидизаторов при этом расплав выпускают с содержанием фосфора 3-4%, а обработку расплава графити затором осуществляют перед обработкой сфероидизатором,