Способ получения чугуна с шаровидным графитом

(11) 587872 Союз Соеетскнх Соцналнстнческнх Респубввнк(5.1) М, Кл, С 21 С 1/10 Гооударстввнный номнтвт Соввта Инннотроа СССР а делам нзобрвтвннй н открытнй(45) Дата опубликования описаиия 15.01.78(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА С ШАРОВИДНЫМГРАФИТОМ Изобретение относится к способу получения сфероидального графита в чугуне с высокой ковкостью после литья и повышенными механическими свойствами,Известен способ получения чугуну с 1 паро- вндиц м графитом, в ключа ющий распла вленне чугуна с чешуйчатым графитом, последующую обработку расплава щелочноземельными и редкоземельными металлами, а затем заливку в форму (1 .Добавление сфероидизирующих сплавов, в 10 особенности тех, которые солержат магний, сопровождаются испаряющим пиротехническим воздействием, которое врелно с точки зрения экологии н которое вследствие испарения труд. но дль количественного контроля.С целью устранения этих недостатков и 1 повышения однородности отливки и увеличения на 50 - 150% величины отбела редкоземельные металлы О, - 1,20 й от веса расплава предложено вводить в расплав в плавильной емкости, а щелочноземельные металлы 0,01 - 1,Оой от веса расплава - в форму перед заливкой расплава.Изобретение основывается на том, что маг. нии ие должен добавляться в полностью однородной форме в литниковую систему изложницы, и что вредное влияние неолнородиого рас. пределения магния может быть устранено за Щ счет тщательной прелваритсльной обработки расплавленного металла в ковше перед литьем его в изложницу, содержащую силан магния. Это должно быть проведено таким образом, чтобы избежать применения пиротехники и из. бежать разрушений во время обычно используемого литья металла в излбжницу, и таким образом, чтобы достигнуть олноролных хороших результатов в отливке.Имеются три основные стадии при производстве. сфероидальных отливок:1. расплавление загрузки и десульфудиза. ция металла. 2. Добавление выбранйыагентов, обеспечиваюцнх сфероидизацию с низким коэффициентом пиротехники и высоким сопротивлением к металлу в ковше.3. Литье отливки в изложницу, солержащую литниковую систему, в которой находится сплав магния с кремнием.Каждая из этих стадий является необходимой частью изобретения, но каждая из них сама по себе является малозначащей. Только когда каждая из стадий проведена соответству. ющнм образом и стадии совмещены в один процесс, то в результате получится. излелие согласно изобретению.11 ервая стадия предложенного способавключает расплавление основного чугуна обыч.ного химического производства лля получениясфероидального чугуна и имекпиего низкое со.держание серы. Такой чугун включает углеродв диапазоне от 3,30 ло 4,00%, содержаниекремния от ,0 до 3,0"/о, содержание магния от0,20 до 1,00/о, содержание фосфора от 0,02 до0,10% и содержание серы от 0,005 до ,06%.Химические вещества, выходящие за рамкиуказанных пределов, также могут быть использованы для определенных целей, В качествесплавов для определенных целей могут бытьиспользованы такие, как никелевые, молибденовые или медные.Важной особенностью является то, что железо относительно углерода и кремния должнобыть вблизи эвтектического состава, имея эквивалентное содержание углерода, нахолящееся влиапазоне от примерно 4,0 ло 4,6 О/о. Это можетрассматриваться ка обычная практика лляполучения сфероидального чугуна. Плавлениеможет проводиться в любой печи, напримерв электрической, в вагранке или отражатель.ной печи, которые могут быть кислотными илиосновными в соответствии с применением, Содержание серы должно быть преимущественнонизким, исходя из соображений экономии ичистоты металла, но допустимо присутствие начального содержания .серьг в зависимости оттого, проводится или нет десульфурация внешними срелствами, такими, как использованиесодовой золы или карбила кальция.11 а второй стадии, гле добавляется сфероидизирующий агент, содержание серы уменьшается ло величины меньцей, чем О,2%, поэтому обычно первое иониженйе солержания серыосуществляется другими, менее дорогими спо.собами. 11 редпочтнтельш, чтобы содержаниесеры было меньше, чем 0.025 О/о и даже меньше,чем 0,015% перед проведением второй стадииописываемого способа,Для уменьшения содержания серь ло такойвеличины по преллагаемому способу используют. карбид кальция в качестве десульфурирующего агента и пористой пробки как средствадля псрсмешнвация металла. Этот процесс хорошо известен.Вторая стадия процесса является критической, потому что было обнаружено, что нигде она не проволится успешно, достигаетсяпредварительная обработка металла, котораяустраняет неэффективное сфероилнзировацие влитциковой системе в изложнице. Способ фактически имеет условия для обработки металла вковше, при которых процесс сфероцлизации визложнипе становится менее критичным, а ко.нечный продукт. является отливкой с более равномерными сфероилами.Вторая стадия включает лобавление агента,состоящего из редкоземельных элементов, аименно церия, и щелочноземельных элементов,а именно кальция, к металлу в ковше, так чтоизменяется величина отбеливания металла довеличины, зависящей от начальной величиныотбеливании ванны; Оца направлена на опрелеленцое увеличение этой величины отбеливания.. Для этого имеются две причины. Первая состоит в том, что кальций и цсрий не увеличивают величину отбеливания до тех пор, пока они, во первых, эффективно ие нейтрализуют содер.жанне серы. Когда сера нейтрализована, кальций и церий начинакт образовывать метастабильные карбиды в сплаве, таким образом уве 5 личивая величину отбеливания. Поскольку величина отбеливания может быть легко и быстро измерена, то достигается весьма эффектив.ный контроль процесса на стадии предвари.тельной обработки металла для последующей сфероилизацци. Это является существенной 10особен ностью процесса изобретения.Было обнаружено, что наиболее общий способ ввелеция кальция и церия в металл состоит в использовании смеси силипила кальция и фторида перия или смеси карбида кальции и фторида перин. В некоторых случаях можно также добавлять небольшие количества магния на этой стадии, но это не является существенной частью процесса, такого как добавление перия, которое лает весьма определенное увеличение величины отбеливания.20 Кальций и церий лобавляются к ванне навторой стадии до того, как величина отбеливания увеличится по крайней мере на 50%; но желательно нс более, чсм ца 50%. Выражаяс в терминах действительных величин отбеливг ния, это полразумевает, что отГеливацие увели чивается от диапазона /32 ло 8/32 ло величины, находяпейся между 1,5/32 и 24/32. Важная особенность состоит в том, что величина отбеливания увеличивается вьние той, которая была перел добав.пением кальция и перия.Типичная смесь, используемая для второйстадии изобретения, содержит 80% силицида кальция и 20"/о фторила редких земель (церий).Количество, которое способно увеличить величину отбеливания до нужного уровню, находится в диапазоне от 1/8 до. 1/8 О/о, а более 35 об ь ч ц о - п р и м е р ц о 3/4/о в зависимости от содержания серы в ванне. Другие соотношения кальция и церия также лопустимы, но оци являктся следствием определенных применений и экономических соображений. Важной особенностью второй стадии процесса является введе ние достаточцых количеств кальция и церия врасплав лля того, цтобы достичь заметное увеличение величины отбеливания металла. Когда это осучпествлсцо, металл предварительно подготовлен Лля проведения окончательной стадии, 45.на которой осхчпествляется полная сфероилизация в литциковой системе изложницы, Из лругих редкоземельных металлов, которые могут быть использованы, можно указать на неодим, а другим щелочноземельным материаломможез быть барий.Третья сталия изобретения включает литьеметалла со второй сталин в изложницу, которая солержит магнцевокремнцсвый сплав в определенньм образом изготовленной литниковой системе. Металл протекает нал сплавом и растворяет его на своем пути в той части изложци цы, которая содержит саму отли вку. Растворенный сплав приводит в результате к образованию полностью сферопитной структуры, отличающейся большим числом небольших совершенно оформленных сфероилов в основной ферритной матрице, которая полностью свободна от твердых и крупных карбидов, Как уже было