Способ получения отливок из стали

О П И СА"иИИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Сфциал исти ческих Республик(51)М. Кл.2 В 22 Р 27/20 с присоединением заявки Й Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(72) Авторы ИЗОбрЕТЕИИя С,С,Затуловский, Р.К.Иванова и Б.А.Кириевский Институт проблем литья АН Украинской ССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ СТАЛИ Изобретение относится к области литейного производства и металлургии и может быть использовано при .изготовлении отливок слитков непрерывно литых заготовок иэ низколегированных сталей легированных селеном или теллуром.Известен способ получения отливок из сталей, легированных селеном (тел луром), согласно которому легирующие материалы вводят в сталь. или сплав в виде стержней, изготовленных из лигатуры, полученной на основе туго,плавких соединений этих металлов, равномерно распределенных в железе 1), Осуществление данного метода возможно только с помощью специальных приспособлений при обработке небольших ковшей емкостью до 100 кг Выдержка металла в ковше и перелив жидкого металла после легирования при заполнении формы приводят к дополнительным значительным потерям селена (теллура), требуемое качество, отливок 25 не достигается.Известен также способ получения отливок (слитков) иэ стали, легированной селеном (теллурсм, по которому эти добавки в элементарном виде(вводят в жидкий металл в форму (изложницу) в конце разливки когда уже образовалась твердая корочка (2),Недостатки данного способа заключаются в том, что ввод добавок не обеспечивает высокое усвоение и равномерное распределение легирующих добавок в объеме слитка; в затвердевшей к моменту:ввода корке концент- рация этих элементов будет неэначительна, что крайне нежелательно, так как отсутствие селена (теллура) в поверхностных слоях отливки ухудшит прокаливаемость и обрабатываемость детали, т,е. сводит к минимуму общий эффект легирования; ввод технически чистого селена (теллура) в жидкую сталь в элементарном, виде,характеризующегося высокой летучестью, приво дит к большим потерям и выделению значительного количества вредных газообразных соединений.цель изобретения - повышение степени усвоения легирующих материалов и равномерности их распределения.Для достижения этой цели легирующие материалы вводят в виде стальной дроби Фракции 0,5-2,0 мм, содержащей 3-10 селена или теллура, в количестве 1-2 бт веса отливки, при этомжидкая с 1 аль, в которую вводят легирукщие материалы, имеет температуруперегрева на 20-60 С выше температуры ликвидус.По предлагаемому способу селен(теллур) вводят в сталь н виде дроби,содержащей 3-10,селена (теллура),оепосредственно в процессе заполнения.литейной Формы. Это позволяет после"довательно и равномерно обработатьвсе объемы расплава легирукщйми добавкамй и одновременно резко сокра-тить потери селена (теллура) эьсчетввода селена (теллура) н виде легированной стальной дроби, где Ъти.элементы находятся, как обычно н ста-,ли, в виде дрочйых соединений (селенида или теллурида железа),имеюйих низ кую упругбсть пара; что способствуетснижению потерь на испарение (возгон-,ку)уменьшению вредных токсичных . ,З)вйделений. При этом в технологическомпроцессе устраняется перелив легиро-ванного расплава при заполнении Формы (изложницы, кристаллиэатора), чтотакже уменьшает потери селена (теллура) .С нижейие температуры расплава,которое имеет .место благодаря нагреву и последуюшему плавлению частицдроби объемный характер и увеличение 30скорости затвердевания расплава,обусловленные инокулирующим воздействием частиц, обеспечивают снижение по-терь и более равномерное .распределе"ние легирующих добавок по сечению ,35отливки,Известно, что чем выше температу ра расплавав момент ввода, тем ин"тенсивнееидет испарение добавок1 тем больше потери селена (теллура). 4 ОПоэтому перегрев стали должен бытьминимальным, но достаточйым для";,расплавления частиц и получения годной отливки, Если перегрев ниже 20 фС,то дробь полностью нерзсйлаЪляется(при нагреве и расплавлении 1 дробитемпература снижается на 18-20 С);.Зид 1 сая сталь переохлажцается йижетемпературы ликвидус, отливайполучаются с дефектами -" недоливы, не-"слитины, газовые раковины, При температфб стали большей 60 фС, пере 1 ревснимааФся неполностью, что приводит, к" увеличению испарения селена (теллура), снижению равномерности усвое-ния, уменьшейию.эффективности воздействия добавок.С 9 ижейие потерь селена (теллура)обесйечивается также высокой ско" ростью залйвки. Однако при удельномрасходе жидкой стали более Щ2,0 кг/смсек, вследстние малой продолжительности заполнения ФормывВЕсти дробь полностью и равномерноне удается, В этом случае требуетсяподача больших порций дроби в единицу времени, что приводит к неоднород" ности, перемерзанию литниконых каналов, браку отливок. При расходе стали меньше 1,0 кг/смсек увеличиваются потери селена (теллура) и равномерность усвоения, так как чрезмерноувеличивается продолжительность литья и уменьшается интенсивность эамешивания дроби в расплав струей стали.Более полйое и спокойное усвоение селена (телЛура) обеспечивается тем, что онй вводятся в виде гранул (частиц)сплава на основе железа, летучесть и интенсивно"ть испарения (которая примерно пропорциональна содержанию легкоиспаряющегося компонента) ,в этом случае намного ниже, чем у истого элемента. Кроме того, в стаАи селен (теллур) находится обычно в иде прочных соединений. При соде жании в дрои менее 3 селена (тел ура) невозможно ввести необходимое го количество и получить требуемое содержание (0,06-0,15) в стали П 1)и вводе 1-2 дроби, При содержании этих элементов более 10 интенсивность испарения, барботажа существенно возрастает, что приводит к увеличению потерь и снижению эффективности метода.С учетом требуемого оптимаЛьного возможно более низкого перегрева и требуемого эффекта количество дроби устанавливают в пределах 1-2, При введении менее 1 дроби эффект леги" рования не достигается, так как невозможно обеспечить нужное содержание селена (теллура) в стали. При вводе больше 2 из-эа снижения температуры расплава, повышения вязкости наблюдается Непрлное расплавление и йеравйомерное распределениечастиц,йоявленйе скоплений дроби, качествоотливок ухудшается.Размер гранул установлен в такихпределах, чтобы достигалось их полноерасплав)ение в сочетании с возможноменьшей реакционной поверхностью дляснижения окисления и испарения. Если диаметр частиц меньше 0,5 мм, то реакционная поверхность чрезмерно велика, более мелкие, пылевидные частйцы не технологичны они легко рассеиваются и теряются -все это йринодитк увеличению потерь селена (теллура) и загрязнению атмосферы цеха. Частицы более 2,б мм из-за большого размера и массы полностью не успевают расплавляться и образуют макронеоднородность н отливках,Таким образом, поставленная цель дсстигается благодарятому что, легирующие добавки ннбдят с помощью 1-2 стальной дроби, содержащей 3-10 селена (теллура), с размером частиц 0,5-2,0 мм; жидкая сталь имеет минимальный, но достаточный перегрев (20-.60 С) и заливается по возможности с большей скоростью (1,0-2,0 кг/смсех) .йие технологичности. процесса, Дляпредотвращения вредных и нежелательных явлений и потерь в связи с высокой летучестью, склонностью к коагуляции и всплыванйю, токсичностью селена (теллура) и их соединений, спо"соб обеспечивает максимально возможно низкую температуру ввода и литья,позволяет увеличить скорость заливкии затвердевания - сократить время(теллуром) сплава в жидком состоянии,получитьоднородное распределениелегирующих добавок йо сечению.Таким образом, установлено, что,предложенный способ получения слитков (отливок) из низколегированныхселеном или теллуром, сталей, достаточно технологичен, позволяет стабильно повысить усвоение селена (теллура)до 80, получить отливки более высокого качества,.без литейных дефектов,улучшить макроструктуру, повыситьФизико-химическую однородность металла, что обусловливает повышение Физико-механических свойств металла на10-20, получить отливки с низкойпрокаливаемостью и хорошей обрабатываемостью,Внедрение планируется в литейномцехе Ждановского металлургическогозавода им,Ильича, ожидаемый экономический эффект 4,7-5,0 руб . на Ъ тотливок,Формула изобретения Способ получения отливок иэ стали, . включающий заливку литейных форм жид" кой сталью и введение в н;-.е легирующих материалов на основе железа, со- держащих селен или теллур, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения степени усвоения легирующих материалов и равномерности их распределения, легирующие материалы вводят в виде стальной дроби фракции 0,5-2,0 мм, содержащей 3-10 селена :или теллура, в количестве 1-2 от ве,са отливки, при этом жидкая сталь, в которую вводят легирующие материалы, имеет температуру перегрева на 20-60 С выше температуры ликвидус. Корректор В.Синицкая 3 аказ 6040/2 Тираж 945 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобоетений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 4филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Это обеспечивает технологичность вво" да, минимум потерь на испарения, полноту усвоения и равномерность распределения аелена (теллура) .Опытно-промышленная проверка проведена в литейном цехе ОП ИПЛ АИ УССР, В индукционной печи с основной футеровкой выплавлялась сталь следующего состава, : углерода 0,56, кремния 0,27, марганца 0,34, серы 0,03, фосфора 0,036. Перед выпуском присаживалиО 0,1 титана. Раскисление проводилй алюминием в печи и окончательно в ковше из расчета получения 0,04 остаточного алюминия. Заливку деталей(заготовки диаметром 30,60, 80 мм) проводили из разливочного ковша сверху. Дробь,. содержащую 5 селена, изготавливали путем распыления расплава, содержащего селениды железа. дробь вводили из бункера с тарированным затвором, установленным над вихревой воронкой, выполненной в виде надставки. Тангенциальный подвод метал" . ла обеспечивает вращение расплава в воронке, полное усвоение добавок. Заливка производилась с удельным расходом -1 5 кг/см 2 сек при темпе(ратуре 1580 С. Вводили 1,5 стальной . дроби. Эксперименты показали, что процесс заливки и ввода селена происходит спокойно, без барботажа, вы" ЗО плесков, обильного выделения газов. Усвоение селена высокое и составило 80-90 посравнению с 30-50 при . вводе металлического селена. Было получено содержаиие остаточйого се" :З 5 лена в стали 0,07-0,1. После тер" мической обработки закалки с 820 фС ;была получена высокая твердость поверхностных закаленных слоев до 5- 10 мм от торца (НВС от 50 до 59 еди". 4 О ниц), и вязкая сердцевина (30 НВС) .Увеличение скорости кристаллизации при вводе дроби устраняет коагуляцйю и сегрегацию неметаллических включений (сульфоселенидов), измельчает . зерно. Прочность при изгибе и стрела прогиба, Ударная вязкость увеличиваются на 10-20 по сравнению с литьем по известному способуПри ,вводе по известному способу отливкидиаметром 30 мм из-эа высокой скорос,ти затвердевания пролегировать вообще не удалось, в других наблюдаласьнепролегированная корка и неравномерное содержание селена (теллура) .Преимуществом способа является то, что он позволяет реализовать процесс литья с учетом физико-химических свойств селена (теллура) и достижеСоставительРедактор Л.Веселовская Техред А .Дем Источники;информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 235062, кл. С 21 С 7/00, 1967.2. Патент Франции Р 2032464,кл.С 21 с 7/00, 1970,Р,Ивановаьянова