Способ модифицирования чугуна

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ -836118К АВТОИЖОМУ СВИ ОЗЛЬСТВУ Ф(22) Заявлено 280879 (21) 2811734/22-02 р 1)м, к.,з С 21 С 1/08 с присоединением заявки ЙУГосударственный комитет СССР по деаам изобретений и открытий(53) УДК 621.745, .3(088.8) Дата опубликования описания 0706 В 1. (71) Звявител СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУН зобретение относи ронзводству н мож в литейных цехах тливок из серогои и очностными ся к лите т найти п ри произв угуна с и арактерис ене роси мерьние п одстве о ч овышенным Р х тикмн ефНаиболее распространенными модификаторами серого чугуна с пластинчатым графитом являются фер лиций фС"75 к силикокальций.Первый очень легко усваивается металлом и применение размолотых его добавок в количестве до 0,5 не представляет особых трудностей. Использование силикокальция требует для полного растворения более высоких температур жидкого чугуна и поэтому ограничивается литейными цехами, имеющими электроплавку чугуна или дуплекс-процесс.20Общим недостатком известных способов модифицирОвания чугуна ферросилицием, силикокальцием, а также редкоземельным модификатором или их комплексами является резкое ослабление или даже полное отсутствие модифицирующего эффекта при попытках модифицировать машиностроительные чугуны с повышенным содержанием креьт. ния,Ф Известен способ, заключающийся в обработке жидкого доменного чугуна жидкой сталью, содержащей 0,15 С в количестве 7-15. Время обработки металла во встряхнвакщем ковше 20 мин, затем в ковш добавляют 7 кг Ге 51 и 1,5 кг ГеМп из расчета на 1 т расплава 1Добавление такого количества ста; ли в доменный чугун неизбежно приводит к существенному изменению химического состава металла, т,е. к появлению новой, отличной от исходного чугуна композиции. При этом резко уменьшается количество углерода и кремни", указанное решение имеет целью устранить спель графита в доменном чугуне и сделать его пригодным,для изготовления машиностроительных отливок непосредственно после выпуска иэ доменной печи и обработки, исключив разливку чугуна в чушки н повторный переплав. Сама продолжительность обработки (20 мин) предполагает отсутствие какого-либо модифицнрукщего эффекта, а именно целью возможно более полно и равно но перемешать расплавы и выровнят их состав. Назначение известного способаустранить повторный первплав чушкового чугуна со стальным ломом для получения машиностроительного чугуна и получить машиностроительный чугун, добавив к доменному чугуну 15 жидкой стальной шихты (обычные нормы стали 5-15). 5Цель изобретения состоит в разработке способа модифицирования, позволяющего стабильно повысить механические свойства машиностроительных серых чугунов, в том числе чугунов с повышенным содержанием кремния.Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в исходный жидкий чугун непосредственно перед разливкой вводят 1,5- 5 вес. модифицирующего расплава на железной основе, содержащего марганца 6-15 и кремния 5-12.При такой способе модифицирования во всем объеме металла возникает множество микроскопически неоднород ных по содержанию кремния и марганца зон, плотность которых превышает все возможные значения полученные при введении твердых добавок.Искусственное создание большого 25 количества обогащенных кремнием и марганцем центров, неизбежно приводит к резкому изменению химического потенциала углерода в этих местах, При этом известно, что чарга- ЗО нец резко, практически сильнее других элементов, уменьшает химический потенциал углерода, а кремний также резко его увеличивает. Таким образом, в расплаве будет создано множество ликвационных эон со значительным градиентом химического потенциала углерода и минимальным шагом ликвации. Известно также, что графитизация желеэоуглеродистых сплавов протекает под действием 4 О так называемой восходящей диффузии углерода, т.е. направленной против градиента концентраций в зону со 100-ным содержанием углерода (рост графитйого включения . Движущей си лой процесса является градиент химического потенциала углерода и поэтому диффузия атомов углерода в расплаве будет протекать в направлении уменьшения градиента химическо го потенциала, а так как плотность таких микронеоднородностей после введения жидкого модификатора будет весьма высокой, выделения первичного графита будут малых размеров и 55 равномерно распределены по всему объему. Это в полной мере относится и к созданию микронеоднородностей по кремнию и марганцу в аустените, что при превращении приводит к формированию наиболее дисперсного эвтек тоида; прочностные характеристики ко торого будут более высокими.Таким образом, добавленйе 1,5-5 жидкого сплава в чугун вызывает мо дйфицирование структуры и свойств металла.Модифицирование чугуна по данному способу осуществляют следующим образом.В отдельном плавильном агрегате,например индукционной тигельной печи, расплавляют модификатор, содержащий, : Ип 6-15, 51 5-12, железо остальное. Примеси углерода и хрома не лимитируются.В качестве шихты можно использовать лом Би возврат стали Г 13 Л.В заполненный чугуном заливочный ковш добавляют жидкий модификатор при температуре 1450-1500 оС в количестве 1,5-5,0 в зависимости от требуемых механических свойств чугуна.Более прочный металл получается при большей добавке модификатора.Модифицированный чугун разливают в Формы в возможно более короткое время, но не позднее, чем через 5 мин после модифицирования.П р и и е р 1. Исходный чугун, содержащий,.: С 3,5, 5 2,31, Ип О,85, Сг 0,115, 5 0,025, модифицировали по предлагаемому способу модиФикатором на основе железа, содержащим, : Ип 8,37, 5 6,04, С 1,2, Сг 1,28. Для сравнения указанный исходный чугун также модифицировали молотым ферросилицием Сц 75. Результаты испытаний полученных сплавов приведены в табл. 1. таблица 1 Вариант сплава б ммНВ Исходный чугун 31,0 2,8 179 Исходный чугун0,45 Сц 75 молотого 27,0 3,0 156 Исходный чугун +2 жидкого модификатора 41,0 3,0 217 Исходный чугун+4 жидкого модификатора 48,5 2,8 241 П р и м е р 2. Исходный чугун,содержащий,: С 3,65, 5 2,58,Ип 0,92, Сг 0,16, 5 остальное, модифицировали по предложенному способу модификатором на основе железа,содержащим,%: Ип 7,76, 5 6,8, С 1,48,Сг 1,1. Результаты испытаний полученных чугунов приведены в табл. 2.Металлографические исследованиячугунов, полученных описанным способом модифицироваиия, показали, чтоих упрочнение происходит в основном.за счет изменения дисперсности эвтектоида и устранения структурносвободного феррита.+4 жидкого модификатора 43,3 3,7 217 Составитель А. КондратьевТехред Г. Маточка Корректор С. Иекмар Редактор С, Титова Заказ 2835/11 Тираж 618 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, Ул. Проектная, 4 а иьВариант сплава 6 Г, мм НВ Лабораторные исследования показали, что описываемый способ модифицирования обеспечивает стабильное повышение прочностных характеристик серых чугунов, в том числе и в высококремнистых композициях, попытка модифицировать которые известными способами не приносит положительных результатов. Особенностью способа является также то, что, несмотря на резкое повышение механических свойств модифицированного чугуна,например с СЧ 12-28 до СЧ 28-48,величнна отбела не возрастает и сохраняется хорошая обрабатываемость,хотя твердость повыаается. Ожидаемыйзкономический эффект.- 500-600 тыс.руб.5 Способ модифицирования чугуна, заключающийся в обработке жидкого металла модифицирующим расплавом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью стабильного повышения прочностных свойств серых чугунов, в том числе чугунов с повышенным содержанием кремния, в исходный жидкий металл непосредственно перед разливкой вводят 1,5-5,0 вес.З модифицирующего расплава на железной основе, содержащего марганца 6-15 В и кремния 5-12. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. 1. Патент Японии Р 21095,кл. 11 В 1. опублик. 1971 (прототип),