Способ получения высокопрочного чугуна

) Авторыизобретен и ик, В А 7) Заявител роблем литья АН Украинско нст ВЫСОКОПРОЧ НОГО 4) СПОСОБ ПОЛУЧ ЧУГУН1Изобретение относится к области л тейного производства, в частности к и лучению высокопрочного чугуна.Известен способ получения чугуна шаровидным графитом, включающий последовательное модифицирование его ма нийсодержашими лигатурами и графитизируюшими присадками 1.Наиболее близким к изобрете ию по технической сущности и достигаемому н эффе ения чузаклюсмесью гуна счаюшийссвободн магниятным путем зом, п ую пособноврез-фза ра счет того, что учения высокоаюшем обработку 3, 1-3,4% углерода содержащим рене углеродсодердувку газами е отнести то, что приде углерода и магния следу м вво ости их усвоения расплавомпроявляется глобуляризируюшаягния, а после растворения углеявляются его модифицирующие ной с вначалроль марода и является способ получшаровидным графитом,я в обработке чугунаго углерода и чистогодувания этой смеси инаваемым под давлениметаллом 2,достаткам известного цкий, Ю. Т, Соколюк и И. Г. Раздобар свойства. При этом в реальных отливках, имеющих, как правило, разную повеличине толщину стенок, в массивныхчастях, кристаллизуюшихся последними,образуются зоны с неметаллическимичерными пятнами . Этот характерныйдефект высокопрочного чугуна вызывается не только наличием в металле окионых плен, сульфидов и других неметаллических включений, но и проходящей1 о /интенсивной ликвацией графита. Ликвацияграфита не позволяет получать отливкис высокой гидроплотностью и пластичностью,Белью изобретения является повыше 5 ние гидроплотности и пластичности ч гуна.Бель достигается за в известном способе пол , прочного чугуна, включрасплава, содержащего глобуляризуюшим магний агентом, модифицирован ; жащим реагентом, и про3 97156 под давлением, углеродсодержащий реагент в количестве 0,8-1,2% от веса чугуна вводят в расплав при сливе в ковш, металл продувают через днище ковша, в течение 3-4 мин осушенным воздухом при расходе 0,2-0,6 м на тонну чугуна и давлении, превышающем давление столба металла в ковше на величину 0,5-1,5 атм, а после ввода магнийсодержащего реагента продувку ведут до полного прекращения пироэффекта. Науглероживание расплава с помощью его перемешивания за счет продувки 1 осушенным воздухом при расходе 0,2- 0,6 м/т и давлении, большем давления столба металла в ковше, на 0,5-1,5 атм, позволяет устранить брак отливок по "черным пятнам", повысить гидроплотность отливаемых изделий, а ввод глобуляризующих компонентов в чугун за счет барботажа расплава воздухом увеличивает пластические свойства металла.Традиционное содержание углерода в ваграночном чугуне обычно находится в пределах 3,1-3,4%, выплавка же чугуна с более высоким углеродом с целью получения из него высокопрочного чугуна имеет отрицательные факторы. Дело в З 0 том, что присадка в топливную колошу вагранки до 20% электродного боя повышает содержание углерода, но при изготовлении разностенных отливок в массивных сечениях появляются зоны неметаллических включений (черные пятна), что связано с интенсивной ликвацией (флотацией) графита и резко ухудшает качество литой заготовки. Экспериментально установлено, что оптимальное содержание углерода в исходном чугуне для получения высокопрочного чугуна должно быть 3,1-3,4% с последующим его науглероживанием и модифицированием графитом до содержания углерода 3,6-3,8%,При переливе ваграночного чугуна в ковш вводят 0,8-1,2% от веса металла дробленный электродный бой, продувают металл в течение 3-4 мин через пористые элементы в дне ковша осушенным возду-. хом, при расходе 02-0,6 м /т металлаЭ 30 и давлении превышающем давление столба металла в ковше на величину 0,5- 1,5 атм. Пределы по вводу электродного боя обусловлены степенью его усвоения расплавом до конечного содержания вИ металле 3,6-3,8%. Степень усвоения электродного боя при продувке воздухом. составляет 20-30%/мин. При вводе 0 фэлектродного боя менее 0,8% его коли-чества оказывается недостаточно для обеспечения требуемой гидроплотности, а повышение количества электродного боя свыше 1,2% приводит к увеличению размеров графитовых включений, что также сопровождается снижением гидроплотности отливок.Продувка металла осушенным воздухом в течение 3-4 мин способствует барботажу расплава, растворению в нем электродного боя. Продувка жидкого чугуна воздухом оказывает модифицирующее действие на структуру чугуна. В жидком металле стабилизируется содержание кислорода за счет флотируюшего действия пузырьков воздуха, уменьшается содержание газов и неметаллических включений, Окисление кремния кислородом воздуха приводит к образованию новых центров кристаллизации, в результате чего повышается графитизируюшая способность кремния, уменьшается склок+ ность чугуна к отбелу. Продувка менее 3 мин не обеспечивает требуемого усвоения углерода расплавом, а превышение времени более 4 мин приводит к захолаживанию металла и экономически нецелесообразно.Расход воздуха в пределах 0,2-, 0,6 м /т жидкого чугуна обеспечивает3его очищение от вредных примесей и способсвует оптимальному модифицированию. При расходе воздуха менее 0,2 мЗ его влияние на свойства чугуна проявляется слабо, а превышение количества более 0,6 мспособствует повышенному угару углерода, марганца и кремния.Давление воздуха должно превышать давление столба металла в ковше на 0,5-1,5 атм. Это обеспечивает интенсивный барботаж металла без значительных газовыделений. Указанное давление достаточно хорошо для усвоения электродного боя, других присадок и способствует оп-, тимальному перемешиванию расплава. Если градиент между давлением воздуха и высотой металла в ковше менее 0,5 атм, то не удается достичь оптимальной продувки и растворение присадок происходит неэффективно, а превышение этого параметра более 1,5 атм не позволяет заполнять ковш.более чем на 60% его полезной высоты из-за сильного барботажа, что небезопасно в отношении охраны труда и, кроме того, нерационально в плане использования ковшевого хозяйства.После 3-4 мин продувки расплава воздухом присаживают необходимое коли560 6гуна обезвоженным сжатым воздухом через пористую футеровку дна в течение 3,5 мин при давлении, превышающем давление высоты металла в ковше на 1 атм, и расходе воздуха 0,4 м на тонну. После этого, не прекращая продувку, на зеркало металла ввели 3% от веса металла лигатуры ЖКМ, содержащей 8 , магния, 50% кремния и остальное - железо. Пироэффект закончился через 1 мин, после чего продувку прекратили, с зеркала металла сняли шлак и залили пробы на испытания. Потеря температуры при емкости ковша 0,5 т после описан- ной операции составила 60 С. Согласно известному способу в жидкий чугун того же состава вдували аргоном смесь молотого графита и магния. 2, 5-3,0 4,0-4,5 8,0-9,0 75-80 Известный 5,0-6,0 100-1 10 Предлагаемый Способ получения высокопрочного чугуна, включающий обработку расплава, содержащего 3, 1-3,4 углерода, глобуляризируюшим магнийсодержащим реагентом,50 модифицирование углеродсодержашим ,реагентом и продувку газамй под давлеВНИИПИ Заказ 8810/22 Тираж 852 Подписное Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 45 971 чество магнийсодержашей лигатуры и продолжают продувку до прекращения пироэффекта. Ввод магнийсодержащих присадок обеспечивает получение высокопрочного чугуна, а продувка воздухом до прекраще-ния пироэффекта свидетельствует о полном растворении этих присадок в расплаве.Оценку эффективности использования способа получения высокопрочного чугуна 1 О по сравнению с известным способом приводили в условиях литейного цеха, опытного производства Института проблем литья АН Украинской ССР,Для этой цели расплавленный исход ный чугун состава, мас./О: С - 3,3; 51 - 1,6; Мп - 0,7; Б - 0,1; Р,07 при 1380-1400 оС науглероживали присадкой на зеркало металла боя электродов фракции 1-6 мм в количестве 1 от массы щ металла при одновременной продувке уИз данных таблицы видно, сто предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить гидроплотность отливок в 1,3 раза и пластические свойства в 2 раза.Ожидаемый экономический эффект от реализации предлагаемого способа за счет повышения гидроплотности литья в 1,3 раза и пластичности в 2 раза ориентировочно составит 100 тыс. руб, в год. Формула изобретения Результаты проведенных испытанийпредставлены в таблице,нием, б т л и ч а ю ш и й с я тем, чтое с целью повышения гидроплотности и пластичности чугуна, углеродсодержащий реагент в количестве 0,8-1,2% от веса чугуна вводят в расплав при сливе в ковш, металл продувают через днище , ковша в течение 3-4 мин осущенным воздухом при расходе 0,2-0.6 м на тонну чугуна и давлении, превышающем давление столба металла в ковше на величину 0,5-1,5 атм, а после ввода мат- нийсодержащего реагента продувку ведут ао полного прекращения пироэффекта. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР502946, кл. С 21 С 1/10, 1971. 2. Патент США3285739,кл, 75-130, 1971,