Способ получения высокопрочного чугуна

СОЮЗ СОВЕТСНИХсйи дам епикРЕСПУБЛИН -. 1 С 1/1 ВУ ВТОРСНОМ,Ф ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ И(71) Белорусский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА, включающий.предвари,ЯОА ЕТЕНИ,:" тельную обработку расплава лигатурой, содержащей редкоземельные металлы в количестве 0,1-0,5 от весарасплава, и последующую обработкурасплава в литейной форме железокремний-магниевой лигатурой в количестве 1,0-2,0 от металлоемкостиформы, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения содержания неметаллических включений в отливкам и повышения пластичностичугуна ваграночной плавки, расплавнепосредственно перед заливкой вформу дополнительно обрабатывают вразливочном ковше железо-кремниймагниевой лигатурой в количестве0,1-0,5 от веса расплава,Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам получения чугуна с шаровидным графитом, и может быть использовано при массовом производстве ответственных машиностроительных отливок.5Известен способ получения чугуна с шаровидным графитом, заключающийся в обработке расплава элементами, сфероидизирующими графит в конше 11 .В этом случае требуется повышенный 10 расход дорогостоящих модификаторов, наблюдаются пироэффект и дымовыде" ление.Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения высокопрочного чугуна с .шаровидным графитом, заключающийся в обработке расплава чугуна лигатурой редкоземельных металлов н ковше и магнием н литейной Форме. С целью повышения механических свойств отливок при содержании серы в исходном расплаве до 0,1, обработку металла н ковше ведут при 1400-1450 С смесью лигатуры редкоземельных металлон с криолитом в соотношении 10:(0,5-5,0) в количестве 0,1-0,5 от веса расплава, заливку расплава в форму после скачинания шлака ведут при 1320 1400 С, причем н форме обработку жидкого расплава ведут в реакционной камере, расположенной между стояком и отливкой смесью железо-кремний- магниевой лигатуры с криолитом н соотношении 10:(0,5-5,0) в количестве 0,1-0,5 от веса расплава, залив- З 5 ку расплава з форму после скачивания шлака ведут при 1320-1400 С, причем в Форме обработку жидкого расплава ведут в реакционной камере, расположенной между стояком и отливкой, 40 смесью железо-кремний-магниевой лигатуры с криолитом в соотношении 10:0,1-2,0) в количестве 0,7-2;0 от веса расплава 2) .Недостатком известного способа 45 являются высокие требования к чистоте по вредным примесям и температуре исходного расплава не менее 1400 1450 С , В противном случае при боолее низкой температуре расплава, в частности, при ваграночной планке, резко увеличивается количество не- металлических включений в отливках и снижаются пластические свойства чугуна.Целью изобретения является снижение содержания неметаллических .включений,в отливках и повышение пластичности чугуна ваграночной пла.вки,указанная цель достигается тем, что согласно способУ получения ны сокопрочного чугуна, включающему предварительную обработку расплава лигатурой, содержащей редкоземельнье металлы н количестве 0,1-0,5 от веса расплава, и последующую обработку 65 расплава в литейной форме желеэокремний-магниевой лигатурой н количестве 1,0-2,0 от металлоемкости формы, расплав непосредственно перед заливкой в форму дополнительно обрабатывают в разливочном ковше желеэокремний-магниевой лигатурой в количестве, 0,1-0,5 от веса расплава.Применение тройной последовательной обработки расплава в раздаточном и разливочном ковшах и в форме позволяет стабильно получать структуру шаровидного графита в отлинках. Ковшевая обработка лигатурой, содержащей РЗМ цериеной группы, алюминий, кальций .и кремний, производит предварительную очистку расплава от серы, кислорода и азота, проявляющих десфероидизирующую тенденцию. Комплексное ноздействие элементов, входящих в состав лигатуры, недостаточно обеспечивает требуемую чистоту расплава при использовании исходного чугуна ваграночной планки с низкой температурой. Кроме того, РЗМ цериевой группы, кальций и кремний, обладая большим сродством к сере, кислороду и азоту, хотя и связывают их в неметаллические включения, однако последние, обладая большой удельной плотностью, не всегда успевают перейти в шлак и остаются в расплаве, особенно при температурах менее 1400 С. Поэтомуос целью интенсификации процесса перевода неметаллических включений в шлак, дополнительного рафиниронания расплава, предлагается проводить непосредственно перед заливкой расплава дополнительную обработку в разливочном ковше железо-кремний-магниевой лигатурой, что приводит к барботированию расплава и ускорению всплывания неметаллических включений в шлак, Кроме того, производится дополнительное удаление серы из расплава.В названных пределах добавки наиболее эффективно выполняют указанные действия, Величины добавок, вводимых в раздаточный и разливочные ковши, зависят от исходного содержания вредных примесей в расплаве, в частности серы. Нижние пределы 0,1 определялись, исходя из необходимости обеспечения требуемого предела десульфурации и расплавления чугуна ваг 1 аночной плавки и стабилизации процесса сфероидиэации графита, верхние ограничения 0,5 установлены ввиду возможности появления отбела в тонких сечениях отливок и удорожания стоимости литья. При заливке расплава н форму происходит растворение лигатуры и модифицирование чугунаНаличие остаточного содержания РЗМ цериевой группы н совокупности с магнием, поступающим из лигатуры н реакцион)2,5 жкк) 0,5 РЗМ 1 0,1 РЗМ) 0,09 Известный 1,5(жКМ) 2,0(ЖКМ) 1, 0ЖКМ) 0,02 0,5 РЗМ) 0,1 (ОЗМ) 0,5 (ЖКМ).0,1 жКМ) Предлагаемый 0,09 0,02 Таблица 2 Механические свойства Содержа- ние серы в исходном расплаве, .вес.Температура исходного расплава,С Суммарнаяплошадьнеметаллическихвключений,мм Структура граФита Способ 6 В,н/мм 100 шаро видногографита 4,0 13 1450 Известный 0,2 145 90 шаро видногографита 1380 1,5 0,09 ной камере, обеспечивает формирова-" ние шаровидного графита в чугуне ваграночной плавки.Величина добавки смеси в реакционную камеру определяется исходным содержанием серы в расплаве. Нижний предел обеспечивает получение высокопрочного чугуна с исходным содержанием серы до 0,05, верхний - до 0,1П р и м е р. Для получения сравнительных результатов применялись два состава чугуна с .содержанием се 1 ры в исходном расплаве 0,03 и температурой расплава 1450 С 4 электроПосле ковшевой обработки производили заливку Форм, в реакционных .камерах которых находилась желеэокремний-магниевая лигатура. Образцы для механических испытаний вырезали из клиновых проб с толщиной стенки 1 4печной чугун) и 0,09 и температуройрасплава 138 бфС ваграночный чугун) .Обработку расплава вели известнымспособом, включающим ввод . РЗМ-содержащей лигатуры с криолитом в ковше 5 и последующую сфероидиэирующую обработку железо-кремний-магниевойлигатурой в форме и по предлагаемомуспособу тройной обработки расплава.Причем величина добавок при низком 10 содержании серы 0,03 и температуре расплава 1450 С находилась нанижних пределах, а при концентрации серы до 0 091. температурерасплава 1380 С - на верхних преде-.15 лах, что показано в табл. 1. 30 мм. Помимо этого, по изломамударных образцов 10 10 55 мм определяли степень загрязненности металла неметаллическими включениями.Результаты испытаний представленыв табл. 2.1024508 Продолжение табл, 2юаю Структура граФита Температура исходного расплава, С Механические свойства Способ 6н/нм 100 шаровидногографита . 1450 Предлагаемый 0,02 1380 0,09 95 шаро видногографита 5,0 30 Суммарную плошадь неметаллических включений определяли по 5 образцамна ударную вяэкость.1ше эагряэнен неметаллическимн вклю- чениями по сравнению с чугуном, полученным по иэвестному способу.Экономическая эффективность от применения предлагаемого способа получения высокопрочного чугуна и перевода отливки "рукав полуоси" с серого чугуна на высокопрочный прэволит сэкономить 1,5 тыс. т металла, что сосэтавит 170 тыс. руб. в год. Составитель Д.КондратьевРедактор О,Половка Техре. Ж,КастелевичКорректорО,Тигор Закаэ 4338/25 Тираж 568 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, 7-35, Раушская наб д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 Содержание серы в исходном расплаве,. вес.Как видно иэ табл, 2, применение изобретения поэволяет получать структуру шаровидного графита при концентрациисеры до 0,09. Свойства, чугунов соответствовалц, марке ВЧ 50-2.В то же время чугун, полученный по предлагаемому способу, имел значительно более высокие пластические свойства при несколько больших прочностных свойствах и существенно мень 35 Суммарная площадь неметаллических включений,мм