Способ получения чугуна с вермикулярным графитом

(19) 01) 1 Я) , С .21 С 1/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ:(46) 30,12,85. Бюл. У 48(71) Институт проблем литья АН УССР(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА СВЕРМИКУЛЯРНВМ ГРАФИТОМ, включающийввод в жидкий металл присадок, содержащих титан и магний, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения технологического процессаи повышения стабильности получениячугуна с вермикулярным графитом(не менее 857) при сохранении высокихлитейных и физико-механическихсвойств, присадки, содержащие титан,вводят непосредственно в плавильныйагрегат, доводят содержание титанав исходном чугуне до 0,07-0,173, ав ковше чугун обрабатывают толькоприсадками, содержащими магний, дополучения остаточного содержаниямагния в чугуне в пределах 0,010,029 Х прн отношении содержаниятитана к магнию в чугуне более 412Изобретение относится к литейномупроизводству и может быть использовано при изготовлении отливок из высо"копрочного чугуна с,вермикулярнымграфитом в машиностроительной и металлургической промышленности,Цель изобретения - упрощение технологического процесса и повышениестабильности получения чугуна с вермикулярным графитом (не менее 853)при сохранении высоких литейных иФизико-механических свойств.В предложенном способе получениячугуна с вермикулярным графитом ти"тан вводят непосредственно в плавильный агрегат до содержания его в исходном чугуне 0,07-0,173, а в ковше чугун обрабатывают только магний-,содержащим модификатором до получения остаточного содержания маг,ния в чугуне в пределах, 0,0110,0293 при отношении содержаниятитана к содержанию магния более 4.Ввод демодифицирующих компонентов(титана) в плавильный агрегат производится в процессе выплавки илидоводки исходного чугуна по составу и, таким образом, не влияет надлительность процесса плавки. Количество титана в сплаве во время еговыдержки в печи при заданной температуре практически не изменяется,Поэтому содержание титана в течениеразливки всей массы металла, находящегося в печи плавильном агрегате),по формам будет постоянным, что важно для стабильного процесса получения чугуна с вермикулярным графитомв условиях массового конвейерного)производства литья. Ввод демодифицирующего компонента (титана) в необходимом количестве в исходный чугун исключает случайные отклонения его содержания от оптимального вследствие разного усвоения при ковшевом модифицировании, исключает необходимость постоянного контроля количества титана в чугуне по ходу заливки форм и тем самым упрощает и стабилизирует процесс получения вермикулярного графита в чугуне.Нижний предел по содержанию титана в исходном чугуне (0,07 мас,Ж) обусловлен тем, что при меньших содержаниях титана не проявляются его демодифицирующие свойства и в структуре чугуна после обработки45 50 55 Указывать верхний предел отношения содержания титана к магнию является излишним, поскольку главным условием, определяющим стабильное получение компактной формы графита в чугуне, является большее не менее чем в 4 раза содержание титана по сравнению с остаточным содержанием магния, при условии, что содержание каждого из этих элементов находится в пределах (магния 0,011-0,0293 и титана 0,07-0,177).Предложенный способ получения чугуна с вермикулярным графитом апробирован опытными плавками, проведенными вусловиях литейногоэавода. 013181его лигатурами преобладают включения шаровидного графита, Верхнийпредел (0,17 мас,Ж ) обусловлентем, что при больших концентрацияхтитана в структуре чугуна резко возрастает количество нитридов и карбонитридов титана, свободно распола-, .гающихся как в металлической основе, так и в графитных включениях.10 Это, в свою очередь, связано с образованием аустенито-графитной эвтектики и в конечном итоге с ухудшением Физико-механических свойствчугуна.5 Нижний предел концентрации маг-.ния в чугуне (0,0117.) обусловлентем, что при меньших содержанияхмагния в структуре чугуна преобладает междендритно-точечный графит,20 Чугун с такой формой графита имеетмеханические свойства значительнохуже, чем самая малопрочная марка чугуна с пластинчатым графитом.При содержании магния в чугуне боль 25 ше 0,0293 (верхний предел) в структуре чугуна преобладает шаровидныйграфит. Это также нежелательно,так как повышенное количество шаровидного графита сопровождается увеЗ 0 личением укладки, уменьшением размерной точности отливок, затруднениямипри их обрубке и т.д.Отношение концентрации титана кконцентрации магния в чугуне должнобыть больше 4 потому,что иначе на 35рушаются условия концентрационногосоответствия на границе роста граФитных включений, способствующегообразованию вермикулярного графитапри отношении Т дИ(4 в структуречугуна преобладает шаровидный граФит),,5 0,05 о,о4 Иэ табл. 1, составленной по ре" , зультатам опытов в производствен" ных условиях, видно, что при вводе ферротитана в ковш опыты 1-3) его усвоение йепостоянно, поэтому остаточное содержание титана в чугуне находится в пределах 0,05-0,107.; в результате структура и свойства чугуна в этих опытах нестабильны. Такое же количество ферротитана, введенное в печь, усвоилось значительно лучше, а содержание титана в чугуне и свойства металла получены практически одинаковые (опыты 4-6).Опыты 7-15 проведены с целью обоснования пределов содержания в чугуне магния, титана и нх отношения. В опытах 7 и 8 занижено содержаниетитана (0,05-0,067 ), поэтому в структуре чугуна 7 повышенное количество шаровидного графита (5 ОЖ), высокая прочность и относительно.высокая объемная усадка, а в чугуне 8 где, кроме того магния менее 0,0112, вермикулярного графита также менее 853.В чугуне по опыту 9 завышено остаточное содержание магния, поэтому оМ"имеет высокую как прочность, так и усадку. опыт 15 проведен с целью обоснования отрицательной роли эавьппенного содержания в чугуне титана, Видно, что при 0,2053 титана, даже при сохранении содержания магния в предлагаемых пределах (0,022 Х) и отношения титана к магнию более 4, чугун становится хрупким удлинение составляет 0,53, т.е. понижается в 3-4 раза) и твердым ( твердость на 40-50 ед. НВ больше, чем при предлагаемых пределах).Во всех опытах (1-15) чугун перед выпуском из печи в ковш емкос 201384тью 2,2 т имел температуру 1500 +415 С. Из полученного чугуна с вер",микулярньь графитом отливали блокицилиндров и картера перемены передач грузового автомобиля, имеющиепеременную толщину стенок от 5 до20 мм, а также стандартные клиньяс толщиной в зоне вырезки образцовдля определения механических свойств1 О равной 20 мм, Температура заливкиформ в опытах 4-15 составляла1410+1 ФС, а в опытах 1-.3 1350 С.Свойства чугуна с вермикулярнымграфитом, полученные на образцах,15 вырезанных из относительно толстостенных заготовок (20 мм) примерноодинаковые во всех опытах (4-.15) .Однако по известной технологии (опыты 1-3) трудно получйть годные тон 20 костенные отливки, И-занизкойтемпературы заливки большая часть(803) корпусных отливок была забракована по неслитинам:н спаям,25 Предложенный способ получениячугуна с вермикулярным графитом позволяет получать годньж литые заготовки высоконагруженных .корпусныхдеталей с переменным сечением (на- ЗО пример, блок цилиндров, картер перемены передач, картер дифференциала передач и др,). В связи с тем,что физико-механическне свойствачугуна с вермикулярныи графитом З 5 в 1,7-2,5 раза выше, чем: у легированного чугуна с пластинчатым графитом надежность, и долговечность деталей и узлов возрастает в 1,51,7 раза.4 О В результате внедрения предложенного способа ожидаемый экономичес-,кий эффект составляет от 10 до15 руб, за тонну годного литья.1201318 Продолжение таблицы вве своЕ ъенвав алкаувувае 2 е 10 75 60 10 0,06 0,09 010 5 е 06 ф,0,09 690 10 610,ф сл ав 16 рассвае рверанена 2,56 2,37-0,26. а 6 ерроунуве, Йвоварсавец ва наРва ФТВВЗО одввавовмй, аолмтав 7" 15ссеВ углерод З,Ь 2-5,651 сера 0,012-0,0171ЗВ"0,61 кран 0,05-0,121 ивсеза 0,16"В 7,221 вмй Составитель К. Сорокин М. Н едолуженко Техред А,Кикемеэей Корректор И.Эрдейиедак акаэ 7962/23 Тир ВНИИПИ Государственного по делам иэобретений 113035, Москва Ж, Раодписно 4/ иал ШШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,новмсЧугуннева 0,011 0,026 0,5 6,З 552 митета ССоткрытий ская наб.