Способ модифицирования чугуна

(51) 4 С 21 С 1/1 О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А ВТОРСНОМ ТЕЛЬСТВУ металлургии, а именно к способам модоФицирования с шаровидным граФитом.Цель изобретения - повышение термостойкости и износостойкостн чугунаи снижение брака отливок; Способ модифицирования чугуна включает обработку металлическим магнием 50-707 общей массы чугуна, содержащего 2,83,4 .мас.7. углерода и 0,9-1,3 мас.7кремния, и смешйвание его с необработанным чугуном, в котором перед смешиванием повышают содержание кремниядо 1,7-2,3 мас,Е присадкой силикобария, вводимого совместно с медью илиникелем, в соотношении соответственно 1 : (0,8-1,2) или 1:(0,3-0,7),2 табл. й таллургичес ямов,А.В.Вмалетди 088.8)свидетельство СССР ельство СС /00, 1986.(57) Изобретение ИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА тносится к черной персность перлита иего аномальности в го слоя валков. Поснении этого способа нием чугун смешивали Изобретение относ гии и литейному прои ности к способам мод экую дисстепень я к металл вал сок стодству, в ицировани структуре рабо кольку при вып обработанный м ущественн угуна, пкрупных п льших масс катных вал для отливки Цель изо мостойкостис необработанным ным и не обессе повышение тертенияизнос тоикости чугун редственно и лом, в структуршое количество воксидов на межАспособствовало литспольэуют си никелем в соо о 1:(0,8-1,2) ичестве, обесперемния в необгуне 1,7-2,37.кремния в чуг сплава одноврем 1кобариношен й с медью илиии соответственн:(0,3-0, 7) в колщем содержания термических мик вием термоцикли цессе эксплуата наличию в отлив ктов типа ра аб ном магнием ковин, трещин, з Одновременный медью или никелеаворо ввод гв,силикс боляет сграФит Высокое содержание не, полученном по спсобу-прототипувляется сильным рия ес м поэ ФЬект ируюве силн тором, обусло ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) АвторскоеУ 1271884, 1986.Авторское свидетР 1371974,С 21 С 1 нижение брака отливок.Указанная цель достигается тв качестве кремнийсодержаще т.е. нераскислененным чугуном, непосзаливкой Форм метал- валков имелось больключений сульфидов и эных границах, что ыстрому возникновению отрещин под воздейстеских нагрузок в про ии валков, а также3 1504259 щего модифицирования чугуна, так как введение меди или никеля в необработанный магнием чугун (30-507 от общей массы металла) позволяет достичь их концентрации в нем в 2-3,3 раза больше, чем в окончательном составе чугуна после смешивания и тем самым значительно повысить активность углерода в необработанном магнием металле.В этих условиях введение в чугун силикобария, который растворяет в жидком металле крайне неравномерно, приводит к возникновению в нем участков эвтектического и заэвтектического 15 состава, где существенно облегчается образование микрогруппировок атомов углерода и даже вьщеления его кристаллов. Это позволило более чем в 2раза уменьшить количество кремния, 20вносимого в металл модификаторамипри обеспечении заданной твердостичугуна бочек валков. Кроме того, притаком способе модифицирования снижается количество неметаллических 25включеций в чугуне (барий способствует связыванию и эвакуации в шлаксеры и кислорода) и повышается "живучесть графитизирующего эффекта, врезультате чего уменьшается браклитья.Медь и никель, являясь графитизирующими элементами, компенсируют снижение в чугуне концентрации кремниябез увеличения присадки силикобария,и благодаря своему перлитизирующемувлиянию ца структуру подавляют ферритизцрующее действие силикобария.При этом установлено, что перлитизирующее действие никеля примерно в 2 40раза сильнее, чем меди.Для определения оптимальных значений параметров предлагаемого способабыла проведена серия сопоставительных плавок, включая также плавки с 45использованием способа-прототипа,результаты которыхприведены втаблице 1 и 2,Износостойкость и термостойкостьчугуна, полученного по предлагаемому способу (плавки 1-7, 10-11, 14-15),существенно выше, чем у полученногопо способу-прототипу (плавка 1). Введение меди и никеля в основной металл (плавки 2,3, табл. 1) не обеспечивает получение достаточного положительного эффекта, поскольку приэтом повышается активность углеродав нем, в результате чего уменьшается его восприимчивость к модифицированию. Содержание кремния в высококремнистом чугуне (1,7-2,37) обусловленонеобходимостью получения достаточносильного модифицирующего эффекта присмешивании расплавов. С понижениемсодержания кремния ниже 1,77 в расплаве уменьшается число микрогруппировок углерода и модифицирующий эффектослабляется, В структуре чугунауменьшается количество включений графита и степень их сфероидизации, врезультате чего механические характеристики сплава падают. Кроме того,уменьшается добавка силикобария внеобработанный магнием чугун, поэтому высокие показатели термостойкости не достигаются (плавка 4, табл. 1).При увеличении содержания кремния более 2,37. в структуре чугуна уменьшается количество перлита в чугуне,а его износостойкость падает (плавка8, табл. 1). При уменьшении соотношения силикобария к меди ниже 1:0,8или никелю 1:0,3 в структуре чугунапоявляется феррит, что снижает егоизносостойкость (плавки 9,13, табл.1),да при его увеличении выше соответственно 1:1,2 или 1:0,7 увеличиваетсяколичество графита, что приводит куменьшению твердости и изцосостойкости чугуна отливок (плавки 12,16,табл. 1),П р и м е р. В пламенной печи выплавляют 35 т чугуна следующего состава, мас.7.: С 3,1; Я 1,1; Б 0,03;Р О, 12; Сг 0,07. После расплавления и доводки металл сливают вковш и обрабатывают кальцинированной содой в количестве 17от общей массы металла. После удале"ния шлака в отдельный ковш отбирают14 т чугуна и доводят в нем содержание кремния до 27. присадкой в ковш200 кг силикобария (277. Ва). Степень усвоения кремния 907.Одновременно с силикобарием в ковшвводят 200 кг катодцой меди. Остальной чугун обрабатывают магнием при1370 С. Расход магния составляет6,5 кг на 1 т обрабатываемого чугуна.После удаления шлака высококремнистый чугун (27 Б 1) смешивают с обработанным магнием чугуном, Окончательное содержание кремния во всеймассе чугуна составляет 1,457,,Содержание магния определяется спектральным методом и составляет 0,057.,5 15042596 Полученный таким образом чугун исполь- масы чугуна, содержащего углерод, эуют для получения отливок листопро- кремнийметаллическим магнием до полу катных валков исполнения ЛШ. чения 0,03-0,083 магния в чугуне,Применение предлагаемого способа смешивание обработанного металла с модифицирования чугуна на вальцели- необработанным чугуном, в который тейных эаводах позволяет повысить по введен кремнийсодержащий сплав, сравнению со способом-прототипом тер- о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с мостойкость и износостойкость чугуна целью повышения термостойкости и изсоответственно в 1,33-1,42 и 1,33- 10 носостойкости и снижения брака отли,45 раза, уменьшить брак отливок, вок, в качестве кремнийсодержащего а также значительно улучшить эксплуа- сплава используют силикобарий, кототационную стойкость прокатных валков, рый вводят одновременно с медью или работающих в предчистовых и черновых никелем, при отношении силикобария клетях прокатных станов, и улучшить 15 к мвди 1:(0,8-1,2) или силикобария качество проката. к никелю 1:(0,3-0,7) и в количестве, . ф о р м у л а и з о б Р е т е н и я обеспечивающим содержание кремния вСпособ модифицирования чугуна, .чугуне 1,7-2,3 Ж. включающий обработку 50-70 7 общейТаблицаРеэультаты сопоставительиык испытаний предлагаемого способа модвцицироваиил чугуиа и способа-прототипа(количество высококремнистого чугуна 402 содеркаиие углерода и кремиил в осиовиом металле соответствеиио 31 и 11) ПлавкаСодеркаиие, кремиия мас,г в Степень аиомаль мости пе Отиоситель- Твердостиая терно- чугуна Соотиоэение тойкос ита иликоария Высококрем Око чу- тельиом сто гуи остав угуиа 1 З, гэ г,о 4 1 5,85 45 91,382,4 8 З,З 824 90,1 91,7 92,4 930 90 Э 909 93, 1 94,0 90,6 91,2 93,5 94,4 0,76 062 0,61 0,65 О,7 1 1,22 1,241,51,45 1,4 О 111 Па 2 Па 2 119 1,О 8 1,ЭЭ 1;35 1,42 1,45 1,33 1,35 1,34 1,34 1,35 1,37 1,36 1,45 1,25 1,35 1,45 4946,45,544 Па Па г с 1:1 1:О,7 1:О,8 1: 1,г 1: 1,З 0,79 О,81 О,7 З0,75 0,77 О,81 4 Э 4 О 44 Па 1 Паз Па 2 Па Па Паг Па 2 Па Па 1 Па 2 2,3 2,5 2,0 2,01504259 х Ъ Г,4 л сс Х Л 1 д а 1- Э О й 2 1 1О О О Ю х х Я ,Я с СЧ М ЛО сч О О со сО со ООО в л л л л л ОООООО сч м м В-О О л в в О О О со л ОсОМ -ОО л в л ООО-О О О О О л в ОО- м О СЛ О ОО- л в л ООО ООм СО СЛ О О О -0 Лл со сЛ Лса О с 4 л л л л со сО л в л л л л ОООООО ООО д О О Х счм 1 л-хл л л л л л ООО О О О Л л О"Хахо ю Х 1О ХХцс и 1дш 1ОП ООХ СО Е Д ХХ ОО ХС 1 1 1 о О Х л Х О Э Х Б а О д ссЛ Л сЛ Л:Лл в л л всооосЛ МО МИММОт МО- -4 О 0 - О СЧ - М О О СО Л Л О 0 ЛМ М - ОЛ М СЧ Л С 4 - СЧ СЧ Г 4 С 4 ГЧ СЧ ММММл л.Слл 4.С.С - - т С ОСЧ Ю 0 СЛ МЛЛ Л 0 0 Ю Г Л Л СО Л Л Л л л л л в л л в л л л ООООООООООО М Ф М Ф л Л ;1 О М 01 М л- О 0 С 4О 1 Л л в в л в л л л в в л в л в л л л л л л счм 1 с 4 Ос 4 мОО-с 4 мОг 4 м О СО СО СО О 1 О ОЪ О О О 1 О О О О О О О 0 О Ом с 4 4 л- щ - щ - М СЧ -- л- с 4 С 4 л- ф -- с 4 1с 4 Хл т,Д ф 4 О щ О СС дсЦ сИ ИИТ РГ 1 1 - 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 сЛ О Л О Л О Л СЛ О Оф О сЛ . сЛ ю Л Г ГСО.Ф СЧМ 00л.Фл- -Т-:С .1 -1 О О О Д Л О М Л О О О О О О О О ОО в л в в в л л в в в в л в в л л лл л М М СЧ л- л- С 4 С 4 СЧ СЧ Г 4 С 4 СЧ С 4 С 4 Г 4 С 4 С" СЧ 1