Модификатор для чугуна

(51)5 С 22 С 35/О ЗОБРЕТЛЬСТВУ 2 Всесоинстит ного проекта литейного Л,Н.Козлов,.Н,Малюков,брови шкин итин ельство СССР 35/00, 1986, ельство СССРС 35/00, .1 982. ехаму по му эфащий,6,0-8,03,0 - 12,01,0 - 12,0 0,1-2,0. 0,1 - 4,0 0,1-5,0 0,1-5,0 0,1-4,0 0,1 - 5,0 0,1-15,0 60,0-78,0 Остальное модификатор не сти свойств и разывнолитого слитка , а также вследст- РЗМ не обладает ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(56) Авторское свидетВ 533666, кл, С 22 САвторское свидетМ 1036783, кл, С 22 Изобретение опроизводству, а имдля производствапреимущественнометодом непрерывнИзвестен модимас %МагнийКальцийБарийРедкоземельныеметаллыМедьЖелезоМарганецУглеродКремнийОднако указаннладает достаточнымтенциалом, а такжевысокого содержаметаллов плохо усв тносится к литейному енно к модификаторам высокопрочного чугуна, при получении отливок ого литья.фикатор, содержащий,1,0 - 8,0 15,0 - 30,0 1,0 - 15,0 15,0 - 30,0 0,5-6,0 Остальное ый модификатор не обграфитиэирующим по- вследствие чрезмерно ния щелочноземельных аивается чугуном, что не 1723172 А 1(54) МОДИФИКАТОР ДЛЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к модификаторам для производства высокопрочного чугуна, преимущественно при получении отливок методом непрерывного литья. Цель изобретения - повышение длительности модифицирующего эффекта, размерной точности и равномерности свойств чугуна по сечению и по длине непрерывнолитого слитка. Модификатор содержит компоненты, мас.%; 2,5 - 3,5; кальций 0,1 - 1,5; алюминий 0,1 - 3,5; титан 0,1 - 10,0; редкоземельный металл 6,0 - 12,0; медь 6,0-30,0; цирконий 0,1- 5,0; кремний 35,0 - 55,0; железо остальное.2 табл позволяет получать высокие физикнические характеристики металла.Наиболее близким к предлагаетехнической сущности и достигаемфекту является модификатор, содермас.%: МагнийКальцийБарийРедкоземельныеметаллыАлюминийМедьТитанКремнийЖелезоОднако известныйобеспечивает равномернмерной точности непрериз высокопрочного чугунвие низкого содержания.достаточной устойчивостью и длительностью эффекта модифицированияЦель изобретения - повышение размерной точности слитка и равномерности свойств чугуна по сечению и по длине непрерывнолитого слитка, а также повышение длительности модифицирующего эффекта.Поставленная цель достигается оптимизацией содержания элементов в составе модификатора, а также дополнительным введением циркония при следующем соотношении компонентов, мас.;:Магний . 2,5 - 3,5 Кальций 0,1 - 1,5 Алюминий 0,1-3,5Титан 0,1-10,0 Редкоземельныеметаллы 6,0-12,0 Медь 6,0-30,0 Цирконий 0,1 - 5,0 Кремний 35,0-55,0 Железо Остальное Обработка чугуна модификатором предлагаемого состава способствуетполучению высоких и равномерных механических свойств как по сечению, так и по длине непрерывнолитого слитка, в значительной степени выравнивается микроструктура как по металлической матрице, так и по графитной составляющей.Кроме того, при протяжке слитка, особенно крупногабаритного, из высокопрочного чугуна, как правило, имеется "подутие" слитка вследствие прогиба пластичной корочки по периметру сечения слитка во внешнюю сторону под действием металло- статического напора чугуна, находящегося в металлоприемнике, что приводит к нарушению размерной точности слитка и дополнительной механической обработке.Обработка чугуна цирконийсодержащим модификатором предлагаемого состава в значительной степени устраняет указанный дефект,При содержании циркония менее 0,1 его действия в изложенном направлении не проявляются, а при более 5% усиливается склонность чугуна к отбелу Медь способствует перлитизации металлической основы чугуна, что повышает его эксплуатационные характеристики, утяжеляет модификатор и снижает температуру его плавления, что повышает степень усвоения модификатора и способствует снижению пироэффекта,При менее 6 ф медь свое влияние не проявляет, а добавки свыше 300 меди не выгодны экономически и усложняют выплавку модификатора,Основное назначение кальция традиционно-десульфурация и дегазация чугуна, снижение его склонности к отбелу, что обеспечивает получение качественных отливок с высокими рабочими свойствами. При менее0,10 ь укаэанный элемент воздействия на чугун не оказывает, а при свыше 1,50 снижается степень усвоения модификатора в результате ошлакования его частиц при модифицировании.Магний и редкоземельные металлы (РЗМ) являются глубуляризирующими компонентами модификатора, обеспечивающими получение графита вермикулярной и шаровидной формы, что резко повышает рабочие свойства чугуна, а замена части магния на РЗМ повышает степень усвоения модификатора и снижает пироэффект. Содержание РЗМ менее 60 и магния менее 2,50 не обеспечивает надежного получения компактных Форм графита, а при свыше 3,50 магния и 120 РЗМ повышается склонность чугуна к отбелу, что снижает эксплуатационные качества металла. Кремний является основой модификатора. В нем растворены все щелочноземельные и редкоземельные металлы. Кремний играет роль основного графитизатора. При менее 350 Я графитизирующий потенциал модификатора недостаточен, а при свыше 55% Я значительно падает удельный вес модификатора и повышается его температура плавления, что снижает степень усвоения и усиливает пироэффект. Алюминий способствует графитизации чугуна, предотвращает окисление модификатора. При менее 0,10 его действие непроявляется, а при более 2,570 ухудшаетсяшлаковый режим модифицирования. Титан введен в качестве сильного раскислителя и нитродообразующего элемента. При менее 0,1; его действие также не проявляется, а при более 100 титан подавляет процесс образования шаровидного графита.Железо является балластом и способствует утяжелению модификатора, Оно вносится в сплав как составляющая шихтовых ферросплавов. Оценку эффективности модификаторов проводят в серии экспериментальных плавок.В качестве шихтовых материалов для выплавки модификаторов используют следующие сплавы и чистые компоненты: магний металлический гранулированный, силикокальций СК-ЗО, силикобарий ФС 55 Ба 32, силикоцирконий ФСЦр 50, алюминий металлический чушковый А 98, лигатура ФСЗОРЗМЗОА, медь катодная, ФерротитанФТиЗОА, ферросилиций ФС 75. Модификаторы выплавляют в графитовом тигле емкостью 60 кг, помещенном в плавильный индуктор установки ЛП 3-63.Для предотвращения угара компонентов с момента включения индуктора до момента разливки модификатора по изложницам в тигель печи подают аргон, После охлаждения полученные слитки дробят до фракции 1- 15 мм.Базовый чугун состава, ф 6: углерод 3,3- 3,5; кремний 1,5 - 1,7; марганец 0,5-0,7; фосфор 0,1; хром 0,1 и сера 0,07-0,09, выплавляют в индукционной печи,ИЧТемкостью 1 т с кислой футеровкой. Обработанным металлом заливают соответствующие образцы, от каждого из которых отбирают пробы на химический анализ, Расход модификаторов составляет 2,5 от массы обрабатываемого металла. Температура обработки 1380 С,Модифицированный чугун заливают в металлоприемник установки непрерывного литья, после чего начинают протяжку слитка "квадрат 120 х 120 мм".Через каждый погонный метр полученного слитка вырезают поперечные темплеты в количестве 10 шт, для определения микроструктуры и механических свойств чугуна, а также размерной точности слитка. Под размерной точностью понимают максимальное отклонение от размера "120 мм", выраженное в миллиметрах. Под равномерностью свойств по сечению слитка понимают максимальную разность в показателях твердости и прочности на разрыв образцов, взятых от каждого из десяти темплетов в центре квадрата и при вершине угла на расстоянии 20 мм от кромки, Для характеристик однородности свойств по длине слитка сравнивают между собой показатели свойств, полученные на образцах из вершин квадрата на каждом темплете,В табл. 1 приведены данные по составам модификаторов, длительности модифицирующего эффекта и размерной точности слитка.В табл. 2 приведены данные по свойствам чугуна. По данным табл. 1 можно сделать выводо том, что наилучшей размерной точностьюи размерностью свойств обладает чугун, обработанный модификатором предлагаемого5 состава 3 (оптимальный состав). Этот модификатор имеет также наибольшую длительность модифицирующего эффекта, Разницапоказателей твердости табл, 2) по длинеслитка равна 0 и 14 НВ по сечению против10 38; 27 НВ - по длине и 18, 27 и 38 НВ - посечению слитка при использовании составов 1 и 5 с содержанием компонентов, выходящим за заявляемые пределы, иизвестного состава 6. Аналогично сравне 15ние разности показателей прочности наразрыв; максимум 9 кгс/мм - у предлагае-,2мого состава против минимума из всехпрочих 10 кгс/мм - у состава 1 (по сечению2слитка). Одинаковую и максимальную раз 20 мерную точность также обеспечивает модификатор предлагаемого состава,Таким образом, предлагаемый модификатор для чугуна позволяет. повысить длительность модифицирующего эффекта,25 размерную точность и равномерностьсвойств чугуна по сечению и длине непрерывнолитого слитка. Формула изобретения 30 Модификатор для чугуна, содержащиймагний, кальций, алюминий, титан, редкоземельные металлы, медь, кремний и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения длительности модифицирующе го эффекта, размерной точности и равномерности свойств чугуна по сечению и по длине непрерцвнолитого слитка, он дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас,;40 Магний 2,5 - 3-5Кальций 0,1-1,5 Алюминий0,1 - 2,5 Титан 0,1-10,0 Редкоземельные45 металлы 6,0-12,0Медь 6,0-30,0 Цирконий 0,1-5,0 Кремний 35,0-55,0 Железо Остальное1723172 Тблица 1. аблиц ставитель А.Сусловхред М.Моргентал Корр Реда кт Петрова О.Ципле Зэка 3 1045 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1