Соств для обработки чугуна

(22) Заявлено 25. 03, 81 (21) 3264219/22-02 (51 М. КЛ.З с присоединением заявки Мо С 22 С 35/00 . Государственный комитет СССР по делам изобретений К открытий(72) Авторы изобретения СР БАИИ 0,"-.;,а Институт проблем литья АН .Украинской(54) СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА Изобретение относится к областилитейного производства, в частности к вопросу обработки чугуна преимущественно используемого для изготовления крупных отливок бумагоделательной промышленности.Известен сплав для обработки чугунов, содержащий хром, медь, никель, кремний, марганец, железо и др.элементы 1,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кпредлагаемому является сплав для обработки чугуна следующего состава,.вес.Ъ:Медь 5-25Кремний 0,5 - 7Хром ОстальноеОбработка чугуна известной лигатурой способствует стабилизации перлита в структуре, что в свою очередьотражается на повыаении прочностии твердости 21Однако, при производстве высококачественных крупных отливок например цилиндров бумагоделательных машин,к которым предъявляются повышенныетребования по механическим свойствамв теле отливки (бв = 30 кгс/ммНВ-230 кгс/мм) по плотности, однородности структуры и чистоте рабочей поверхности, применение указаннойлигатуры не приводит к положительнымрезультатам. Скорость затвердеванияотливок цилиндров бумагаделательныхмашин при кристаллизации колеблетсяот 5 С/мин в массивных фланцевыхчастях до 40 оС/мии в теле рабочейповерхности. Это приводит к неоднородности свойств и структуры чугунав отливках. Малое содержание модифицирующих элементов в известной лигатуре приводит к тому, что в массивных сечениях отливки получаются круп"ные включения графита, а в тонких -обнаруживаЮтся включения структурносвободного цементита. Кроме того,время от момента обработки расплавалигатурой до заливки в форму достигает 20 - 30 мин. Модифицирующийэффект лигатуры известного состава,в которой содержание кремния составляет всего 0,5 - 7, сохраняетсявсего 5 - 10 мин, что приводит к от белу и неоднородности структуры вмассивных частях отливок.Целью изобретения является повышение физико-механических свойствчугуна, повьвоение степени однород ности свойств и структуры.Эта цель достигается тем, что состав для обработки чугуна, включающиймедь и хром, дополнительно содержитферрованадий и силикобарий при следующем соотношении компонентов,вес.:5Медь 20 " 40Хром 15 - 20Силикобарий 5 - 15Феррованадий 25 - 60Силикобарий содержит 35 бария, 10феррованадий 30 ванадия.Дополнительный ввод ванадия, ба-рия и железа обосновывается следующим образом: ввод ванадия в видеферрованадия способствует лучшему 15его растворению в чугуне и удешевлению состава. Ванадий способствуетувеличению количества и дисперсностиперлита, измельчению графита, повышению однородности свойств и структуры чугуна, что приводит к ростуфизико-механических свойств металла.Пределы содержания феррованадия всоставе присадки выбраны с учетомтого, что конечное содержание ванадия в чугуне после обработки расплава.предложенным составом в количестве 2 от веса жидкого металла должносоставлять 0,15 - 0,4. В отливкахс толщиной стенки 50 мм и более структура чугуна, содержащего до 0,4не содержит цементита. Превышениеэтого предела приводит к образованиюустойчивых карбидов ванадия, которыене распадаются после термическойобработки. Уменьшение содержания ванадия меньше нижнего предела не оказывает достаточного стабилизирующего действия на структуру перлита,особенно в массивных сечениях отливки. 40Ввод бария в виде силикобарияудешевляет стоимость добавки и способствует лучшему ее дроблению. Барий в противоположность ванадию является активным графитизирующим элемен том. Для сохранения модифицирующегоэффекта .не менее 30 мин и устраненияотбела в сечениях .отливки, затвердевающих с высокой скоростью охлаждения, остаточное содержание барияв чугуне должно быть не менее 0,03,а верхний предел по барию долженсоставлять не более 0,1. При обработке чугуна предложенным составомв количестве 2 для достижения указан.ных пределов остаточного бария всмеси должно находиться 5-15 силикобария. Этого количества вполне достаточно для устранения отбела и превышение предела содержания силикобария в составе присадки выше 15экономически нецелесообразно,Железо. упрощает ввод ванадия ввиде феррованадия в состав присадки,способствует лучшему растворениюванадия жидким металлом и лучшему 65 дроблению ферросплава. Его количество определяется количеством вводимого ванадия.Хром и медь выполняют роль элементов, стабилизирующих перлитную матрицу чугуна с целью получения высокихфизико-механических характеристик.Остаточное содержание хрома в чугуне должно быть в пределах в 0,30,4, а меди 0,4 - 0,8. Снижение содержания меди и хрома ниже нижнегопредела приводит к появлению в структуре чугуна с,невысокой скоростьюзатвердевания феррита, способствующего снижению твердости и прочности.Превышение содержания хрома выше верхнего предела может приводить к образованию структурно-свободного цементита в тонких сечениях отливки. Превышение верхнего предела по медибудет способствовать высокой степениграфйтизации, что приводит к снижениютвердости. Эти пределы получают прирасходе присадки в количестве 2от расхода жидкого чугуна и установлены опытным путем,Опробованы 6 составов смеси дляобработки чугуна, исходный химический состав которого следующий: углерод 32,2 - 3,3, кремний 1,5 - 1,6,марганец 0,5 - 0,6, хром 0,1 - 0,3,сера 0,04 - 0,06 р фосфор 0,05-0,06.Составы 1 и 2 смеси соответствуютсоставу известной лигатуры. Составляющие смеси дробили до фракции 24 мм и смешивали для равномерногораспределения элементов,Смесь вводили в ковш при выпуске металла из печи. Температура металла перед выпуском была - 1450 С.Из обработанного модифицирующими смесями чугуна отливали стандартныеобразцы Р 30 мм и плиты толщиной100 мм. Составы смесей и механические свойства чугуна после обработкипредоставлены в таблице,Как видно из таблицы, прочностныехарактеристики чугунов, обработанныхпредлагаемым составом значительнопревышают те же величины у чугунов,обработанных известной лигатурой.Степень однородности чугуна, модифицированного предлагаемым составом,достигает 97,0, а время сохраненияэффекта модифицирования достигает29,0 мин,Применение предлагаемых смесей позволяет получать высококачественныемассивные отливки с требуемыми свойствами,Применение предлагаемых смесейдля обработки чугуна крупных отливокцилиндров бумагоделательных машинпозволило повысить предел прочностина разрыв на 40 - 50, предел прочности на изгиб на 30-40, твердостьна 10 - 15, Повышение прочностных952984 характеристик будет способствоватьувеличению срока службы цилиндровдо 30-40 лет .(в настоящее времясрок службы цилиндров достигает 1520 лет) . Ожидаемый экономический эффектот применения предлагаемой смеси.Состав Элеме нты 24,3 20 17,5 Медь Хром 40 28 36 Осталь- Остальное ное , 15 20 18 17 6,7 5,2 1.5 12 60 25 49 физико-механические свойства чугуна Предел прочности при Растяжении,кгс/мм 21 4 с 18,133 ю 5 29,7 32,7 Предел прочностипри изгибе,кгс/мм 49,5 48,1 71 юО 64,7 69,0 65,4 210187 Твердость, НВ 207 181 270 241 255 233 263 241 255 236 Величина отбелана стандартномклине,мм 9-10 8-9 8 юО 6,0 7,0 7,.0 Степень однородности свойств иструктуры 85 фО 84 ф 5 96 г 2 97 ГО 96,4 95,8 Время сохранения эффекта модифицирования, мин 24 фО 110 120 230 290 25,0 4 В числителе приводятся свойства чугуна на приливных образцах ф 30 мм, а в знаменателе - из тела отливки толщиной 100 мм. Формула изобретенияСостав для обработки чугуна, включающий медь и хром, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения физико-механических свойств чугуКремнийСиликобарийферрованадий для чугуна отливок цилиндров можетсоставит около 200 тыс. Руб. в годза счет повышения прочностных характеристик в 1,5 раза, повышения степени однородности на 15 - 20, снижениябрака отливок за счет отбела и несоответствия свойств и структуры чугуна в теле отливки. на и степени однородности этихсвойств и структуры, он дополнительно содержит силикобарий и феррованадий при следующем соотношениикомпонентов, вес.Ъ:ееввешевевееев ежее шп в веш вее в ев т е Закаэ 6219/44 Тирак 660 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретеннй и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5в ев еефилиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4 Медь 20 - 40 Хром 15 - 20 Силикобарий 5 - 15 феррованадий 25 - 60Источники информации, принятые во внимание при экснертиэе 2. Авторское свидетельство СССР .9 699775, кл. С 22 С 27/06,1978.