Способ получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом

ОП ИСАН ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ Соэоз Совете нихСоциалистическиереспублик(23) Приоритет Опубликовано 15,02.83. БюллеФе Дата опубликования описания 1 Гесум СССР в далем кэебретее к етееьпкй, (72) Авторы нзобретенн Н. Худокормов, С. Н. Леках, Ю И. Гедьбштейн, А. О. Горст, А мБелорусский ордена Трудового Красного Знамени политехйи 4 есинститут и Павлодарский тракторный завод им, В. И. Ленина 7) Заявители ПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧН УГУНА С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ(5 Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам получения чугуна с шаровидным графитом и может быть использовано при массовом производстве ответственных машиностро- . ительных отливок.Известен способ получения чугуна с шаровидным графитом, заключающийся в обработке расплава элементами, сфероидизирующими графит, в ковше (11.В этом случае требуется повышенный расход дорогостоящих модификаторов, наблюдается пирозффект и дымовыцеление. Область применения способов модифиырования высокопрочного чугуна в, литейной форме ограничена высокими требоюниями к чистоте по вредным примесям исходного расплава. В частности, не допускается применение чугуна ваграночной плавки. гоНаиболее близким по технической сущности и достигаемому эффектук изобрь. тению является способ подучения чугуна с шаровидным графитом, заключающийся в последовательном модифицировании расп лава серого чугуна графитизирующей присадкой в ковше и,магнийсодержащей лигатурой в литейной форме. С целью получения стабильных механических свойств и структуры высокопрочного чугуна из серого чугуна с содержанием серы 0,09- 0,15%, а также устранения отбела; перед модифицированием магнийсодержашей лигатурой в литейной форме в чугун при заполнении им разливочного ковша вводят на струю жидкого металла ферросиликобарий в количестве 0,05-0,25% от веса жидкого металла, Магиийсодержащую лигатуру, например железокремниймагние вую, вводят в количестве 2-3% от металлоемкости формы 2 ),Недостатками указанного способа являются большой расход дорогостоящей сфероидизирующей лигатуры (2-3%), приводящей к увеличению металлоемкости литниковой системы и недостаточная стабильность технологического процесса получения отливок нз высокопрочного3 9 М 4чугуна методом внутриформенного модифицироваиияпри неизбежных на практике колебаниях температуры обработкирасплава и его химического состава, сказывающееся прежце всего на пластичности 5чугуна.Целью изобретения является снижениерасхода лигатуры, вводимой в литейнуюформу и металлоемкости литниковой системы, повышение пластичности чугуна 1 Фпри содержании серы от 0,05 до 0,1%.Указанная цель достигается тем, чтосогласно способу получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом,включающем предварительную ковшевую 15обработку ферросиликобарием и последующее модифицирование в литейной формежелезокремниймагниевой лигатурой, припредварительной ковшевой обработке ферросиликобарий вводят в смеси с ферроце- рфрием, железокремниймагниевой лигатуройи криолитом в отношении 1-(2-6)(2-10)-(0,5 2)соответственно в количестве 0,2-01% от веса расплава, а,желеэокремниймагниевую лигатуру в литейную форму вводят в количестве 0,51,8% от металлоемкости формы,Смесь вводят в ковш с фракционнымсоставом 0,1-5,0 мм, а железокремниймагниевую лигатуру вводят форму в видефракции 5-10 мм.Фракция смеси для ковшевой обработ-ки, с одной стороны определяется необходимостью обеспечения наиболее полнойутилизации отсева . железркремниймагниевого сплава при получении заданной фракции лигатуры цля внутриформенной сфероициэирующей обработки расплава (нижний предел 0,1 мм) и, с другой стороны,обеспечение хорошего усвоения смеси(верхний предел 5 мм). фракция 5-10 ммсфероидиэирующей лигатуры, вводимой вформу, обеспечивает наиболее полное ус"воение ее в широком диапазоне температуры расплава (от 1300 до 1450 С).45Весовое соотношение ферросиликобарияв смеси обусловлено необходимостьюобеспечения достаточного графитизирующего эффекта, вызывающего повышениепластичности чугуна с одной стороны, ипоследующего низкого прироста достигавмого положительного эффекта при болеевысоком содержании ферросиликобария всмеси с другой стороны, Весовое соотношение ферроцерия 1-(2-6) обусловлено необходимостью обеспечения равномерности структуры и свойств в элементахотливки, повышению механических свойстввысокопрочного чугуна при содержании 88 4серы в исходном расплаве от 0,05 до0,1% за счет глубокого раскисления ичастичной его десульфурации (нижнийпредел 1-2) и удорожания смеси (верхний предел 1-6). Весовое соотношениежелеэокремниймагниевой лигатуры определяется, с одной стороны, необходимостью обеспечения достаточной степеньюдесульфурацни, исходного расплава (нижний предел 1-2) и, с другой стороны,необходимостью обеспечения приемлемьгхгазопылевыделений в зоне обработки расплава (верхний предел 1-10).Применение в смеси для предварительной обработки расплава криолита позволяет очистить его от образующихся продуктов реакции с лигатурами и тем самымповысить пластичность чугуна,Весовое соотношение криолита, с однойстороны, определяется необходимостьюобеспечения разжижения шлака (нижнийпредел 1-0,5) и, с другой стороны,необходимостью обеспечения минимальных теплопотерь при обработке расплава(верхний предел 1-2).Величина добавки смеси, вводимой вковш, зависит от исходного содержанияпримесей в расплаве, в частности серы.Расход смеси ограничивается, с однойстороны, необходимостью обеспечениядостаточного рафинируюшего и десульфуриэируюшего эффекта обработки расплаваи получения шаровидного графита (нижний.предел 0,2%) и, с другой стороны,экономическими соображениями, а такжепоследующего малого прироста, достигаемого положительного эффекта, возможнооти появления отбела в тонких сеченияхотливки (верхний предеп 1%). При заливке расплава в форму происходит растворение лигатуры и моцифицирование чугуна, Наличие остаточного содержания РЗМ в совокупности с магнием, поступающим из реакционной камеры, обеспечивает формирование шаровидного графита при содержании серы в исходном расплаве до 0,1%. Модифицирование в литейной форме осуществляется железокремниймагниевой лигатурой с содержанием магния 7-9% в количестве 0,5- 1,8 от металлоемкости формы. Снижение расхода модификатора по сравнению с известным способом получения высокопрочного чугуна возможно благодаря эффективному использованию предварительной ковшевой обработки. Расход лигатуры опре деляется содержанием остаточной серы в расплаве после предварительной ковшеЗкономическая зффектность от применения предлагаемого способа по сравнению с известным составляет 15 руб. на 1 т. ; годного литья. В , ЙО 64вой обработки; При содержании серы0,01-0,03% он равен 0,5-1,2% от весарасплава, при сере 0,04-0,1% -соответственно 1,3-1,8% от веса расплава.П р и м е р. Для получения сравнительных результатов применяется двасостава чугуна, с содержанием серы висходном расплаве 0,05 и 0,1%. Обработку расплава ведут известным способом,включающим последовательное моднфишрование расплава графитизируюшей присадкой (ферросиликобарий в количестве0,15%) и магнийсодержащей лигатуройв литейной форме (2,5% от металлоемкости формы) и предлагаемым способом, 35включающим предварительную ковшевуюобработку смесью ферросилнкобария, фер-роцерия, железокремниймагниевой лигатуры и криолита в соотношейии 1-4;6-1соответственно н последующее внутриформенное модифицнрование железокремниймвг-,ниевойлигатурой, Причем при низком содер,жании серы в исходном расплаве обработкурасплава в ковше и в форме ведут на ннжникпределак величин добавок смесей по предФлагаемому способу соответственно 0,2%от веса расплава и 1% от металлоемкооти формы), а при концентрации серы до0,1%,на верхних пределах (соответственно 1 я 1,8%), После ковшевой обработкй, 30выдержки расплава в ковше, скачиванияшлака, производят заливку форм, в реакционных камерах которых находиласьсфероидизирующая лигатура. Образцы длямеханических испытаний вырезаются изклиновых проб с толшиной стенки 30 мм.Результаты испытаний представленыв таблице,85 4Применение предлагаемого способапозволяет устойчиво получать структурушаровидного графита при.концентрацияхсеры до 0,1%. Свойства чугуна -соответствуют марке ВЧ 50 2. В то же время,при модифицировании по известному способу в отливках появляются такие дефекты как черные пятна (при содержаниисеры выше 0,05%), структурносвободныйцементит, а также имеются зоны соструктурой пластинчатого графита. Зтоприводит к резкому снижению механическихсвойств чугуна, особенно пластическиххарактеристик. Предлагаемый способ обес-печивает отсутствие цементита в структуре отливок с толщиной стенки свыше.5 мм, снижение расхода лигатуры, вводимой в литейную форму. Экспериментально установлено, что при содержании серыдо 0,05% минимальный расход железокремниймагниевой лигатуры навнутриформенное модифипирование по этому способу составляет 0,5-1%, по известному 2%-2,5%. А при содержании серы от0,05 до 0,1 зти величины сотавляют1,8-1,5% и 2,5-3% соответственно.Применение предлагаемого способаполучения чугуна с шаровидным графитомобеспечивает стабильное получение высоких механических свойств отливок приконцентрации серы в исходном расплаведо 0,1% и сокрашения расходв;металлана литниковую систему,7 996Формула изобретения 1. Способ получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, выключающий предварительную ковшевую обработку % ферросиликобарием и последующее модифицирование в литейной форме железокремниймагниевой лигатурой, о т л и ч а юш и й с я тем, что, с целью снижения расхода лигатуры, вводимой в литейную 1 й форму, металлоемкости лнтниковой системы и повышения пластичности чугуна при содержании серы от 0,05 до 0,1%, при предварительной ковшевой обработке ферросиликобарий вводят в смеси с фер ф уоцерием, железокремниймагниевой лига.турой и криолнтом в соотношении 1: 455 8: (2-6): (2-10): (0,5-2) соответственно в количестве 0,2-1,0% от веса расплава, а железокремниймагниевую лигатуру в литейную форму вводят в количестве 0,5-1,8% от металлоемкости. формы.2, Способ поп. 1, отличающ и й с я тем, что смесь вводят в ковш с фракционным составом 0,1-5 мм, а железокремниймагниевую лигатуру вводят в форму в виде фракций 5- 10 мм. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент США Мо 3851700, -кл, В 22 0 27/20 1972. 2. Авторское свидетельство СССРСоставитель А. КондратьевРедактор Л, Повхан Техред О,Неце Корректор Г, ОгарЗаказ 846/38 Тираж 566 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4