Комплексная добавка и способ ее получения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) (11) 2 С 35/00 ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИ ЛЬСТ рме, конвливает форму,плекснойе плотГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(46) 07,07.86. Бюл. У 25 (71) Горьковский автомобильный завод и Горьковский политехнический институт им. А.А.Жданова (72) А.А.Рыжиков, А.А.Колпаков, Л.А,Онгаро, В.Б.Фишер, Б.В,Глушков и И.В. Красильников(56) Рысс М.А. и др. Пути получения комплексных модификаторов с МЕ, К, ,Са, Ь, Ч, Те. - РЖ Технология машиностроения, 1970, У 3, реф. 3 Г 138,Авторское свидетельство СССР Ф 655741, кл. С 22 С, 35/00, 1976. (54) КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ(57) 1. Комплексная добавка для обработки железоуглеродистых сплавов, включающая кремнийсодержащую составляющую, активный наполнитель и жидкое стекло, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, что, с целью повышения эффективности действия добавки и возможности получения комплексной добавки с заданными свойствами и конфигурацией, она. содержит компоненты в следующем соотношении, мас.7.: Кремнийсодержащая составляющая 15-79,9 Активный наполнитель О, 1-65 Жидкое стекло 20-602, Способ получения комплексной добавки для обработки железоуглеродистых сплавов, включающий размол, смешивание компонентов, ввод жидкого стекла и формообразование, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности получения комплексной добавки с заданф ными свойствами, жидкое стекло вводят в смесь при перемешивании до равномерного тестообразного состоя- Сев ния, а формообразование осуществляют в плотно закрытой фо струкция которой обусла а масса тестообразной ком добавки и объем формы - е ность12425Изобретение относится к металлургии литейного производства, в частности к составам и способам получения комплексных добавок для рафинирования, модифицирования и легированияжелезоуглеродистых сплавов,Цель изобретения - повышение эффективности действия добавки и возможности получения комплексной добавки с заданными .свойствами и конфигурацией,Предлагаемая комплексная добавкавключает кремнийсодержащую составляющую, наполнитель и жидкое стеклои содержит компоненты в следующемсоотношении, мас.%:Кремнийсодержащаясоставляющая 15-79,9Активный наполнительЖидкое стекло 20-60Способ получения комплексной добавки (КД) включает операции размола,смешивания, ввода жидкого стекла непрерывно небольшими дозами до тесто -образного состояния в количестве20-60 мас.7, выдачу по формам, выдержку для протекания экзотермическойреакции с увеличением обЪема и от -верждения,Таким образом, из известного способа исключается операция брикетирования. за счет прохождения экзотермической реакции отверждения междукремнийсодержащей составляющей и жидким стеклом, каждый из которых не тольконе оказывает отрицательного действияна металл, но и улучшает его свойства. В результате реакции увеличивается объем КД, и она заполняет весьобъем Формы заданной конфигурации,определяющей впоследствии геометрию КД,КД можно получить самой разнообразной конфигурации и с различнойплотностью. Причем плотность регулируется первоначально выданной массойзамеса в форму определенного объема,Предлагаемую комплексную цобавкуготовят смешиванием сухих компонентов в необходимом количестве. Жщкоестекло добавляют постепенно до тестообразного состояния. После этого готовую смесь помещают в форму, гдеона затвердевает в течение 12-40 мин 55(без нагрева) и 5-20 мин (с подогревом), Это время зависит от выбранного активного наполнителя, его характеристик и соотношения с жидким стекломДля получения КД готовят пять смесей ингредиентов, содержащих кремнийсодержащую составляющую ФС 75) фракцией до 0,5 мм, в качестве активного наполнителя - электродный бой и углекислый барий (ВаСО) в постоянном соотношении 2:1, каки, в известной комплексной добавке.Каждую смесь готовят отдельно в металлических емкостях. Сначалаперемешивают сухие компоненты в течение 3 мин. Затем к ним небольшими дозами до тестообразного состояния добавляют жидкое стекло, все перемешивают и выЧают по формам, определяющим впоследствии конфигурацию КД и ее плотность. Формы после заполнения их КД плотно закрывают, Между кремнийсодержащей составляющей их жидким стеклом происходит экзотермическая реакция с заполнением всего объема формы и последующим отверждением. Для более быстрого протекания экзотермической реакции возможен нагрев Формы до 60-500 фС.В табл. 1 приведены данные о влиянии количества жидкого стекла на время прохождения зкзотермической реакции отверждения с подогревом и без него.Данные, подтверждающие положительное влияние предлагаемой комплексной добавки на свойства обработанного ею металла по сравнению с известной, приведены в табл, 2.Из табл. 2 следует, что наиболее оптимальное количество жидкого стекла находится в пределах 20 -60 мас.7., введение в состав КД жидкого стекла в количестве более 20 мас.% повышает свойства сплавов без увеличения их твердости. Количество жидкого стекла обуславливается временем протекания экзотермической реакции отверждения и зависит от физико-механических свойств кремний- содержащей составляющей и наполнителя, т.е. от их способности усваивать то или иное количество жидкого стекла в зависимости от их дисперсности, смачиваемости, химической природы частиц и т.д.При введении жидкого стекла менее 20 мас.7. не происходит полного смачивания сухой составляющей КД и затвер1242535 девший модификатор после прохождения экзотермической реакции не однороден по составу и частьего рассыпается и пылит.При введении жидкого стекла более 60 мас.Е время протекания экзотермической реакции отверждения увеличивается в 2,5-3 раза, интенсивность реакции снижается.Применение комплексных добавок с предлагаемым количеством жидкого стекла повышает рафинирующую и модифицирующую способность КД, т.е. уменьшается количество неметаллических включений и увеличиваются прочностные характеристики обрабатываемого КД сплава.Для подтверждения рафинирующего влияния предлагаемой КД проводят экс - перимент, согласно которому в графитовые формы в виде усеченного конуса с основаниями диаметром 20 и 35 мм высотой 70 мм заливают пробы для определения неметаллических .включений чугуном химического состава, мас.7: С 3,77; 81 2,31; Мп 0,41; Я 0,022; Р 0,18; Мя 0,049. 5 10 15. рабочем объеме за счет прохожденияэкзотермической реакции с увеличением 35объема можно получить разх,ичную(заданную) плотность КД в твердомсостоянии. Из табл. 4 также видно,что время отверждения не зависитот первоначального объема заполнения формы жидкой массой КД.При использовании предлагаемой КДи способа ее получения по сравнениюс известными КД и способами их получения обеспечивается простота производства КД практически любого химического состава (в зависимостиот требований), малоотходность производства, так как возможно использование в качестве исходных материалов отходов металлургической промышленности (пылевидные фракции, ферросплавы, порошки, пыль различных металлов и сплавов, отходы абразивногопроизводства и т,д.), не требуетсявведение в состав КД специальныхотвердителей, введение увеличенногоколичества жидкого стекла повышаетэффект модифицирования КД за счет Дополнительно в песчаную форму за.ливают стандартные заготовки, из которых вырезают образцы для механических испытаний. Для сравнения заливают пробы:без промежуточной обработки;с промежуточной обработкой в ковше КД следующего состава, мас.7:Кремнийсодержащий компонент ФС 75 30-40Активный наполнитель:силикокальций СКЗО 15 - 25РЗМ 10-15соли бария До 30магний металлический До 10плавиковый шлат До 20Жидкое стекло согласно известной КД 7С промежуточной обработкой в ковше предлагаемой КД аналогичного состава с 40 мас.Е жидкого стекла.Пробы для анализа неметаллических включений режут по вертикальной плоскости, проходящей через ось конуса. Металлографическое исследование по плоскости разреза позволяет установить, что применение КД с 40 мас.7 жидкого стекла снижает как размеры неметаллических включений, так и их количество, тем самым увеличивает прочность и пластичность обрабатываемого чугуна (табл. 3).Для получения КД с различной плотнотью, в металлическую емкость засыпают предварительно размолотые сухие составляющие (ферросилиций ФС 75 32,5 мас.Е) электродный бой и углекислый барий в соотношении 2:1 (соответственно 27,5 мас.7). Затем к ним при перемешивании непрерывно добавляют жидкое стекло (40 мас. ), до полного смачивания сухих составляющих. Однородную тестообразную массу выдают по формам, определяющим при отверждении конфигурацию КД и ее плотность. Формы плотно закрывают,Формы имеют разнообразную конфигурацию (полый цилиндр, пластина, куб) и заполняются приготовленной массой на 1/4, 1/2, 2/3, 9/10 объема соответственно, Чем меньше вводят массы по объему, тем меньше плотность КД.После заполнения форм между кремнийсодержащей составляющей и жидким стеклом протекает экзотермическая реакция отверждения с заполнением всего объема формы, так как формы плотно закрыты.Полученные данные сведеныв табл, 4,Из табл. 4 видно, что, изменяя первоначальный объем заполнения формы1242535 рафинирующего и модифицирующего действия соединений натрия и калия, улучшается заполняемость формы. Кроме того, снижаются трудо- и энергозатраты, исключается дорогостоящее специальное оборудование, а также обеспечивается возможность получения КД Активный Кремнийсодер- Время протекания экэотермижащая состав- ческой реакции (отверждение) ляющая (ФС 75),минмас,% Предлагаемая КД Количество наполни" жидкогостеклав КД,мас. Е Без подогрева Подогрев150 С 10 19 0,1 9,9 27,5 40 32,5 24 32 60 18 20 70 10 62 24 20 24 Та блица 2 Механические свойства обработанного коМплексными добавками чугуна1 Твердость, НВ, по сечениям, мм Пределпрочности 40 20 10 прирастяжении,МПа Известная 436 222 217 229 255 269 Предлагаемая1 439 234 217 229 255 269 456 247 517 273 46 249 447 238 467 254 229 217 241 255 217 229 241 217 229 241 255 217 229 241 255 217 220 241 П р и м е ч а н и е. Обрабатываемый серый чугун имеет следующий химический состав, мас.7: С 2,91; 81 1,51; Мп 0,86; Я 0,02; Р 0,022; Сг 0,11; Ит. 0,01. Предел прочности при ф изгибе, МПа тель(электродный бой,ВаСОЗ 2:1)мас. Е в любом виде, т.е. практически любой геометрии, в зависимости от того, где она используется (модифицирование на струе, в ковше, в форме и т.д.), и не только на специализированных предприятиях, но и в условиях потребителей.Та блица 11242535 Та блица 3 Вариант Количество неметалли Количество неметалли" свойства чугуна ческихвключений,7. по плоческихвключений,абс. 7щади 100 До 6 483 4,0 88,6 До 4 497 5,1 73,5 111 0,228 536 6,4 До 3 Та блица 4 Плотность КД,г/см Время отверждения КД, мин,Без подогрева Подогрев 150 С 1/4 100 0,315 0,606 34 1/2 100 34 100 О, 710 2/3 34 9/10 100 1, 18 34 П р и м е ч а н и еБерут КД 3 по табл. 1 Составитель К.СорокинРедактор В.Петраш Техред М.Ходанич Корректор Т.Колб Заказ 3670/27 Тираж 567 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная, 4 0,310 0,267 ПервоначальныйОбъем заполнеобъем заполне- ния после ния формы прохожденияреакции, Х Размеры Механическиене мет аллических Предел прочвключенийности при