Способ подготовки модификатора для модифицирования высокопрочного чугуна в литейной форме

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 127321 94 В 22027 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ЭОБРЕТЕНИЯТЕЛЬСТВУ НИЕр дюмВИФ(71) Институт проблем литья АН УСС (72) В.Г.Горенко, О.Й.Шинский, Л.П.Вишнякова, Б.О.Черняк, Н.В.Манойло и Ю.П.Щитков(56) Авторское свидетельство СССР 9 176595, кл. С 21 С 1/00, 1964.Авторское свидетельство СССР У 777064, кл. С 21 С 1/00, 1974. (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МОДИФИКАТОР ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ(57) Изобретение относится к лите му производству, в частности к пол йн К АВТОРСКОМУ СВИ чению высокопрочного чугуна с шаровидной Формой графита путем модифицирования в литейной форме, Цель изобретения - стабилизация процесса модифицирования и повышение пластических свойств чугуна. Для этого зерна модификатора подогревают доо60-150 С, а покрытие наносят толщиной 0,05-0,6 от диаметра зерна из зерен модификатора размером 0,1 0,5 мм с содержанием органического связующего с температурой деструкции 280-620 С. В результате повышаются и выравниваются прочностные и пластические свойства чугуна в отливках. 1 табл.73211 12Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению высокопрочного чугуна с шаровидной йормой графита путем модифицирования в литейной форме.Цель изобретения - стабилизацияпроцесса модифицирования и повышениепластических свойств чугуна.Способ осуществляют следующимобразом,П р и м е р 1. В лопастный смеситель загружают подогретые до 60 Сзерна модификатора со средним диаметром 1 мм, В процессе перемешивания постепенно добавляют 47.-ныйспиртовый раствор поливинилбутираля (температура деструкции 280 С).Перемешивают в течение 1,5-2,0 мини добавляют пылевидную Фракцию, которая плакирует зерна модийикатора,После этого через разгрузочное окнопроизводится выдача модийикатора.П р и м е р 2, В лопастный смеситель загружают подогретые до 100 Сзерна модийикатора средним размеромзерен 3 мм, перемешивают их в течение 1,5-2,0 мин в процессе перемешивания постепенно добавляют 5%-ныйраствор смолы СФЖ 309 (температурадеструкции 500 С) и подают пылевидную Фракцию, которая плакирует зернамодификатора. Через разгрузочное окно производят выдачу гранул модификатора,П р и м е р 3. В лопастный смеситель загружают зерна модификаторасредним диаметром 4 мм, подогретыедо температуры 180 С, и перемешивают в течение 1,5-2,0 мин, Затем впроцессе перемешивания добавляютлак кремнеорганической кислоты (температура деструкции 620 С) и подаютпылевидную Фракцию модийикатора,которая плакирует зерна, перемешивают и через разгрузочное окно выдают готовые гранулы модификатора. Гранулы для примеров 4 и 5 готовили аналогичным образом. В качестве связующего испольэовали сульфитно-спиртовую бражку (температура деструкции 270 С) и клей на основе полиметилфенилсилоксана с молекулярной массой 500-600 в сочетании с полиметилйенилкарборансилоксаном (ПМФКБС) - температура деструкции 650 С.В качестве исходного чугуна для внутриформенного модифицирования 5 10 15 20 25 30 35 40 45 использовали чугун следующего соста- ва, мас.%: 3,3-3,5 С; 1,45-1,50 81: 0,25-0,3 Мп; 0,05 И;0,04 Сг; 0,07 Р; .0,02-0, 03 Б.Чугун выплавляли в электродуговой печи ДСП, температура заливаемого чугуна в форму 1650 - 1700 К.В таблице приведены технологические параметры подготовки модификатора для внутрийорменного модифицирования и полученные результаты от применения модификаторов, подготовленных по предлагаемому способу и способу-прототипу.Из данных таблицы видно, что применение гранулированного модификатора, подготовленного по предлагаемому способу (примеры 3,4,5 по сравнению со способом прототипом), позволяет уменьшить потери модификатора за счет использования мелких фракций, образующихся при дроблении кусков модификатора на 20-307., при этом повысить прочность чугуна в отливках до 545-565 МПа против 460- 540 МПа, пластичность до 4,5-5,67. против 1,8-4,4%, снизить разброс показаний прочности, пластичности и твердости чугуна в различных сечениях отливки с 45-50 до 3-1,5 МПа, с 1, 1-1,8 до 0,2-0,3% соответственно и с 11-42 до 2-6 НВ.Использование модификатора со средним диаметром менее 1,0 мм не позволяет получить при нанесении оболочки заданную оптимальную фракцию модийикатора для внутриформенного модифицирования, Это приведет к снижению скорости растворения модификатора, особенно в начальной стадии модифицирования и, как следствие, к неоднородности прочностных и пластических свойств чугуна в различных сечениях таких отливок. Использование модификатора со средним диаметром более 4 мм не.позволяет получить при нанесении оболочки заданную оптимальную Фракцию модийикатора, т.е. она будет превышать верхний предел применяемого модификатора. Это приведет к раннему вымыванию модийикатора из реакционной камеры, неполному его растворению и, как следствие, к неравномерности прочностных и пластических свойств чугуна в различных сечениях отливки. Увеличение толщины оболочки свыше 0,60 среднего диамет 1273ра зерна модиАикатора увеличит фракцию модификатора, применяемого длявнутриформенного модифицированиясвыше оптимального размера. Это приведет к неравномерному растворениюмодиАикатора, вымыванию модиАикатора в форму и, как следствие, к снижению стабильности процесса, снижению и неоднородности механическихсвойств чугуна в различных сечениях 10отливки.Уменьшение толщины оболочки менее0,05 среднего диаметра зерна модификатора не позволяет получить оптимальную фракцию модификатора и тем 15самым в связи с уменьшением площадиконтакта модификатора с жидким чугуном снизится содержание остаточногомагния в нем, а это приведет к снижению и неравномерности прочностных 20свойств по различным сечениям отливки,Подогрев модификатора перед нанесением на него смеси необходим длясоздания равномерной толщины оболочки на его поверхности и устраненияобразования крупных конгломератовза счет ускорения полимеризации связующего. Снижение температуры подоогрева модиФикатора менее 60 С удлиняет процесс полимеризации и тем самым ведет к образованию крупных конгломератов и неравномерной оболочкина зернах модиАикатора, что не позво.ляет использовать модификатор длявнутриформенного мциАицирования, Повышение температуры подогрева модификатора свыше 150 С ведет к частичному или полному разложению связующего, потери прочности обмазки на 4 Оповерхности зерен модификатора.Этоведет к невозможности создания наповерхности зерен оболочки, использования в процессе модификатора чугуна мелкодисперсной фракции модификатора.Связующее предназначено для придания оболочке достаточной прочностив период подготовки модификатора,его хранения и заполнения реакционной камеры и разупрочнения оболочкипри нагреве модиАикатора в реакционной камере за счет теплоты жидкогочугуна. 211 4вие, снижаются стабильность процесса растворения модификатора, прочностные и пластические свойствачугуна в различных сечениях отливки, Повышение содержания связующего свыше 8 ведет в результате разложения в реакционной камере под воздействием теплового потока от жидкого металла к насыщению чугуна газами, неметаллическими включениями, замедляет процесс растворения модификатора, снижает его стабильность и, как следствие, снижает прочностные свойства чугуна в отливках.Понижение температуры карбонизации менее 280 С ведет к ранней поте-, ре прочности оболочки в реакционной камере. Это вызывает нарушение оптимального гранулометрического состава модиАикатора, неравномерность растворения модификатора и, как следствие, ведет к снижению прочностных и пластических свойств чугуна в различных сечениях отливки, Повышение температуры свыше 620 С ведет к замедлению процесса растворения модиАикатора ввиду высокой прочности оболочки модификатора в момент его контакта с жидким металлом. Применение мелкодисперсного модификатора со средним диаметром менее 0,5 мм длясоздания оболочки позволяет максимально использовать мелкодисперсные фракции модификатора, получаемые при дроблении его кусков, и при этом создаются гранулы для модифицирования оптимального размера.Применение фракции менее 0,1 мм ведет к увеличению расхода связующего для получения прочной оболочки, а это ведет к насыщению металла газами и неметаллическими включениями,Использование фракции модификатора более 0,5 мм не позволяет получить прочную оболочку на поверхности зерен модификатора, так как эта Аракция и зерна модиАикатора соизмеримы в размере. Это ведет к снижению прочностных свойств чугуна в отливках, стабилизации процесса модифицирования.Использование предлагаемого способа позволяет уменьшить толщину стенок отливки на 5-7% за счет повы Снижение содержания связующего в 55 оболочке менее 3,5 ведет к потере ее начальной прочности, отслаиванию от зерен модификатора и, как следстшения прочности материала отливки.Формула изобретения1Способ подготовки модификаторадля модифицирования высокопрочногоПредлагаемый способ Показатели Способ- прототип Технические. параметры Средний диаметр зерна модификатора, мм 1 3,0 0,5 5,0 2-4 2-8 Температура подогрева модификатора,С 60 100 180 50 190 Содержание связующего в отливке,мас.% 8,6 3,5 5,0 8,0 3,0 Температура карбонизации связующего,С 620 270 650 280 500 Содержание модификатора в оболочке,мас.Е 91,4 96,5 95 92 Размер зерна мелкодисперсного модификатора в оболоч 0,1 0,2 0,08 0,6 0,5 ке, мм Толщина оболочки,часть от среднегодиаметра зерна модификатора 0,04 0,05 0,7 0,6 0,2 Количество модификатора в реакционной камере от массы отливки, 7 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Потери модификатора при его подготовке, мас.7. 5-7 20-25 34-40 25-30 5-7 5-7 Свойства чугунав отливке Предел прочностипри растяжении,Ьйа 540-495 510-460 560-545 565-562 565-555 490-400 475-375 Ф 127 чугуна в литейной форме, включающий нанесение на поверхность зерен модификатора покрытия в виде добавок и связующего, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью стабилизации процесса модифицирования и повьппения пластических свойств чугуна, зерна 3211 Ьмодификатора размером 1-4 мм подогревают до 60-150 С, а покрытие наносят толщиной 0,05-0,6 от диаметра зерна из зерен модификатора размером 0,1- 0,5 мм с содержанием органического связующего с температурой деструкции 280-620 С,1273211 8Продолжение таблицы Относительноеудлинение, % 3,6-1,8 4,4-3, 1 4,8-4,5 5,4-5,6 54-56 3,3-3,4 3,4-1,5 247-275 235-274 228-224 230-228 232-226 190-175 225"175 Твердость,НВ Наличие неметаллических включений в теле отЕсть Есть Нет Нет Нет Нет Нет ливки Составитель И.Журина Редактор Е.Копча Техред В.Кадар Корректор В,БутягаЗаказ 6372/ 11 Тираж 757 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5