Способ получения чугуна с вермикулярным градиентом

)5 ТЕН ЗОБ САНИ ЕТЕЛЬСТВУ У К АВТОР оролев, В,М,Михайловев, Е.М,Арсагов и 1/10, 1982,енение чугуна ярным графи 1984, с,68 - ИЯ ЧУГУНА С ТОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(53) 621.785 (088.8) (56) Заявка Японии %57-210910, кл, С 21 СКузнецов Б.Л.Прим ровидными и вермику автомобилестроении. М (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕН МИКУЛЯРНЫМ ГРАФИ Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам получения чугуна с вермикулярным графитом (ЧВГ), и может быть использовано для получения ответственных машиностроительных отливок.Цель изобретения - сокращение количества шлаковых дефектов в отливках, теплопотерь на обработку, а также стабилизация механических свойств чугуна ваграночной плавки с исходным содержанием серы 0,05 - 0,10.Сущность предложенного способа получения чугуна с вермикулярным графитом обусловлена следующим, Проведение строго согласованной с составом исходного жидкого чугуна последовательной двухстадийной обработки расплава редкоземельными элементами, количество которых(57) Использование; при производстве отливок из чугуна с вермикулярным графитом. Сущность изобретения: получение чугуна осуществляют при двух стадиях обработки путем ввода в расплав РЗМ, количество которого определяют из выражения 6 = (5 - 6)хЯисх (0,02 - 0,03)1, где Я - содержание серы в исходном чугуне, причем на первой стадии вводят 40 - 8001 ь от общего количества в виде лигатуры ФСЗОРЗМЗО путем ее присадки на желоб вагранки, усвоения лигатуры, осуществляемого в котловане в течение 2 - 5 мин, а затем после скачивания шлака на второй стадии в расплав присаживают оставшуюся часть РЗМ в виде модификатора ФСМгЗ при соотношении в нем РЗМ:М 9:Т 1, равном 1:(0,4 - 0,5);(0,3 - . 0,5), 3 табл. определяется из выражения 6 = (5 - 6)х 5 исх - (0,02 - 0,03), где 6 - расход РЗМ; Бисв содержание серы в исходном чугуне. Разделение ввода РЗМ позволяет избежать ряда нежелательных эффектов, Если весь РЗМ ввести на конечной стадии, товвиду боль- Ф ших расходов присадки, вводимой в ковш, Я требуется высокий перегрев металла, также ОЬ по ходу заливки постоянно выделяются в ковше продукты реакции, которые могут попасть в полость литейной формы, При вводеаай РЗМ на ранней стадии теряется стабильность получения ЧВГ,Поэтому в предлагаемом способе на первой стадии уровень исходной серы снижается до 0,02 - 0,03 в жидком чугуне при вводе 40 - 60 РЗМ от общего количества в виде лигатуры ФСЗОРЗМЗО путем ее присадки на желоб вагранки. Затем металл по 17404265 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ступает в подогреваемый копильник, где большая часть продуктов реакции при выдержке 2 -5 мин успевает агрегатироваться и удалиться в шлак. При последующей обработке комплексным РЗМ - Мд - Т 1, содержащим модификатор с определенным соотношением ингредиентов, достигается дополнительное глубокое рафинирование от растворенных кислорода и серы, кроме того, за счет перелива и дополнительного барботажа расплава парами идет активная флотация остающихся неметаллических включений в шлак, при этом вермикулярная форма включений графита стабилизируется в основном за счет повышенного соотношения остаточных содержаний РЗМ и магния в присутствии титана,Именно такая последовательность обработки позволяет реализовать эффект рафинирования и получения ЧВГ из чугуна ваграночной плавки с высоким исходным содержанием серы при требуемых минимальных перегревах расплава.Основание значений предельных параметров (получено экспериментально). При исходной сере менее 0,05% сокращается общее количество образующегося шлака и решение поставленной цели можно достичь за счет одностадийной обработки. При сере более 0,1% существенно возрастает стоимость обработки и необходимо в дополнение к РЗМ использовать другие более дешевые реагенты (сода, карбид кальция и т.д,). Ввод РЗМ в количестве 40 - 60% от общего количества на первой стадии обработки обусловлен; нижний предел 40% - содержанием серы в исходном чугуне на нижнем уровне (0,05%), верхний предел 60% - содержанием серы на верхнем уровне (0,1%). Коэффициенты (5 - 6) в формуле получения исходя из стехиометрического соотношения атомных весов РЗМ и серы, вступающих во взаимодействие и образующих сульфиды РЗМ с учетом коэффициента усвоения РЗМ (70 - 75%).(0,02 - 0,03) - остаточное содержание серы (1%), растворенной или частично связанной в чугуне после первой стадии обработки. Если остается в расплаве в первый период более 0,03% серы, то теряется стабильность технологии получения ЧВГ, при остаточном содержании серы менее 0,02% растет количество шлака и угар РЗЭ, Остаточное содержание серы 0,02% достигается вводом 40% РЗМ в составе комплексного модификатора от его общего количества. При этом обеспечиваются минимальные теплопотери и минимальное количество вносимого в состав чугуна кремния. Остаточное содержание серы 0,03% достигается соответственно присадкой 60% РЗМ от его общего количества,Данное процентное содержание вводимого РЗМ ограничено как увеличением теплопотерь на первой стадии обработки, так и повышенным содержанием кремния в отливках в связи с увеличивающимся общим количеством вводимого ФСЗОРЗМЗО,Время выдержки расплава в копильнике после первой стадии обработки обусловлено необходимостью образования сульфидов РЗМ, их укрупнением и флотацией последних, имеющих относительно крупные размеры, Нижний предел (2 мин) - минимальное время образования и удаления продуктов реакции. Вехний предел (5 мин) связан с ростом теплопотерь, а также отсутствием прироста удаления шлаковых продуктов реакции.Количество магния (2,5 - 3,5%) в составемодификатора ФСМг 3 на второй стадии обработки обеспечивает хорошее усвоение магния, отсутствие пироэффекта и дымовы- деления, При содержании магния менее 2,5% сильно растет добавка модификатора, увеличиваются теплопотери и содержание кремния в отливках. Превышение содержания магния .более 3,5% ограничено с появлением пироэффекта, снижением степени усвоения магния, а также уменьшением стабильности получения чугуна с вермикулярным графитом.Установлено соотношение РЗМ:Мо;Т =1:(0,4 - 0,5):(0,3 - 0,5), исходя из устойчивого получения ЧВГ, При отклонении ниже нижнего предела Т происходит недостаточное десфероидизирующее влияние, Отклонение выше верхнего предела не позволяет возрасти вермикуля ризирующим действиям комплексного модификатора, однако возможным становится появление плен в отливках и загрязнение титаном литья из возврата.Расчет технологии,Ях= 0,1%, ввод РЗМ на первой стадии60% от его общего количества,6 х(0,1 - 0,03) = 6 х 0,07 = 0,42% РЗМ -общее количество,0,42 - 100%Х - 60%Х =100 = 0,252% РЗМ на первой0,42 х 60стадии. Тогда на первой стадии необходимо ввести ФСЗОРЗМЗО (учитывая, что РЗМ в составе ФСЗОРЗМЗО - 30%) в количестве 0,252:0,3 = 0,84% ФСЗОРЗМЗО,На второй стадии при РЗМ = 6,6% в составе ФСМг 3 его количество составит:1740426 Таблица 1 0,42 - 0,252 = 0,168%; 0,168: 0,066 = 2,5% ФСМгЗ.Зисх = 0,07, ввод РЗМ на первой стадии 50% от его общего количества.6 х(0,07 - 0,025) = бх 0,045 = 0,27% РЗ М - 5 общее количество.0,27 - 100%Х - 50%Х =100 = 0,135% РЗМ на первой0,27 х 50стадии.Тогда на первой стадии необходимо ввести ФСЗОРЗМЗО в количестве 0,135:0,3= = 0,45% ФСЗОРЗМЗО.На второй стадии (РЗМ = 6,6%) необхо димо ввести модификатор ФСМгЗ в количестве 0,27 - 0,135 = 0,135%; 0,135:0,066 = 2,0% ФСМгЗ.Зисх = 0,05%, ввод РЗМ на первой стадии 40% от его общего количества, 206 х(0,05 - 0,02) = 6 х 0,03 = 0,18% РЗМ - общее количество.0,18 - 100%Х - 40%Х =00 = 0,072% РЗМ на первой стадии.Тогда необходимо ввести ФСЗОРЗМЗО в количестве 0072:03 =. 024% ФСЗОРЗМЗО, 30На второй стадии (РЗМ = 6,6%) необходимо ввести модификатор ФСМгЗ в количестве 0,18 - 0,072 = 0,108% РЗМ или 0,108.:0,066 = 1,6% ФСМгЗ,Данные расчетов сведены в табл.1. 35Способ осуществляют следующим образом.Плавку осуществляют в вагранке с кислой футеровкой производительностью 3 т/ч. Химический состав чугуна ваграночной 40 плавки следующий, мас.%:Углерод 3,5 - 3,7Кремний 2,0 - 2,4 Марганец 0,4 - 0,7 Хром 0,03 - 0,04 Сера 0,05 - 0,1 После перегрева расплава до 1410 С производят обработку по известному и предлагаемому способам получения ЧВГ, Для получения сравнительных результатов используют модельную оснастку, позволяющую получать клиновидные пробы, из которых изготавливают образцы для механических испытаний и оценки степени загрязнен ности сплава.Полученные результаты приведены в табл.2 и 3.Предлагаемый способ стабилизирует механические свойства чугуна с вермикулярным графитом, при этом существенно снижается степень загрязненности сплава неметаллическими включениями,Формула изобретения Способ получения чугуна с вермикулярным графитом, включающий двухстадийную обработку расплава и последующую подачу расплава в ковш на разливку, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения тепло- потерь и уменьшения количества неметаллических включений в структуре чугуна, при двух стадиях обработки чугуна в расплав вводят РЗМ, количество которого определяется из выражения 6 = (5 - 6).Яисх - (0,02 - 0,03), где 6 - расход РЗМ, Я - содержание серы в исходном чугуне, причем на первой стадии вводят 40 - 60% от общего количества в виде лигатуры ФСЗОРЗМЗО путем ее присадки на желоб вагранки и последующем ее усвоением расплавом в подогреваемом копильнике в течение 2 - 5 мин, скачивают шлак, а на второй стадии в расплав присаживают оставшуюся часть РЗМ в виде модификатора ФСМгЗ при соотношении в последнем РЗМ;Мд:Т 1, равном 1:(0,4 - 0,5):(0,3 - 0,5).1 15 (ОЕХОЕ Ф5 У йс ЯОСЕЭ Ху й (с 1 1 Ф 5 х сс (х (0 Щ 1 Э Ф Е(О 1гй 1 й 11 (Ещ1 - 1 (П Е1 Б Ео хс щс г)111 Э1 Б1 й 5о а1 С Э1 СФ О1 11л(3"11 ПС1 1 ,с,Э вз яО О;х ао эО 5о х щ Е х 5 25 1- (Е о а щ(оог Л 1- Що ао П) (О Щ10 1740426 Таблица 3 Кол-во отлнво из ЧВГ Содержание серыв мох.цугуне,нас,2 Способ полуцения.ЧЗГ Осегокол-воотливожт всход лиатурм мастадии обработки, ас.2 оотновениеОН:Мбгтб потери алла с моента обраотки дозаливки вформы,еС фСЗОРЗНЗО ФСНгЗ 1,2 390-425цц 5 00 10,45 иже нижнего 0,07 ыже верхнего 0,07 95-4 7,0 Оптимизация соот новения РЯН:МОЗТ е лигатуре фСНг 3 при уровне 370-420 Щ 3 390-435-4 1 О 2,ниже нижнего О,0,45 390-450 87 него 0,07 выщ Составитель С.КоролеТехред М.Моргентал орректор О,Кравцов азоренко едакт Заказ 2051 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ОредлагаемыйОптимизация времени выдержкипосле 1 стадииобработки приуРовне содержания ингредиентовнижнем 0,0 всход лиг уры на 1 тадин обРаботки,мас.2 реня аыержки после 1 стадии об Работки, мин 6,6: 3, О:2,6 40 6,6:З,О;2,6 456,6:3,0:2,6 55 6,6;З,О;2,6 37 6,6:З,О:2,6 65 длоцалв,за нина ема яиеметаллицескимивклюцеи. вобразцах,