Способ получения отливок из чугуна

Союз СоветскнхСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М, К.з С 21 С 1/08 с присоединением заявки Йо -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Б. А. Кириевский и С. С. Затуловский Институт проблем литья АН Украинской ССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ЧУГУНА Изобретение относится к черной металлургии и литейному производствуи может быть использовано для получения фасонных отливок, предназначенных для эксплуатации в узлах трениядо температуры ниже 300 оС.Известен состав перлитного пористого серого чугуна АЧС, легированного свинцом и фосфором, Данный чугун может найти широкое применениедля деталей узлов трения. Однакотехнологическая сложность полученияотливок из данного чугуна ограничивает область и масштабы его применения.Известны различные способы ввода 15свинца в расплав железоуглеродистыхсплавов. Применительно к получениюслитков стали, легированной свинцом,известны способы подачи частиц свинца в струю расплава, поступающего в 20изложницу 11,Однако при этом степень усвоениясвинца невысокая (26-55), значительная часть дробинок пролетает мимо 25струи. К тому же при этом способе наблюдаются возгоны свинца и его окислов, интенсивное выделение газообразных тбксичных его соединений, чторезко ухудшает условия работы. 2Известен способ получения отливок,включающий введение в нее легирующихдобавок в виде гранул свинца в потоке с гранулами стали. При этом количество вводимых гранул свинца и сталисоставляет соответственно 0,1-0,5 и2-3 от веса отливки, а их фракция2 - 10 мм и 0,5-3,0 мм (21,Однако указанный способ не обеспечивает получение чугуна марки АЧС-бпо химическому составу и не обеспечивает получение необходимого содержания свинца и равномерной пористости по объему, что естественно резкоухудшает характеристики изнашиваниячугуна.Известен способ получения перлитного пористого чугуна, например, марки АЧС-б в вагранках. При этом передвыпуском чугуна в ковш загружаютнебольшими кусками феррофосфор, ковшзаполняют чугуном, после перемешивания и удаления шлака вводят кусочкисвинца. При этом вводится 1,0-2,0свинца (с учетом его интенсивноговнедрения и испарения) 31,Интенсивное окисление, плавление,ликвация фосфора и свинца снижаетпроцент усвоения добавок до 30-50,приводит к нестабильности структурыТвердые частицы феррофосфора и свинца в расплаве оказывают инокулирующее воздействие, снимая тепло перегрева и образуя дополнительные центры кристаллизации, Уменьшение времени пребывания расплава в жидком состоянии, развитие двухфазной зоны снижает возможность ликвации фосфора и свинца, способствует диспергированию структуры.Количество порошкообразной дроби феррофосфора определяется заданным составом, технологией ввода и высоким усвоением добавки: при позднем вводе 75 - 87. Ввод менее 0,6 свинца не приводит к достижению заданного его остаточного содержания в чугуне, не обеспечивает равномерности ввода частиц феррофосфора, получение требуемой структуры. При вводе более 1,5 свинца увеличивается неоднородность чугуна, появляется избыточное содержание свинца в чугуне, значительная структурная неоднородность 5 отливок, повышенному расходу. Наличие токсичных возгонов свинца и фосфора, необходимость перемешиваниягорячего чугуна, легированного этимидобавками в ковше, резко ухудшаетусловия труда литейщиков.Цель изобретения - повышение усвоения легирующих добавок, улучшениеусловий труда, повышение дисперсности и однородности структуры отливок.Для достижения цели в жидкий чугун в процессе заливки литейных формвводят совместно дроблений феррофосфор и гранулы свинца, при этом количество вводимых порошкообразных добавок составляет соответственно 1,04,0 и 0,6-1/5 от веса отливки.Для уменьшения угара и ликвации феррофосфор целесообразно вводить в видеферроманганофосфора или чугунной дроби, содержащей 1 - 10 фосфора.Совместное введение фосфора и 20свинца в процессе заливки литейныхформ позволяет ввести легирующую добанку более равномерно в объем металла без принудительного перемешивания,сократить время контакта с атмосферойи уменьшить период пребывания его вжидком металлеЭто существенно сокращает потери фосфора и свинца врезультате снижения интенсивностиугара, возгонки, ликвациии и ошлаковывания по сравнению с вводом в ковш.Совместный ввод в процессе заливкисравнительно легких частиц феррофосфора (удельный вес 3,75-4,5 г/см)совместно с тяжелыми гранулами свинца (удельный вес 10,5 - 11,3 г/см)обеспечивает более технологическийввод, эффективное замешивание с расплавом, более равномерное распределение фосфора в объеме расплава,так как при вводе смеси в смесительную более тяжелые гранулы увлекаютза собой легкие частицы.и пористость, снижаются физико-механические свойства. Ввод дробленогофосфораменее 1,0 не эффективен,так как в этом случае не обеспечивается требуемое содержание фосфора всплаве, что не позволяет получитьзаданную структуру и необходимыйуровень свойств.При вводе более 4,0 феррофосфораувеличивается неоднородность, образуются поры и раковины из-за чрезмерного снижения температуры и повышения вязкости расплава, завышенногосодержания фосфора,В индукционной печи выплавлялибазовый чугун марки СЧ 15-32 следующего химического состава: 2,1,65 Каждую плавку делили на 2 части: одну Форму заливали по обычной технологии с вводом добавок в ковш, другие - с вводом гранул свинца и феррофосфора и других материалов (содержание фосфора 10-15 ЧМТУ 5- 29-70), Отливали литые заготовки диаметром 100 мм высотой 300 мм и маслоты с внутренним диаметром 75 мм. Гранулы (свинца размером 2,0 - 10,0 мм; феррофосфора 0,5-1 мм). вводили из бункера с затвором и тарированным отверстием в установленные над смешивающей камерой вихревые воронки. Размеры гранул определены опытным путем с точки зрения технологичности ввода и полного растворения частиц, Тангенциальный подвод металла в смесительную камеру обеспечил вращение металла, интенсивное перемешивание и полное усвоение свинца и фосфора. Контрольные эксперименты проводились по технологии прототипа с введением кусков феррофосфора на дно ковша перед его заполнением, тщательным перемешиванием, очисткой шлака, введением перец заливкой в ковш кусочков свинца, перемешиванием, вводом в жидкий металл в колокольчике поташа.Улучшаются условия труда рабочих литейщиков, так как отпала необходимость перемешивания жидкого металла в ковше, при вводе свинца резко уменьшилось выделение токсичных паров свинца в атмосферу цеха.В таблице приводится сравнение сдаточных (по ГОСТ 1585 в ) характеристик для отливок антифрикционного чугуна: микроструктуры, твердости, содержания легирующих элементов.Как видно из таблицы, при получении антифрикционного чугуна по обычной технологии (прототип) наблюдаются большие потери легирующих, структуранеоднородна по графиту и основе (1вариант). При вводе по описываемомуспособу усвоение добавок значительноповышается максимально при оптимальных технологических параметрах (варианты 3,5,6). При вводе меньшегоколичества гранул (вариант 2) илибольшего (вариант 4) не выходим натребуемую марку и уровень свойств.Ввод фосфора в виде дробленого ферроманганофосфора (вариант 5) (ЧИГУ - 5 -34 - 70) с содержанием марганца 50 - 60и фосфора 10-12 способствует дополнительному легированию чугуна марганцем, перлитиэации структуры, повышению твердости чугуна и снижению износа.Применение данного способа при 5 оптимальном соотношении параметровпозволило улучшить технологичностьуменьшить воэгон и токсичные газовыделения свинца, снизить угар легирующих добавок, повысить равномерностьих распределения, при этом достигнута стабильность и однородность структуры чугунных отливок..хс; ч ф мО 2 ход ЕГ:ХДКХ - О 1 о О о ЮЮъо о со о 1 о о %-4Ю о гЧ О оо о оо о 7 Ю Ю Чо 1 Д ан Ф о д о в в оа оа с с с с 1 О О аа аа Г С ИГ 1 ДоО О,ОхэоЦСЙ н ц а 9 С 1 Ххэжо ааа ФЕЕИ юо ф й Г С ЮО о.о ( й фф Г 1 Г Га а Гч Гч 1 6овцеа ав хас цх аа аа Гч Г- Г Гч ооо о аа о аа 4 Г:1 Гл Г- Гч ч х в а а ч ев ев Гч Гч Г- Гл 1ее Е а о 1 1ев ее Г. Гч ч чееГм Гм оо ае ао во ее 1Х 5Д 9о х м 0 о%1 01 о мСОсо Р 1 (Ч 01 М ъ о о О оо ае ао в о ее Эх ьХ 9а хфа .Ф "фц хоо д 10 0 с оЮсм аал Ооох ехаФС эдц х9 Ц Рдь хГ Х О о о О е ао э о ев Ю о Ю %-4 фьо 1Ьед Фо х Ю с 1 1 а ос ав ао э о вв 1 1 Ю% 1мСхооНоаД -1 Ч 1х 5Д 9о х м а а н а о о а х х Е ъ 6 х ж Э ою д о а Ц х е о о е ох 3 Э д цо Э х Р аав х Ф хнвх ах 9 асх нр,ох да а в Р 1 хац О 1 1 нцн вооо аа с цо ццйо о од жххцо х11 1 а 12 аа 11 ,о ХКДДЦ 5 ВВО Хоц о ххйоо внэикха,х о аа :Фнхдацх .2 ои дахцхооэхах 5 ОЦ Э ЕЦ 5 ЦФХЦ хяаэцдооацаихоцх 2 воооо адд додхцае 5 а " я, О 6 Э нХ ОФ х р, ааэ ос хцх ххох Н 1 ИО 3 5 й дх,"ф: о Ф В хо хх ь а д хднф Д Р О 6 3 а х м Ю Ю с о10 753904 Составитель А. КондратьевРедактор С. Титова Техред Н. Бабурка Корректор Е. Папп Тираж 608 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Заказ 4849/22 Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 формула изобретения1. Способ получения отливок из чугуна, включающий заливку литейной формы жидким чугуном и введение свинца и феррофосфора, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше ния усвоения легирующих добавок, улучшения условий" труда, повышения дисперсности и однородности структуры отливок в процессе заливки литейных форм, дробленый феррофосфор вводят совместно с гранулами свинца в количестве соответственно 1,0-4,0 и 0,6-1,5 от веса отливки. 2. Способ по п. 1, о т л н ч а ющ и й с я тем, что феррофосфор вво:дят в виде ферроманганофосфора.Источники информации,принятые во внимание при экспертиэеФ1. "5 сее", 1959, У. 144, Р 13,р. 82 - 84. 2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2505610/22-02,кл. С 21 С 7/00, 1977.3. ГОСТ 1585-70, приложение 2