Способ модифицирования чугуна

, графитные включения модификаторами чугуна, используемого для получениякрупных отливок, например прокатныхи каландровых валков весом до 40 ти,более,Цель изобретения - повышение степени сфероидизации графитовых включений и механических свойств чугуна.Магнием обрабатывается 55-75%всего количества металла при 13201340 С до обеспечения в готовомметалле 0,02-0,04% магния, остальнуючасть чугуна модифицируют церием при1480-1510 С до обеспечения остаточного содержания 0,07-0,09% церия н металле, температура модифицированиямагнием находится в пределах 1320340 С. Этой температуре соответствует получение максимальных механических свойств чугуна, показателякачества и фактора формы графита(главки 6-8, табл. 1), которые значительно выше получаемых при применении известйого способа,Нижний предел этой температуры(1320 С) обусловлен необходимостьюобеспечения требуемого уровня механических свойств и низкой вязкостичугуна, способствующей удалению вшлак продуктов десульфурации магнием, С понижением температуры ниже1320"-С, ухудшается Форма графиткыхсфероидов и повышается степень аномальности перлита, что приводит кснижению прочности (плавки 9-10).Верхний предел температуры модифицированного магнием чугуна (1340 С)обусловлен тем, что при более высокихтемпературах усиливается процесс испарения магния и снижается степеньдесульфурации. Это приводит к ухудшению формы графита, появлению цементита в медленно охлаждающихсячастях отливки, и, как следствие,к снижению механических свойств иухудшению критерия качества АК (плавки 14-15),Оптимальная температура обработки чугуна церн ем находится в пр еделах 1480-1510 С и обеспечивает максималь ные механические свойства чугуна (плавки 18-20), Нижний предел этой температуры (1480 С) обусловлен необходимой степенью повышения температуры металла перед заливкой, эффективностью восстановления церием сульфидов магния и обеспечения тем самым повышения механических свойств.С понижением температуры ниже 1480 С1в чугуне возрастает количество газов, главным образом кислорода иснижается восстановительная способ"ность церия, что приводит к увеличе нию его расхода и снижению механических свойств чугуна (плавки 16-17).Верхний предел температуры (1510 С)обусловлен необходимостью предотвра"щения его интенсивного испарения, 15 что является причиной снижения механических свойств (плавки 21-22).Оптимальным количеством чугуна,обрабатываемого магнием, является55-75% от его общего количества, 20 При этом обеспечивается максимальныйуровень механических свойств (плавки 20-22), Верхний предел (75%) обусловлен необходимым уровнем повышения температуры чугуна перед заливкой.25 Увеличение количества чугуна, обработанного магнием, свыше 75% приводитк уменьшению температуры чугуна перед заливкой, понижению механических свойств и уменьшению критерия З 0 качества АК (плавки 23-24). Нижнийпредел количества чугуна обработанного магнием обусловлен необходимостью предотвращения интенсивного испарения магния после смешивания чугу"нов и возрастания склонности чугуна к отбелу. Уменьшение количества чугуна, обработанного магнием, ниже 55% от общей массы металла вызывает увеличение испарения магния, снижение механических свойств и ухудшение критерия качества (плавки 23-24),Магний и церий обеспечивают сфероидизацию графитных включений тольков узких пределах их остаточного содержания в чугуне,Остаточное содержание магния, необходимое для получения шаровидногографита с высоким фактором формы,находится в пределах 0,02-0,04%. Притаком содержании магния максимальныйуровень механических свойств обеспечивается при содержании церия 0,070,09% (плавки 3-5 и 10-12, табл. 2).Нижний предел остаточного содержания магния в чугуне (0,02%) обосно"ван тем, что при более низком егосодержании в структуре чугуна появляется вермикулярный и пластинчатый12 7884 4обрабатывается церием, Расход цериясоставляет 4,7 кг на 1 т электропечного чугуна. После 10-минутной вью держки с поверхности металла удаляют о. 5 шлак, При смешивании обработанногомагнием чугуна с чугуноцериевой лигатурой получают расплав, имеющийнепосредственно перед заливкой тем) пературу 1330 С, Остаточное содержаО ние магния в металле 0,037., церия -0,077, Графит в сердцевине и шейкахимеет шаровидную форму, фактор формы 0,81,15 Результаты механических испытанийотливок сведены в табл, 3 и показывают, что предел прочности на изгибчугуна сердцевины валков, полученныхпо предлагаемому способу, повышаетаналогичный показатель валков, изготовленных по известному способу,на 36-413. Учитывая это, эксплуатационная стойкость валков исполненияСШХН, оттнтых по предлагаемому спосо 25 бу выше стойкости валков, изготовленных по известному способу, не менее,чем на 253,графит, что я вля ет ся пр ичи ной снижения механических свойств (плавки 1-2), верхний предел (0,043) - тем, что дальнейшее повышение остаточног содержания приводит к перемодифицир ванию чугуна, ухудшению фактора фор мы графита и снижению механических свойств (плавки 6-7). Нижний предел остаточного содержания церия (0,073 обусловлен его количеством, необходимым для вытеснения магния иэ его сульфидов и связывания элементов - демодификаторов, так как нри более низком его содержании снижается степень сфероидизации графита и уменьшается прочность чугуна (плавки 8- 9), Верхний предел (0,093) обосновывается, тем, что при дальнейшем повышении его остаточного содержания графитные включения приобретают звездообразную форму, а в структуре металлической матрицы возрастает количество цементита, что является причиной снижения механическихсвойств (плавки 13-14).П р и м е р. Для получения отливок валков исполнения СШХН в пламенной печи выплавляют 30 т чугуна следующего состава,Х: С 3,01 81 1,5;Мп 018; Сг 0,31 Я 1 1,5; Я 0,05; З 0 Р 0,20, Чугун перегревают до 1400 С и выпускают в ковш. Обработку чугуна магнием проводят в камере для модифицирования при 1340 С, Расход магния 0,8 кг на 1 т металла, Иоди 35 фицированный магнием чугун выдерживают 1 О мин для обеспечения включения сульфидов и оксидов магния на поверхность металла, после чего скачиваютшлак. Одновременно в электроду 40 говой печи ДСПвыплавляют 8 т чугуна аналогичного состава для приготовления жидкой чугуноцериевой лигатуры. Металл сливается в ковш и при 1500 С формула изобретения Способ модифицировання чугуна, включающий обработку части чугуна магнием, скачивание шлака и последующее смешивание с оставшимся чугуном, о т л н ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени сфероидизации графитных включений и механических свойств, магнием обрабатывают 55-753 метапла при 1320-1340 С до обеспечения в готовом металле 0,02-0,04 мас.7 магния, а оставшийся чугун модифицируют церием при 1480-1590 С до обеспечения 0,07- 0,09 мас,7. церия.ЬТаблица1271884 Пределпрочности фактоформыграфита казаель чест емп ату Степе усвое церия2 гунаи избе,,82 330 49,9330 49,9 1 24 1 3 1385 60 6430 П р и и е ч а н и е, Плавки 1-3 проводят по ии 20"22 - по предлагаенону способу. Температурс учетом тепловых потерь в процессе нодифицнро собу; пл ле смени естнону счугуна пениякн 6-8, 13-15ння приведена 1330 2 1330 3 1330 4 1330 5 1 Э 16 . 13 17 13 емпература об" аботки церием угуна ндукдонно 1 плавки,на добавкицернево лигатуры мас,2,Темпера;1тура чугуна, обрабо:танного И 8, С Содер жание Пределпрочности Факторформыграфита Температурачугуноцериевой лиСодержание Плавка остаточного остаточног чугунапри изгибе,кг/мм церия,мас.й магния,мас.й гатуры,С74,8 0,59 1495 0,005 1330 0,08 0,78 79,5 1495 1330 0,08 1330 0,08 1330 0,08 13300,08 1330 0,08 1330 0,081330 0,03 1330 0) 06 1330 0,07 1330 0,08 1330 0,09 1330 0,10 1330 ОЙ 2 0,01 84,1 0,82 495 0,0286,3 0,85 1495 0,03 0,84 85,1 1495 0,04 0,84 82,0 1495 0,05 0,06 80,6 0,83 1495 0,74 78,2 1495 0,03 80,4 0,79 1495 0,03 84,8 0,81 1495 0,03 1 О 86,3 0,85 1495 0,03 0,84 85,3 1495 г 0,03 83,0 0,84 1495 0,03 3 82,5 0,83 1495 0,03 4 Таблица 3 Степень Темпер тура о работк чугуна магнием Пределпрочности чу-;гунадрн мвфтибеткг/мм а. Степеи усвоен церия,Велич иа до банки церне вой ли Показа Температура обработкицериемчугунаиндукциоиноЯплавки,с Плавка емпераура чу- гуна акторфорин рафита усвоения магния, Х телькачает елеещива фс 29 4 61,2 84,0, Плавка Степеньусвоенияцерна,2 факторФормыграФнта Покаввтелв Степеньусвоению магния 2 качества а 99 1 аы Т 0,6 0,62 66,3Э 0,60 63, М 2ИО 696 1 Э 40 обу 1 плавки 2-чао предлагаемоаидовых потерь и процессе модюфици" проводит по известному с нанни приведена е учетои Примечание,Температура чугуна поров анин,авхуе еме Техред АЛравчук Корректор М. Максимииинец дактор Н, Я 309/25 Тираж 552 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/ак Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектн Температура об" работки чугуна магнием,кС Темпетураработцернечугуниндукоднойплавкис Температура чугунапосласмеииванил,фс Величи на добавки церне" вой ли гатуры Пределпрочно"сти чугунапри изгибахг/нм ф