Способ модифицирования чугуна

(19 С 21 С 1/1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР ВСГГ)" Р ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТВ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТ 5531/31-0206,8602,88. Бюл. У 5пропетровский металлургичеситут им. 11.И.Брежнева(21) 410 (22) 04. (46) 07. (71) Дне кий инст (72) О.В лаев, А. Е.С.Макр и Д.Д,Ме (53) 621 (56) Авт Кд 123543Автор М 101348Автор В 711103 ОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА ретение относится к металлитейному производству, в,к технологии изготовления рокатных валков. Цель иэоб ретения - расширение технологическихвоэможностей, повышение прочности,ударной вязкости и сокращение расхода кремнийсодержащих ферросплавов.Способ модифицирования чугуна включает обработку порции чугуна магниеми последующее смешивание порции обработанного чугуна с необработаннымс получением содержания магния в чугуне 0,03-0,06%, 50-707 общей массычугуна, содержащего 2,8-3,4% углерода и 0,8-1,3% кремния, обрабатываютметаллическим магнием, а в необработанной металлическим магнием порциичугуна перед смешиванием повышаютсодержание кремния до 2,4-3,67 присадкой ферросилиция. Применение способа модифицирования чугуна позволяет повысить предел прочности чугунана 27-30% и ударную вязкость на 28337 и сократить расход ферросилицияна 35-50%, 1 ил., 3 табл.Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к технологии изготовления крупных прокатных валков.Цель изобретения - расширение технологических возможностей, повышение прочности, ударной вязкости и сокращение расхода кремнийсодержащих ферросплавов. 10На чертеже показана монограмма для определения конечного содержания кремния в чугуне (8 ) по известным значениям до его содержания в основной части металла, обрабатывае мой металлическим магнием (Б ), и высококремнистом чугуне (Б), а также количеству последнего (шдоПоставленная цель достигается тем, что 50-10% общей массы чугуна, 20 содержащего 2,8-3,4 углерода и 0,9- 13 кремния, обрабатывают металлическим магнием, а в необработанной металлическим магнием порции чугуна перед смешиванием повышают содержа ние кремния до 2,4-3,6 присадкой ферросилиция.Такая обработка чугуна позволяет ффективно использовать графитизирующее влияние кремния на обработанный 30 магнием расплав, исключает интенсификацию,испарения магния иэ-за экзотермичности процесса растворения кремния в металле, обеспечивает повышение прочности и ударной вязкости 35чугуна.В отличие от низкокремнистого (09-13% 81) чугуна, расплав, содержащий 2,40-3,60 кремния, имеет большее число микрогруппировок углерода. 40 Поверхностноактивные элементы - сера и кислород - стабилизируют такие микрогруппировки, а поэтому ввод в расплав магния после графитизирующих модификаторов в соответствии с изве стной технологией приводит к дезактивации за счет раскисляющего и десульфурирующего действия магния и к их распаду в результате интенсивного перемешивания металла при модифицировании магнием. В отличие от известного в предлагаемом способе высококремнистый чугун (240-360% Бд) в жидком состоянии смешивается в ковше с уже обработанным магнием расплавом непосредственно перед заливкой форм. Поэтому находящиеся в высококремнистом чугуне микрогруппировки углерода переносятся в магниевый расплав и в дальнейшем при,кристаллизации чугуна в форме являются центрами зарождения кристаллов графита. При этом магний, соединяясь с кислородом и серой, адсорбированными на поверхности углеродных микрогруппировок, образует нерастворимые сульфиды и оксиды, которые служат подложками для кристаллизации шаровидного графита и очищакт фронт перед растущими кристаллами графита от поверхностноактивных десфероидиэирующих примесей.Такой механизм модифицирования обуславливает получение в затвердевшем чугуне, отлитом по предлагаемому способу значительно большего количества шаровидных включений графита и большую степень их сфероидизации. Мелкие шаровидные включения графита меньше ослабляют матрицу чугуна, чем крупные, и поэтому чугун имеет более высокие механические характеристики (прочность ударную вязкость).Поскольку при модифицировании чугуна по предлагаемому способу зародышеобразование графита при затвердевании облегчается, чугун имеет большую графитиэирующую способность, т.е. содержит в структуре меньше цементита и больше графита. Это позвочяет получить необходимую твердость рабочего слоя отливок, являющуюся важнейшей эксплуатационной характеристикой валков и определяющуюся основным регулятором твердости. По сравнению с известной технологией заметно снижается расход кремний- содержащих ферросплавов.Предлагаемый способ модифицирования чугуна не требует специальных автоклавов для ввода магния в чугун, поскольку не требуется высокое (045- 20/) насыщение чугуна магнием, Поэтому изобретение имеет более широкую область применения и может быть внедрено в любом литейном цехе, производящем высокопрочный чугун дляотливок.Обобщенные данные результатов испытаний по предлагаемому и известному способам приведены в табл. 1. Как видно иэ табл. 1, чугун, полученный по предлагаемому способу, имеет предел прочности при изгибе в среднем на 35 . и ударную вязкость на 42.вьше чем чугун, полученный по известному способу. При этом расход Ферросилиция сокращается примернона 507. Содержание углерода в чугуне 2,8-3,47. обусловлено получением максимальных механических свойств отливок, При уменьшении содержания5 углерода ниже 2,87 резко возрастает склонность чугуна к отбелу и образованию усадочных дефектов, а при содержании его более 3,47 прочность чугуна снижается вследствие увеличения количества графита, ослабляющего матрицу чугуна.Оптимальные механические свойства чугуна наблюдаются при содержании кремния в основной массе чугуна 0,9- 1,3/. При содержании в расплаве кремния менее 0,9% существенно возрастает в нем содержание кислорода и других газов, что снижает эффективность обработки чугуна магнием и влечет за собой снижение сфероидальности графита и падение механических свойств чугуна. Увеличение содержания кремния в основной массе чугуна более 1,37 приводит к уменьшению дифференцированности перлита и появлению в структуре чугуна Феррита, что снижает прочность чугуна.Содержание кремния в высококремнистом чугуне 2,4-3,б 7 обусловлено необходимостью получения расплава с максимальным количеством микрогруппировок углерода. С понижением содержания кремния ниже 2,4% в расплаве уменьшается число микрогруппировок углерода и модифицирующий эФфект ослабляется. В структуре чугуна возрастает количество цементита, а степень графитизации графита и число его включений уменьшаются. При содержа 40 нии кремния более З,б . в структуре чугуна появляется силикоферрит, что снижает его прочностные характеристики.Оптимальное количество высоко- кремнистого чугуна находится в пределах 30-507 от общей массы металла (табл. 1 и 2). При уменьшении этого количества ниже 307 модифицирующий эффект ослабляется, что приводит к увеличению количества цементита в50 структуре чугуна и снижению его механических свойств. При увеличении количества высококремнистого чугуна более 507 наблюдается падение модифицирующего эффекта, поскольку в основной металл вносится большое количество деглобулизаторов - Б и 0, в результате чего снижается степень сфероидизации графита. Кроме того, увеличивается содержание кремния вокончательном составе чугуна, что способствует ферритизации структуры чугуна и уменьшению его механических своиств.В табл, 2 приведены данные изменения содержания кремния в чугуне и расхода ферросилиция, в табл. 3 результаты исследования влияния количества металла, обрабатываемого магнием, на механические свойства и структуру чугуна с шаровидным графитом.Как видно из табл. 3, оптимальные механические свойства и характеристики микроструктуры имеют место, когда магнием обрабатывают 50-70/ общего веса металла. При увеличении количества обрабатываемого магнием чугуна выше 70% модифицирующий эффект ослабляется, что приводит к увеличению количества цементита в структуре чугуна, десфероидизации графита и снижению механических свойств металла.П р и м е р. В пламенной печи выплавляют 35 т чугуна состава, мас,7: С 3,1; 81 1,0; Б 0,04; Р 0,15; Сг 0,12 и И 0,21. После расплавления и доводки металл сливают в ковш и обрабатывают кальцинированной содой в количестве 2/ от общей массы металла, После удаления шлака в отдельный ковш отбирают 15 т чугуна и доводят в нем содержание кремния до 3,07 путем ввода 400 кг 75/-ного ферросилиция. Остальной чугун обрабатывают магнием при 1370 С. Расход магния составляет 6,5 кг на тонну обрабатываемого чугуна, После удаления шлака высококремнистый чугун (3% 5) смешивают с модифицированным магнием чугуном, Окончательное содержание кремния во всей массе чугуна определяется по монограмме (чертеж) и составляет 1,857. Содержание магния определяется спектральным методом и составляет 0,047. Полученный таким образом чугун используют для получения отливок листопрокатных валков ЛШ 42.Применение способа модифицирования чугуна позволит повысить предел прочности чугуна на 27-30% и ударную вязкость на 28-33%, сократить расход ферросилиция на 35-507, уменьшить брак отливок по дефектам "черные пятна" и твердости, а также значительно улучшить эксплуатационную стойкостьТаблица осо вькоСодер- Расход ание 752 кремния 4 ерров окон- силн" чатель- ция, ном сос кг/т таве чу гува 2 Проч" ность чугун дрн нагиб кг/нн Количествовысохорен нистого Степен Параметровтиниэацин,Ударнавяэкостьчугунакгн/мн особ Содрвавие углерадл,ердостьчхи алк роцииг рвант висте УГУ- е 2 ид н,4 253 5 137197 прокатных валков, работающих в листопрокатных станах и черновых клетях сортопрокатных станов,)ормула изобретения Способ модифицирования чугуна преимущественно для отливки прокатных валков, включающий обработку порции чугуна магнием и последующее смеши вание порции обработанного чугуна с необработанным с получением содержания магния в чугуне 003-0067. 4 6о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с. целью расширения технологическихвозможностей, повышения прочности,ударной вязкости и сокращения расхода кремнийсодержащих ферросплавов,50-703 общей массы чугуна, содержащего 28-347 углерода и 09-1,37кремния, обрабатывают металлическиммагнием, а в необработанной металлическим магнием порции чугуна передсмешиванием повьппают содержание кремния до 24-363 присадкой ферросилиция.1371974 Продолжение табл.2 3 2,8 4 3,3 0,7 20 12 30,1 0,5 15 1,4 3 ь 7 4,1 1,4 0,9 3,7 15 4,1 0,5 2,2 3,9 1,4 4,1 4,0 25 0,5 4,6 15 2,2 0,9 3,3 4,1 1,4 3,3 25 0,9 0,5 10 3,3 11 4,1 12 3,55 13 3,4 14 3,25 4,7 2,2 0,9 4,9 2,2 0,8 4,4 25 2,1 2,4 30 0,9 6,0 35 2,7 1,0 7,5 3,1 40 3,0 9,6 16 2,95 17 2,8 18 2,65 19 2,5 1,2 3,3 12,7 3,6 50 1,3 15,7 1,4 3,9 18,3 60 4,2 1,5 20,4Получение валков по известному способу,Получение валков по предлагаемому способу,.Ф О О л л о л 1 д с Н о ф о Й цх э Э 1 ф фоэ 1 ю 3 1.х э Хс 1 Х 6э э эах аоц д х 1 1 эоаа ф э э х13 01 о о Ц о Х 1 Ц М Ф л р л 1 1 э оХ хоо ц ф о о.л ы ц ф Е1И ЭаафЭ ХЦ Эоххохх Х 1 К Э а Х Ц Э о х о х1 ф 1 1 Х 2 о Э1 Ю х х ФО, о оо ыфо 1 о Э ,Я ч эО х1 14 о о о х 1 о о Э А ф о 1 о Е Э 63 ф ф м - . - л ф О О 0 фл сО сО со сО ВВ В Ф О О О О О Ол с л ф Л й в в О1319( 4Ф.хб ГЮ ГЕ аев Корректор И.Эрдей Тираж 544 ШИПИ 1 осударственного к по делам изобретений и 13035, Москва, Ж, РаъЗаказ 456 По исноеСССРйб., д, 4/ митета открыт ская н афическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Производственно-пол Составитель АРедактор И,Горная Техред И.яндык Ф ФО у,8 У,Е Ю 4 3 Г У,д Г 8 ГБ рф гг ГО