Способ получения высокопрочного чугуна

(71) Институт проблем литья АН УССР (72) В,И,Литовка, В,П.Абросимов,. И.К.Походня, В,А.Ефимов, Н,И.Бех , В,Ф.Альтор, С.П,Дмитриев, Н,Т,Овчаренко, Н,Г.Руденко, В,В,Венгер и В.И.Сивка(56) Авторское свидетельство СССР Ф 975807, кл. С 21 С 1/10, 1982.Авторское свидетельство СССР У 952466, кл, С 21 С 1/10, 1982. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА(57) Изобретение относится к област; металлургии, в частности к технало - гии получения отливок из высокапрачного чугуна, Целью изобретения является стабилизация структуры графита и механических свойств высокопрачного чугуна в отливках при длительной выдержке расплава модиФицированного е,9",2 табл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ чугуна в жидком состоянии в кавкСпособ получения высокопрочкогагука включает допалнцтелькьп ввод красплав модифицированного чугунамагцийсодержа;е: о модификатора, ко -тарый осуществляется цепрсрыцца со, коростью 0.0009 Ь,0015,. магния вминуту в течение всей выдержки мади -фицированного чугуна или импульсамппа 3-5 мин со скоростью 0,004-0,00магния в минуту прп отношении алиейпродолжительности импульсов вводамагпфикатора и длительности выдержки расплава модкфкиированкого чугуна, равном 0,23-0,50. Способ позволяет голучить достаточна стабильныеи высокие показатели формы графита(предел прочности о =530-564 Г,"1 а,относитель ное удлинение 3 =- Я-,2при твердости 189-205 11 В 1 крц ььдержке его в жидком состаякцц до 120 мкц.Изобретение Относится к металлургии, в частности к технология полуНЫССКСПРОЧНОГОгуна.Цель изобретения - стябилзяия структурь графита и механических свойств высокопрочного чугуна в Отливках при длительной выдержке рас - плана модифицированного чугуна в жицком состоянии,Предложенный способ получения высокопрочного чугуна включает дополнительный ввод в расплав мадифккрованного чугуна магийсодержагожего модификатора, 11 адификатор вводят непрерывно со скоростью ,0009-0,0015% магния в минуту в течение всей вы - держки модифицированного чугуна импульсами по 3-5 мин со скоростью 0,004-0,009% магния в минуту при отношении общей продолжительности импульсов ввода модификатора и длительности выдержки расплава модифицированного чугуна, ранном 0,23-0,.50.Экспериментально установлена, что если период времени между завершением реакци модифицирования и заливкой форм превышает 10 - 12 мин, степень сфер оиди зации графит а (СС Г) в чугуне уменьшается, как правило а 15-20% К ООЛЕЕ,МСХЯНЧГСКИЕ СЗОКСТВс Б отливках заметно понижаются.Поэтому допустимое время выдержки модкфиирсванного чугуна в ковше ограничивают 10-12 ын, Я метЯлл, не рЯзлитьй за эта время, считается непригодным для получения отливок из высокопрочного чугуна и сливается обратно впечь или н кзложницу для переплава.В аеальых условиях производства длительные 15-30 мин и более выдержки модифицированного чугуна в жидком состоянии неизбежны, например при вынужденной остановке заливочного коннейера, при заливке Форм с малой мгтяллоемкостью и т,д.В этих условиях возврат неразлитого по Формам металла в печь кли сливего в иложницу связан с нарупенияии установившегося технологического процесса, потерей производительности труда, ухудшением качества металла н отливках, Особенно недопустима длительная выдержка модифицированного чугуна в специализированных ковшах-миксерах на конвейерных линиях с автоматической заливкой форм при производстве кз высокопрочного чугуВа отливок для деталей машин ответственного назначения, В эткх условиях стабильнос гь структуры и свойствметалла в Отливках, заливаемых как5 гервпми,. так к последними порциямиметалла из ковша явгяяется главнымгрессвянием а слив неразлитога зяопрепеленное время чугуна практически невозможен,Ввод н модифицированный чугун разовых порций модкфикатара являетсямалоэффективным и неудобным в осуществении (усвоение модификатораря этом нестабильно, процесс сопровождается пироэффектом, при вводе очередной парики модфикаторя споверхности расплава приходится каждый раз счищать шлак, что в своюочередь увеличивает потери магния20НЯ ОКИСЕНИЕ К Т Д. ),Непрерывный ввод в предварительНО моцифицированный чугун магния оскоростью 0,0009 в ,0015% магния/иин25обеспечивает сохранение остаточногосодержания в распляне этого элементана постоянном уровне (003-0,045%),при котором в отливках получается вь -сскопрочный чугун са ССГ 90 - 95%, и,как следствие, с высокими к стабильнмк показателями механкческкхсвойств (предел прочности при растяжении б, относительное удлинение 0,твердость НВ). Такай же эффект дости.гается при вводе в чугун магния им 35 пульсами по 3 - 5 мин (скорость 0,004 -0,009% магниямин) при продолжительности подачи модификатора, равной0,23-0.50 обшей длительности выдеэжкк расплава.40 Непрерывный или импульсный ввод В чугун магния с.пособстнует повьппениюс гепени усвоения его в расплаве и позволяет экономить маг нийс одержа 45 щие модифккаторы. При этом Оптимальной является скорость ввода магния,ри которой компенсируются потерина самопроизвольное испаренке егопрк выдержке модифицированного чугу 50 на в жидком состоянии и на реакциивзаимодействия с компонентами состава чугуна и футеровки ковша. В данном случае такой скоростью при непрерывном вводе является 0,00090,00157 магния/мин,Прк скорости ввода магния меньше 0,0009% магнияминпотери магния при выдержке расплаваоказываются большими чем вводимыеколичества этого элемента, поэтому128 )00, остаточное содержание ега в чугунеуменьшается, что ведет к ухудшению формы графита и понижению механических свойств чугуга, 11 ри вводе магния со скоростью, превышающей 0,0015% магния/мин, чугун постепенно обогащается магнием, и при содержании ега в расплаве более 0,06-0,07 начинает проявляться известное карбидообразующее впияние, поэтому резко снижается относительное удлинение, повышается твердость чугуна. Крометого, при высоком содержании магнияухудшается форма графита, поэтомупонижается также и предел прочностичугуна.Оптимальная скорость импульсного в течение 3-5 мин ввода в чугун магния больше, чем при непрерывном ннаде, и составляет 0,004-0,009 магния/мин, что необходима для компенсации потерь магния из модифициранянцого чугуна в паузах между вводамиэтого элемента, При относительнойпродолжительности подачи модификатора, меньшей 0,23 общей длительностивыдержки расплава, остаточное садер -жание магния в модифицированном чугуне снижается, поэтому форма графита и свойства металла ухудшаются, якогда данный показатель больше 0,5чугун, наоборот, насыщается мягкием,что ведет к изменению механическихсвойств,Когда скорость импульсного вводамагния составляет меньше 0.004 илибольше 0,009% магния/мин чугун соответственно обедняется или. наоборот, обогащается магнием, посколькув первом случае темп от потери магния больший, чем от ввода, я ва втором - темп вводя его больше, чем потерь, поэтому свойства ныдержцвяемага в жидком состоянии чугуна ухудшаются,В качестве модиФикаторов применяли ферросплавы или механические смеси на основе Ферросилиция и магния (грянулированнаго или порошкового) фракцией менее 1,б мм, содержяцие магния н модификаторе находилось в пределах 7-35. Модификатор, находящийся внутри пустотелой проволоки са сталькой оболочкой, вводили н нижнюю часть ванны расплава. Темпввода магния регулировали в зависимости от содержания его в мадификаторе скоростью подачи проволоки вчуг.сн,При содержании магния в модификя торе менее 7% насыщение расплавамагнием меньше, чем потери этого элемента прц выдержке модифицированного чугуна, поэтому компенсировать эти потери це упяется даже при увеличении скорости подачи проволоки 2да 14 м/мин, завышенное (более 35 .) содержание магния вызывает большиепотери ега на угар,Чем м еньше магния (в пределах 730 35;), тем больше степень усвоенияего з чугуне, однако при этом необходим и балыгй расход модификатора,чта в свою очередь вызывает пониже -кне температуры обрабатываемого рас 35 пла" яБ табл. 1 приведены результатывлияния режимов мадифицировяния кясодержание магния и структуру гряфц,1 Д тя и чугуне, В табл. 2 приведеновлияние режимов мадифициравяция кямеханические свойства чугуна.1285007 мы модиФицнрования Отноточное содержание ма и СГ Г моднфика,038 3 0,0 040 9,00 о 5 б 0,03 90 0,04 об ввода дераание ния в мокаторе, 3) 1 0,0009 Непрерывно (77)2 О, 0012 (357) Импульсы5 минрИнтервал5 мин (2 Импульсы по3 мин,Интервал5 мин (35 Ж) Импульсы п3 мин,Интервал5 мин (207 Импульсы по3 мин,Интервал10 мин (207) Импульсы и1 мин,Интервал4 мин (20 Х Импульсы по5 минИнтервал4 мин (357)1285007 1 О Отно- шение Опыт Ско 15 мин Способ ввода и содержание магния в модификаторе,(Ж) дли- тель рость ввода М 8 ССГ ССГ М 8 ности ввода магния р7./мин моди- фикаторак об 1 щейвыдер -жкерас -,5 198 5 11, 5 198 11,0 202 12,5 205 10,0 198 9,0 195 101 5 195 195 54 35 10,43 11,8 555 20 3,4 17 45 10 5 20 562 98 545 98 535 555 Режимы модифицирования 14 Модификатор ввели в ковш и миксер по известному способу Остаточное содержание магн 0,075 95 О, 040 95 МПа, относительное удлине чугуна в жидком сост 550 10.5 202 5551 Ы 007 Таб ч ма Х, и (ССГ) гранта, У при нццержк чугуна в жидком состоянии 60 мин О, 034 90 0,044 0,074 0,038 90 0,045 95 0,040 95 0,043 95 0,042 95 0,039 95 0,039 95 О, 040 95 0,044 95 0,042 95 0,041 95 0,044 95 0,04 1 95 0,044 95 0,038 90 0,043 95 0,042 95 0,022 65 0,021 60 0,030 90 0,028 80 0,024 70 0,064 90 0,088 90 0,098 85 80 0,12 70 0,11 0,035 90 0,040 95 0,028 80 0,042 95 0,032 0,039 0,042 0,026 0,048 90 0,035 95 0,034 90 95 0,04 1 95 0,038 90 95 0,04595 0,040 90 75 0,024 65 0,022 60 95 0,056 95 0,064 901285007 Продолжение табл. 120 мин 90 мин 60 мин 45 мин 30 мин ССГ ССГ ССГ ССГ 0,035 90 0,032 90 0,028 80 0,026 75 0,066 95 0,070 95 0,073 90 0,08 1 90 0,025 65 0,013 35 0,008 10 Таблица 2 1ние о , Й, и твердость НВ при выдержке модифицированногоояиии 120 жнй, ГБ 1 н 90 мин( нв 195 197 9 О 198 535 8 5 9,5 202 540 8,5 11,0 202 548 8,0 1,8 177 345 1,4 10,5 198 520 7,0 197 556 10,0 202 171 198 500 4,5 222 10,0 189 564 10,0, 202 202 10 0 197 560 10 0 ия, %, и ССГ графита, % при выдержке чугуна в жидком состоянии13 1 285007 14Опьгг 3 мин 10, О 202 540 10, 5 198 555 11, О 197 555 12, О 202 545 9,0 198 520 9,0 198 375 9,0 92 515 ,О 198 50 О 10,5 202 525 9,0 196 490 10,5 195 570 7,5 213 575215 433 3,0 187 215 560 553 545 10 525 13 573 длительности выдержки расплава (опыты 6-9) обеспечивается остаточноесодержание магния в узких пределах(0,032-0,045% магния) и достаточностабильные и высокие показатели формы графита (ССГ 90-95%) и механических свойств (предел прочнс:ти 6- 530-564 МПа, относительное удлинение О = 8-12,5% при твердости 189205 НВ) модифицированного чугуна, 35 выдерживаемого в жидком состояниидлительное (до 120 мин) время. В опытах 1-5 модификатор вводили в чугун непрерывно, а в опытах 6-13 - импульсами по 3 - 5 мин. Опьгг 14 соответствует известному способу - ввода модификатора, когда модификатор в чугун ввели несколькими порциями сразу перед выдержкой металла в жидком состоянии. При непрерывном способе ввода модификаторов со скоростью 0,0009-0,0015% магния/мин (опьггы 1 - 3) и при импульсном в течение 3 5 мин вводе со скоростью 0,004- 0,009% магния/мин при относительной продолжительности подачи модификатора в пределах 0,23-0,50 от общей При отклонении скоростей ввода магния от предложенных значений40 Предел прочности б, МПаотносительное удлине чугуна в жидком сост15 128500711 родолжение табл.2 ние 3., 7., и твердость НВ при выдержке модифицированногооянии 120 мин 90 мин 60 мин 3 НВ а 8 НВ б В НВ 9,0 192 550 10,5 10,5 197 552 10,5 2,0 182 345 1,7 4,5 227 490 1,5 196 199 550 174 330 248 470 9,5 204 1,5 178 0,8 273 6,5 187 6,5 222 3,2 154 425 3,0 558 3,5 177 241 Составитель К,СорокинРедактор В.данко Техред М.Ходанич Корректор А, Зимокосов Заказ 7601/27 Тираж 550 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4(опыты 4-5 и 10-13) и в известномспособе (опыт 14) структура графитаи механические свойства высокопрочного чугуна в отливках нестабильны,Формула изобретения Способ получения высокопрочногочугуна, включающий ввод в расплавчугуна магнийсодержащих модификаторов и выдержку в ковше, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью стабилизации структуры графита и механических свойств высокопрочного чу 25гуна в отливках при длительной выдержке расплава модифицированногочугуна в жидком состоянии в ковше,дополнительно вводят магнийсодержащий модификатор непрерывно со скоростью 0,0009-0,0015% магния в минуту в течение всей выдержки модифицированного чугуна или импульсами по3-5 мин сс скоростью 0,004-0,0092магния в минуту при отношении общей35 продолжительности импульсов вводамодификатора к длительности выдержкирасплава модифицированного чугуна,равном 0,23-0,50,