EA009511B1

EA009511B1 - Method for producing high-duty cast iron with globular graphite

Info

Publication number: EA009511B1
Application number: EA200500867A
Authority: EA
Inventors: Леонид Зотович Писаренко; Сергей Федорович Лукашевич; Виктор Константинович Филипчик; Владимир Анатольевич Хацкевич
Original assignee: Оао "Минский Завод Отопительного Оборудования"
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2008-02-28
Also published as: EA200500867A1

Abstract

It is suggested a method of high-duty cast iron with globular graphite production, comprising smelting from the charge mixture in the blast cupola of sulfur containing cast iron, modification of the hot metal in the bucket by ferrosilicomagnesium alloy of undersize particles with a retarder complementary additive at the set ratio between sulfur head grade in the cast iron, modifier number and retarder number, in accordance with which high sulfur 0.08-0.1 mass.% cast iron is modified by a modifier, comprising dust-free ferrosilicomagnesium alloy of particles 0.2-1.2 mm and an auxiliary graphitizing component.Depending on the choice of auxiliary modifying component high-duty cast iron with globular graphite of different chemical compositions is produced, some of which in addition have high heat-resistance.Two variants of composition of high-duty cast iron with globular graphite produced using the described above method are suggested.

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению высокопрочного чугуна путем модифицирования и может быть использовано для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, в том числе жаростойкого, для отливок, работающих в условиях высоких температур.The invention relates to foundry, in particular to the production of ductile iron by modification and can be used to produce ductile iron with spherical graphite, including heat-resistant, for castings operating at high temperatures.

Как правило, способы получения чугуна с шаровидным графитом, состоят в обработке расплава чугуна магнийсодержащими лигатурами совместно с графитизирующими модификаторами.As a rule, methods for producing spheroidal graphite iron include processing molten iron with magnesium-containing alloys together with graphitizing modifiers.

Известны способы получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом из исходного чугуна электропечной плавки с низким содержанием серы, где имеются возможность обеспечить необходимую температуру чугуна для проведения операции модифицирования и получения качественных отливок.Known methods for producing high-strength cast iron with spherical graphite from the source of cast iron of electric furnace melting with low sulfur content, where it is possible to provide the necessary temperature of cast iron for the operation of the modification and obtain high-quality castings.

В одном из известных способов чугун с низким содержанием серы (не более 0,01%) выплавляют в электрических печах, перегревают и при температуре около 1450°С производят его модифицирование ферросиликомагниевыми лигатурами и графитизирующими модификаторами [1]. Благодаря высокой температуре модифицирования чугуна и низкому содержанию серы получают отливки удовлетворительного качества без неметаллических включений и «черных пятен». Данный способ требует использование электроплавки чугуна, обеспечивающей температурные режимы модифицирования, а также использование шихтовых материалов с низким содержанием серы.In one of the known methods, cast iron with low sulfur content (not more than 0.01%) is smelted in electric furnaces, overheated, and at a temperature of about 1450 ° C, it is modified with ferrosilicomagnesium ligatures and graphitizing modifiers [1]. Due to the high temperature of cast iron modification and low sulfur content, castings of satisfactory quality are obtained without non-metallic inclusions and black spots. This method requires the use of cast iron electric melting, which provides temperature modification modes, as well as the use of charge materials with a low sulfur content.

Однако при выплавке в вагранках, как правило, получают чугун с высоким содержанием серы (0,08-0,1 мас.%), поэтому такие способы модифицирования не могут быть применены для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом из ваграночного чугуна.However, smelting in cupola furnaces, as a rule, produces cast iron with a high sulfur content (0.08-0.1 wt.%); Therefore, such modification methods cannot be applied to produce high-strength cast iron with spherical graphite from cupola cast iron.

Кроме того, выпускаемые промышленностью лигатуры для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом по ТУ 14.5.248-01 имеют размеры 0,8-6 мм и 1-20 мм в зависимости от массы обрабатываемого металла в ковше и ориентированы на получение чугуна с шаровидным графитом из исходного чугуна именно электропечной плавки с низким содержанием серы до 0,01 мас.%.In addition, the master alloys produced by industry for the production of high-strength nodular cast iron according to TU 14.5.248-01 are 0.8–6 mm and 1–20 mm in size, depending on the mass of the metal being processed in the ladle and are oriented to producing nodular cast iron from the source iron is namely electric furnace melting with a low sulfur content of up to 0.01 wt.%.

Более того, существует еще одна проблема, связанная с тем, что в процессе рассева лигатур по фракциям после помола, получают много пылевидной фракции модификаторов с размерами до 1 мм. Поэтому естественны попытки, найти способы ее использования для получения высокопрочных чугунов.Moreover, there is another problem associated with the fact that in the process of sieving ligatures into fractions after grinding, a lot of pulverulent fractions of modifiers with sizes up to 1 mm are obtained. Therefore, attempts to find ways to use it to produce high-strength cast irons are natural.

Так, известны способы получения высокопрочного чугуна с использованием фракции менее 0,1 мм лигатуры ФСМг-5 и ферросилиция [2]. Однако и в этих известных способах для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с использованием пылевидных фракций ФСМг-5 требуется очень жестокое ограничение по содержанию серы (не более 0,015 мас.%). Кроме того, недостатком является повышенный расход модификаторов. Это делает данный способ получения чугуна с шаровидным графитом нетехнологичным.So, there are known methods for producing high-strength cast iron using fractions of less than 0.1 mm of the FSMg-5 ligature and ferrosilicon [2]. However, in these known methods, very severe restrictions on the sulfur content (not more than 0.015 wt.%) Are required to obtain high-strength spheroidal graphite cast iron using FSMg-5 dust fractions. In addition, the disadvantage is the increased consumption of modifiers. This makes this method of producing nodular cast iron non-technological.

Известен также жаростойкий чугун [3], полученный путем модифицирования ферросиликомагниевой лигатурой в форме и содержащий, мас.%:Heat-resistant cast iron [3] is also known, obtained by modifying ferrosilicomagnesium ligature in the form and containing, wt.%:

Углерод Carbon 2,5-3,2, 2.5-3.2 Кремний Silicon 4,4-5,1, 4.4-5.1, Марганец Manganese До 0,4, Up to 0.4 Хром Chromium До 0,1, Up to 0.1 Сера Sulfur До 0,025, Up to 0.025, Фосфор Phosphorus До 0,1, Up to 0.1 Магний Magnesium 0,03-0,06, 0.03-0.06, Железо Iron Остальное Rest По составу этот чугун является близким к полученному в соответствии с заявляемым способом по- In composition, this cast iron is close to that obtained in accordance with the claimed method

лучения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, однако он имеет тот недостаток, что предназначен для эксплуатации при сравнительно низких температурах около 750°С.radiation of ductile iron with spherical graphite, however, it has the disadvantage that it is designed for operation at relatively low temperatures of about 750 ° C.

Известен также принятый в качестве прототипа (как для способа, так и для получаемого данным способом чугуна) способ получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, включающий обработку расплава чугуна путем ввода модификатора лигатуры ФСМг-5 фракций менее 1,0 мм [4]. Чугун обрабатывают в ковше при содержании в нем, мас.%:Also known is accepted as a prototype (both for the method and for cast iron obtained by this method), a method for producing high-strength spheroidal graphite cast iron, including the processing of cast iron melt by introducing the FSMg-5 ligature modifier of fractions less than 1.0 mm [4]. Cast iron is processed in a ladle with a content in it, wt.%:

Углерод 3,5-4,0Carbon 3.5-4.0

Кремний 1,0-1,5Silicon 1.0-1.5

Сера До 0,03 при этом дополнительно присаживают стальные отходы в качестве замедлителя реакции, а соотношение между исходным содержанием серы в чугуне, количеством вводимой лигатуры ФСМг-5 и стальных отходов поддерживают в пределах 1:(93-100):(100-107), соответственно. Недостатком данного способа получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом является то, что содержание серы в выплавляемом чугуне ограничено 0,03 мас.%. Поэтому этот способ нельзя использовать для получения жаростойкого высокопрочного чугуна с шаровидным графитом из исходного чугуна ваграночной плавки, как правило, содержащего 3,2-3,7 мас.% углерода, 1,2-2,6 мас.% кремния и 0,08-0,1 мас.% серы.Sulfur Up to 0.03, additionally, steel waste is added as a moderator of the reaction, and the ratio between the initial sulfur content in cast iron, the amount of introduced FSMg-5 alloy and steel waste is maintained within the range of 1: (93-100) :( 100-107) , respectively. The disadvantage of this method of producing high-strength cast iron with spherical graphite is that the sulfur content in the cast iron is limited to 0.03 wt.%. Therefore, this method cannot be used to obtain heat-resistant high-strength nodular cast iron from the original cast iron of cupola melting, usually containing 3.2-3.7 wt.% Carbon, 1.2-2.6 wt.% Silicon and 0.08 -0.1 wt.% Sulfur.

Так например, если согласно прототипу, соотношение между исходным содержанием серы в чугуне, количеством вводимой лигатуры ФСМг-5 и стальных отходов поддерживают в пределах 1:(93100):(100-107), соответственно, то для получения высокопрочного чугуна из исходного чугуна ваграночной плавки с содержанием серы, например, 0,1 мас.%, потребуется добавка в чугун лигатуры ФСМг-5So, for example, if according to the prototype, the ratio between the initial sulfur content in cast iron, the amount of introduced FSMg-5 ligature and steel waste is maintained within 1: (93100) :( 100-107), respectively, then to obtain high-strength cast iron from starting cast iron melting with a sulfur content, for example, 0.1 wt.%, you will need to add alloys FSMg-5 to cast iron

- 1 009511 фракции менее 1 мм в количестве 9,3-10% от массы жидкого металла, что является нереальным.- 1 009511 fractions of less than 1 mm in an amount of 9.3-10% by weight of the liquid metal, which is unrealistic.

В тоже время, использование для получения высокопрочного чугуна из исходного чугуна ваграночной плавки стандартных фракций лигатур 0,8-6 мм, согласно ТУ 14.5.248-01, при высоком содержании серы и относительно низкой температуре чугуна приводит к образованию, особенно в верхних частях отливок, неметаллических включений в виде «графитовой спели», черных пятен, оксидов и сульфидов магния, не растворившихся частиц модификаторов, что приводит к снижению прочности и появлению нешаровидных форм графита из-за низкого усвоения магния. Эти недостатки сдерживают получение высокопрочного чугуна из чугуна ваграночной плавки при использовании стандартных лигатур.At the same time, the use of standard ligature fractions of 0.8-6 mm, according to TU 14.5.248-01, at high sulfur content and relatively low temperature of cast iron leads to the formation of cast iron, especially in the upper parts of castings, to produce high-strength cast iron from initial cast iron of cupola melting. non-metallic inclusions in the form of “graphite spell”, black spots, magnesium oxides and sulfides, insoluble particles of modifiers, which leads to a decrease in strength and the appearance of non-spherical forms of graphite due to the low absorption of magnesium. These disadvantages hinder the production of ductile iron from cupola cast iron using standard alloys.

Таким образом, задачей изобретения является создание способа получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, который обеспечивал бы получение высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, в том числе жаростойкого, из чугуна ваграночной плавки с высоким содержанием серы 0,080,1 мас.% с использованием в качестве основного модификатора мелких фракций ферросиликомагниевой лигатуры. Способ должен обеспечивать также уменьшение пироэффекта при модифицировании, сокращение расхода модификатора, повышение степени усвоения магния, повышение стабильности процесса модифицирования в целом и стабилизацию структуры и свойств чугуна в отливках, а также более простой и значительно более дешевый технологический процесс. Чугун, полученный заявляемым способом должен иметь высокие механические свойства (прочностные свойства) (не ниже, чем чугун марки ВЧ 50). При этом должна обеспечиваться возможность получения чугуна, обладающего более высокими значениями термической стойкости и ростоустойчивости.Thus, the object of the invention is to provide a method for producing high-strength cast iron with spherical graphite, which would ensure the production of high-strength cast iron with spherical graphite, including heat-resistant cast iron, from cupola furnace smelting with a high sulfur content of 0.080.1 wt.% Using as the main modifier small fractions of ferrosilicomagnesium ligatures. The method should also provide a reduction in the pyroelectric effect upon modification, a reduction in the consumption of the modifier, an increase in the degree of assimilation of magnesium, an increase in the stability of the modification process as a whole, and stabilization of the structure and properties of cast iron in castings, as well as a simpler and much cheaper process. Cast iron obtained by the claimed method must have high mechanical properties (strength properties) (not lower than cast iron grade VCh 50). At the same time, it should be possible to obtain cast iron with higher values of thermal resistance and growth resistance.

Поставленная задача решается заявляемым способом получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, включающим выплавку из шихты в вагранке чугуна с содержанием серы, модифицирование жидкого чугуна в ковше ферросиликомагниевой лигатурой мелких фракций с дополнительной присадкой замедлителя реакции при установленном соотношении между исходным содержанием в чугуне серы, количеством модификатора и количеством замедлителя реакции, за счет того, что модифицируют чугун с высоким содержанием серы 0,08-0,11 мас.% модификатором, содержащим обеспыленную ферросиликомагниевую лигатуру фракций 0,2-1,2 мм и дополнительный графитизирующий компонент.The problem is solved by the claimed method of producing high-strength cast iron with spherical graphite, including smelting from a mixture in a cupola of cast iron with sulfur, modifying molten cast iron in a ladle with a ferrosilicomagnesium alloy of fine fractions with an additional additive of a retarder when the ratio between the initial content of sulfur in cast iron and the amount of modifier is established the amount of reaction inhibitor, due to the fact that they modify the cast iron with a high sulfur content of 0.08-0.11 wt.% a modifier containing dedusted ferrosilicomagnesium ligature fractions of 0.2-1.2 mm and an additional graphitizing component.

В ходе практической реализации способа было установлено, что наилучшие, неожиданно высокие результаты по повышению механических свойств, а также термостойкости чугунов путем модифицирования чугунов с высоким содержанием серы могут быть получены при использовании в качестве основного модификатора именно обеспыленной ферросиликомагниевой лигатуры фракций 0,2-1,2 мм, т.е. без пылевидных фракций менее 0,2 мм. Еще более высокие результаты могут быть получены при включении в модификатор дополнительного графитизирующего компонента.In the course of the practical implementation of the method, it was found that the best, unexpectedly high results in improving the mechanical properties and also the heat resistance of cast irons by modifying cast iron with a high sulfur content can be obtained by using dust-free ferrosilicomagnesium ligatures of fractions 0.2-1 as the main modifier 2 mm, i.e. without dust fractions less than 0.2 mm. Even better results can be obtained by including an additional graphitizing component in the modifier.

В заявляемом способе для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом предпочтительно используют шихту, содержащую литейный и/или предельный чугун, сталь, возврат собственного производства, ферромарганец, ферросилиций, кокс, антрацит, флюсы.In the inventive method for the production of high-strength nodular cast iron, it is preferable to use a mixture containing foundry and / or limit cast iron, steel, return of own production, ferromanganese, ferrosilicon, coke, anthracite, fluxes.

В качестве дополнительного модифицирующего компонента предпочтительно используют ферросилиций с барием фракции 0,6-3,0 мм, наиболее предпочтительно ФС60Ба4, в количестве 0,3-0,5 мас.% по отношению к массе жидкого металла.Ferrosilicon with barium of a fraction of 0.6-3.0 mm, most preferably FS60Ba4, in an amount of 0.3-0.5 wt.% With respect to the mass of liquid metal is preferably used as an additional modifying component.

Что касается выбора замедлителя реакции, то от него также зависит элементный состав, а также свойства получаемого чугуна.As for the choice of a reaction moderator, the elemental composition, as well as the properties of the resulting cast iron, also depend on it.

Так, в ряде предпочтительных форм реализации способа в качестве замедлителя реакции используют стальные отходы, предпочтительно отходы стального листа толщиной 1,0-3,0 мм.Thus, in a number of preferred forms of implementing the method, steel wastes are used as a reaction moderator, preferably steel sheet wastes with a thickness of 1.0-3.0 mm.

В таких случаях модифицирование ведут при соотношении между исходным содержанием в чугуне серы, количеством ферросиликомагниевой лигатуры, предпочтительно ФСМгб, фракций 0,2-1,2 мм и количеством стальных отходов 1:(30-35):(15-25).In such cases, the modification is carried out at a ratio between the initial sulfur content in cast iron, the amount of ferrosilicomagnesium ligature, preferably FSMGB, fractions of 0.2-1.2 mm and the amount of steel waste 1: (30-35) :( 15-25).

В качестве модифицированного в таких формах реализации получают чугун, структура которого включает металлическую основу, содержащую феррит и перлит, графит шаровидный и графит вермикулярный.Cast iron, modified in such forms of implementation, is obtained, the structure of which includes a metal base containing ferrite and perlite, spherical graphite and vermicular graphite.

В частности, в качестве модифицированного в таких формах реализации получают чугун со следующим содержанием компонентов, мас.%:In particular, cast iron with the following content of components, wt.%: Is obtained as modified in such sales forms:

Углерод Carbon 2,6-3,6 2.6-3.6 Кремний Silicon 2,5-4,5 2.5-4.5 Марганец Manganese 0,4-0,8 0.4-0.8 Хром Chromium 0,06-0,2 0.06-0.2 Титан Titanium 0,03-0,1 0.03-0.1 Кальций Calcium 0,04-0,09 0.04-0.09 Барий Barium 0,012-0,015 0.012-0.015 Редкоземельные металлы Rare earth metals 0,017-0,025 0.017-0.025 Магний Magnesium 0,03-0,08 0.03-0.08 Сера Sulfur 0,01-0,02 0.01-0.02 Фосфор Phosphorus 0,05-0,1 0.05-0.1 Железо Iron Остальное Rest

- 2 009511- 2 009511

В других формах реализации заявляемого способа в качестве замедлителя реакции используют алюминиевый сплав, предпочтительно АК5М2, в жидком состоянии.In other forms of implementing the inventive method, an aluminum alloy, preferably AK5M2, in a liquid state is used as a reaction moderator.

При этом модифицирование ведут при соотношении между исходным содержанием в чугуне серы, количеством ферросиликомагниевой лигатуры, предпочтительно ФСМгб, фракций 0,2-1,2 мм и количеством алюминиевого сплава 1:(30-35):(25-45).In this case, the modification is carried out with the ratio between the initial sulfur content in cast iron, the amount of ferrosilicomagnesium ligature, preferably FSMGB, fractions of 0.2-1.2 mm and the amount of aluminum alloy 1: (30-35) :( 25-45).

В этих формах реализации в качестве модифицированного получают чугун, структура которого включает металлическую основу, содержащую феррит, перлит и фазу Ее₃А1Сх, графит шаровидный и графит вермикулярный.In these forms of sale, cast iron is obtained as modified cast iron, the structure of which includes a metal base containing ferrite, perlite, and the phase Its ₃ A1Cx, spherical graphite and vermicular graphite.

В частности, в качестве модифицированного получают чугун со следующим содержанием компо-In particular, cast iron with the following content of

нентов, мас.%: nents, wt.%: Углерод Carbon 2,б-3,б 2, b-3, b Кремний Silicon 2,5-4,5 2.5-4.5 Марганец Manganese 0,4-0,8 0.4-0.8 Алюминий Aluminum 2,5-4,5 2.5-4.5 Хром Chromium 0,0б-0,2 0,0b-0,2 Титан Titanium 0,03-0,1 0.03-0.1 Кальций Calcium 0,04-0,09 0.04-0.09 Барий Barium 0,012-0,015 0.012-0.015 Редкоземельные металлы Rare earth metals 0,017-0,025 0.017-0.025 Медь Copper 0,1-0,2 0.1-0.2 Магний Magnesium 0,03-0,08 0.03-0.08 Сера Sulfur 0,01-0,02 0.01-0.02 Фосфор Phosphorus 0,05-0,1 0.05-0.1 Железо Iron Остальное Rest

Чугун, полученный заявляемым способом в этих формах реализации, кроме высоких механических свойств демонстрирует также высокую жаростойкость.Cast iron obtained by the claimed method in these forms of implementation, in addition to high mechanical properties, also demonstrates high heat resistance.

Также объектами настоящего изобретения являются различные варианты составов чугунов, полученных вышеописанным способом.Also objects of the present invention are various variations of the compositions of cast irons obtained by the above method.

Таким образом, поставленная задача решается также чугуном, полученным описанным выше заявляемым способом, содержащим углерод, кремний, марганец, хром, титан, кальций, барий, редкоземельные металлы, магний, серу, фосфор и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:Thus, the task is also solved by cast iron obtained by the above-described inventive method containing carbon, silicon, manganese, chromium, titanium, calcium, barium, rare earth metals, magnesium, sulfur, phosphorus and iron in the following ratio of components, wt.%:

Углерод Carbon 2,б-3,б 2, b-3, b Кремний Silicon 2,5-4,5 2.5-4.5 Марганец Manganese 0,4-0,8 0.4-0.8 Хром Chromium 0,0б-0,2 0,0b-0,2 Титан Titanium 0,03-0,1 0.03-0.1 Кальций Calcium 0,04-0,09 0.04-0.09 Барий Barium 0,012-0,015 0.012-0.015 Редкоземельные металлы Rare earth metals 0,017-0,025 0.017-0.025 Магний Magnesium 0,03-0,08 0.03-0.08 Сера Sulfur 0,01-0,02 0.01-0.02 Фосфор Phosphorus 0,05-0,1 0.05-0.1 Железо Iron остальное rest соответствующим по механическим свойствам чугуну марки не ниже ВЧ50. corresponding to the mechanical properties of grade cast iron not lower than VCh50. Кроме того, поставленная In addition, the set задача решается также чугуном, полученным описанным выше заявляе- the problem is also solved by cast iron obtained as described above мым способом, содержащим углерод, кремний, марганец, хром, титан, кальций, барий, редкоземельные by a method containing carbon, silicon, manganese, chromium, titanium, calcium, barium, rare earths металлы, магний, серу, фосфор metals, magnesium, sulfur, phosphorus и железо, а также медь и алюминий при следующем соотношении компо- and iron, as well as copper and aluminum in the following ratio of com- нентов, мас.%: nents, wt.%: Углерод Carbon 2,б-3,б 2, b-3, b Кремний Silicon 2,5-4,5 2.5-4.5 Марганец Manganese 0,4-0,8 0.4-0.8 Алюминий Aluminum 2,5-4,5 2.5-4.5 Хром Chromium 0,0б-0,2 0,0b-0,2 Титан Titanium 0,03-0,1 0.03-0.1 Кальций Calcium 0,04-0,09 0.04-0.09 Барий Barium 0,012-0,015 0.012-0.015 Редкоземельные металлы Rare earth metals 0,017-0,025 0.017-0.025 Медь Copper 0,1-0,2 0.1-0.2 Магний Magnesium 0,03-0,08 0.03-0.08 Сера Sulfur 0,01-0,02 0.01-0.02 Фосфор Phosphorus 0,05-0,1 0.05-0.1 Железо Iron Остальное Rest

- 3 009511 обладающим термической стойкостью до 30 циклов и ростоустойчивочтью не более 70 мм на 760 мм высоты.- 3 009511 possessing thermal resistance up to 30 cycles and growth resistance of not more than 70 mm at 760 mm of height.

Достоинства и преимущества заявляемого способа получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, а также чугунов, полученных этим способом ниже будут более подробно рассмотрены на некоторых примерах их реализации, которые могут быть приняты во внимание только в качестве иллюстрации, а не ограничения.The advantages and advantages of the proposed method for producing high-strength nodular cast iron, as well as cast iron obtained by this method, will be discussed in more detail below on some examples of their implementation, which can be taken into account only by way of illustration and not limitation.

ПримерыExamples

Пример 1 (Получение высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с составом, соответствующим варианту 1).Example 1 (Obtaining high-strength cast iron with spherical graphite with a composition corresponding to option 1).

Чугун выплавляли в вагранках с кислой футеровкой производительность 5 т/ч. В качестве шихтовых материалов использовали литейный чугун марки Л6, стальной лом, возврат и ферросплавы кремния (ФС45) и марганца (ФМп70).Cast iron was smelted in cupolas with acid lining with a capacity of 5 t / h. As charge materials, cast iron of the L6 grade, steel scrap, return and ferroalloys of silicon (FS45) and manganese (FMp70) were used.

На дно специализированного ковша для модифицирования и разливки чугуна емкостью 500 кг, предварительно прокаленного при помощи газовой горелки, загружали расчетные количество ферросиликомагниевой лигатуры УЬ63М (аналог ФСМгб) фракции 0,2-1,2 мм, выпускаемой фирмой СКВ Гиссерай Германия. Поверх лигатуры загружали расчетное количество (2 кг) графитизирующего барийсодержащего модификатора 8В5 (аналог ФС65Ва4), той же фирмы. Сверху модификаторы пригружали стальными отходами в виде отходов стального листа толщиной 1,0-3,0 мм для замедления реакции и исключения преждевременного их всплывания на поверхность заливаемого чугуна. Затем ковш заполняли жидким чугуном при температуре не ниже 1380-1420°С. После окончания пироэффекта, чугун перемешивали, снимали с поверхности шлак и разливали чугун в формы.At the bottom of a specialized ladle for the modification and casting of cast iron with a capacity of 500 kg, preliminarily calcined with a gas burner, the calculated amount of U63M ferrosilicon magnesium ligature (analogue of FSMGB) of a fraction of 0.2-1.2 mm manufactured by SKV Gisserey Germany was loaded. On top of the ligature, the calculated amount (2 kg) of the graphitizing barium-containing modifier 8B5 (analogue of FS65Va4), of the same company, was loaded. Modifiers were loaded on top with steel waste in the form of steel sheet waste 1.0–3.0 mm thick to slow down the reaction and prevent their premature floating to the surface of cast iron. Then the bucket was filled with molten iron at a temperature not lower than 1380-1420 ° C. After the end of the pyroelectric effect, the cast iron was mixed, the slag was removed from the surface, and cast iron was poured into molds.

Результаты проведенных плавок приведены в табл. 1.The results of the swimming trunks are given in table. one.

Анализ результатов показывает, что при изменении указанного выше соотношения между исходным содержанием в чугуне серы, количеством ферросиликомагниевой лигатуры, предпочтительно ФСМгб, фракций 0,2-1,2 мм и количеством стальных отходов (1:(30-35):(15-25)) снижается эффективность процесса модифицирования. Оптимальными являются результаты 1-3. Недостаток модификатора ФСМг6 или замедление реакции (результаты 4-5) приводит к появлению нешаровидных форм графита в структуре отливок, что резко снижает механические свойства. Избыток модификатора (результат 6) ведет к увеличению содержания перлита и повышению стоимости литья. Повышение дозировки замедлителя реакции (результат 4) приводит к излишнему переохлаждению расплава.An analysis of the results shows that when the above ratio changes between the initial sulfur content in cast iron, the amount of ferrosilicomagnesium ligature, preferably FSMGB, fractions of 0.2-1.2 mm and the amount of steel waste (1: (30-35) :( 15-25 )) the efficiency of the modification process is reduced. The optimal results are 1-3. The lack of the FSMg6 modifier or the slowing down of the reaction (results 4-5) leads to the appearance of non-spherical forms of graphite in the structure of castings, which sharply reduces the mechanical properties. Excess modifier (result 6) leads to an increase in perlite content and an increase in casting cost. An increase in the dosage of the reaction retarder (result 4) leads to excessive supercooling of the melt.

Как видно из табл. 1, описываемый способ получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом из исходного чугуна ваграночной плавки с содержанием серы 0,08-0,1 мас.% обеспечивает требуемую структуру при использовании фракции 0,2-1,2 мм лигатуры УЬ63М (ФСМг6) в указанных выше соотношениях, при этом снижается расход модификатора и уменьшается пироэффект и дымовыделения, а благодаря хорошему усвоению мелких фракций (0,2-1,2 мм) в отливках практически отсутствуют «черные пятна» и нерастворившиеся куски модификаторов.As can be seen from the table. 1, the described method for producing high-strength nodular cast iron from the initial cast iron of cupola melting with a sulfur content of 0.08-0.1 wt.% Provides the required structure when using a fraction of 0.2-1.2 mm of the U63M alloy (FSMg6) in the above ratios, while reducing the consumption of the modifier and reducing the pyroeffect and smoke emissions, and due to the good assimilation of small fractions (0.2-1.2 mm) in the castings, there are practically no "black spots" and insoluble pieces of modifiers.

В табл. 1 приведены также результаты исследования механических свойств полученных чугунов, проведенных по стандартным методикам.In the table. 1 also presents the results of a study of the mechanical properties of the obtained cast irons, carried out according to standard methods.

Пример 2 (Получение высокопрочного жаростойкого чугуна с шаровидным графитом с составом, соответствующим варианту 2).Example 2 (Obtaining high-strength heat-resistant cast iron with spherical graphite with a composition corresponding to option 2).

Чугун выплавляли в вагранке с кислой футеровкой производительностью 5 т/ч. В качестве шихтовых материалов использовали передельный или литейный чугун марки Л6, стальной лом, возврат собственного производства, ферросплавы кремния (ФС45) и марганец (ФМп70), кокс, антрацит, флюсы.Cast iron was smelted in a cupola with an acid lining with a capacity of 5 t / h. As charge materials, L6 grade foundry or foundry cast iron, steel scrap, return of own production, silicon ferroalloys (FS45) and manganese (FMp70), coke, anthracite, fluxes were used.

На дно специализированного ковша для модифицирования и разливки чугуна емкостью 500 кг, предварительно прокаленного при помощи газовой горелки, загружали расчетное количество ферросиликомагниевой лигатуры УЬ63М (аналог ФСМг6) фракции 0,2-1,2 мм (фирма СКВ Гиссерай, Германия). Поверх лигатуры загружали расчетное (2 кг) количество графитизирующего модификатора 8В5 (аналог ФС65Ва4) фракции 0,6-3 мм той же фирмы. Сверху модификаторы пригружали расчетным количеством жидкого алюминиевого сплава для замедления реакции, исключения преждевременного всплывания частиц модификатора на поверхность металла и придания чугуну специальных свойств - жаростойкости, термической стойкости и ростоустойчивости в процессе эксплуатации отливок, изготовленных из этого чугуна.At the bottom of a specialized ladle for the modification and casting of cast iron with a capacity of 500 kg, preliminarily calcined with a gas burner, the calculated amount of U63M ferrosilicon alloys (analogue of FSMg6) of a fraction of 0.2-1.2 mm (SKV Gisserey, Germany) was loaded. On top of the ligature, the calculated (2 kg) amount of the 8B5 graphitizing modifier (analogue FS65Ba4) of a 0.6-3 mm fraction of the same firm was loaded. Modifiers were loaded on top with a calculated amount of liquid aluminum alloy to slow down the reaction, prevent premature particles of the modifier from floating up onto the metal surface and impart special properties to cast iron - heat resistance, thermal resistance and growth resistance during operation of castings made from this cast iron.

Затем ковш с модификатором и алюминиевым сплавом заполняли жидким чугуном при температуре не ниже 1380-1420°С. После окончания пироэффекта чугун перемешивали, снимали с поверхности чугуна шлак и разливали в формы.Then the bucket with a modifier and aluminum alloy was filled with molten iron at a temperature of at least 1380-1420 ° C. After the end of the pyroelectric effect, the cast iron was mixed, slag was removed from the surface of the cast iron and poured into molds.

Из каждой плавки отливали клиновую пробу для определения химического состава чугуна, из рабочей части клиновой пробы изготовляли разрывные образцы для определения механических свойств. Предварительная оценка твердости и микроструктуры осуществляли на цилиндрической пробе.A wedge sample was cast from each melt to determine the chemical composition of cast iron, and discontinuous samples were made from the working part of the wedge sample to determine the mechanical properties. A preliminary assessment of hardness and microstructure was carried out on a cylindrical sample.

Результаты плавок, механических и эксплуатационных (термостойких) свойств чугуна приведены в табл. 2.The results of the heat, mechanical and operational (heat-resistant) properties of cast iron are given in table. 2.

- 4 009511- 4 009511

Литература:Literature:

1. С.Н. Леках, Н.И. Бестужев. Внепечная обработка высококачественных чугунов в машиностроении. Минск. Наука и техника, 1992, с. 144.1. S.N. Lekah, N.I. Bestuzhev. Extra-furnace treatment of high-quality cast irons in mechanical engineering. Minsk. Science and Technology, 1992, p. 144.

2. Патент ВИ № 2016079 С1, опубл. 15.07.1994.2. Patent VI No. 2016079 C1, publ. 07/15/1994.

3. Патент ВИ № 2215812 С1, опубл. 10.11.2003.3. Patent VI No. 2215812 C1, publ. 11/10/2003.

4. Патент ВИ № 2134302 С1, опубл. 10.08.1999.4. Patent VI No. 2134302 C1, publ. 08/10/1999.

Таблица 1Table 1

Способ получения чугуна (номер плавки) Method for producing cast iron (heat number) Исходное содержание в чугуне серы 8. мас.% The initial content in sulfur cast iron 8. wt.% Количество модификатора ФСМгб. мас.% The number of FSMGB modifier. wt.% Количество замедлителя реакции (сталь) 9з_Р, мас.%The amount of reaction inhibitor (steel) 9z _P , wt.% Соотношение содержания 8: ФСМг6 0_(Г The ratio of the content of 8: FSMg6 0 _(G Микроструктура ГОСТ 3443087 Microstructure GOST 3443087 МПа MPa й, % th,% Известный Famous 0,027 0,027 2,5 2,5 2,7 2.7 1:93:100 1: 93: 100 ШГф5-ШГд45-ПТ1-П6 ShGf5-ShGd45-PT1-P6 500 500 10 10 Предлагаемый 1 Suggested 1 0,08 0.08 2,6 2.6 1,2 1,2 1:33:15 1:33:15 ШГф5-ШГд45-П20 ShGf5-ShGd45-P20 500 500 4 4 Предлагаемый 2 Suggested 2 0,09 0.09 2,8 2,8 1,8 1.8 1:31:20 1:31:20 ШГф5-ШГд45-П20 ShGf5-ShGd45-P20 520 520 5 5 Предлагаемый 3 Suggested 3 0,10 0.10 3,0 3.0 2,5 2,5 1:30:25 1:30:25 ШГф5-ШГд45-П20 ShGf5-ShGd45-P20 560 560 6 6 Предлагаемый 4 Suggested 4 0,09 0.09 2,6 2.6 3,5 3,5 1:29:35 1:29:35 ВГфЗ-ВГ85-П20 VGfZ-VG85-P20 450 450 3 3 Предлагаемый 5 Offered 5 0,10 0.10 2,4 2,4 1,о 1, about 1:24:10 1:24:10 ВГфЗ-ВГ85-П20 VGfZ-VG85-P20 400 400 2 2 Предлагаемый 6 Suggested 6 0,08 0.08 3,2 3.2 3,2 3.2 1:40:40 1:40:40 ШГф5-111Гд45-П45 ShGf5-111Gd45-P45 550 550 2 2

Таблица 2table 2

Способ получения чугуна (номер плавки) Method for producing cast iron (heat number) Исходное содержание в чугуне серы 8, мас.% The initial content in pig iron sulfur 8, wt.% Количество модификатора ФСМгб, мас.% The number of FSMGB modifier, wt.% Количество замедлителя реакции (А1) 9з₀, мас.%The amount of reaction inhibitor (A1) 9z ₀ , wt.% Соотношение содержания 8: ФСМг6:(^_р The ratio of the content of 8: FSMg6: (^ _p М и кростру ктура ГОСТ 3443087 M and crostru ktura GOST 3443087 σ_Β. МПаσ _Β . MPa δ. % δ. % Число циклов Number cycles Известный Famous 0,027 0,027 2,5 2,5 2,7 2.7 1:93:100 1: 93: 100 ШГф5-111Гд45-ПТ1-П6 ShGf5-111Gd45-PT1-P6 500 500 10 10 - - Предлагаемый 1 Suggested 1 0,08 0.08 2,6 2.6 2,6 2.6 1:33:33 1:33:33 ШГф5-ШГд45-П6-Не₃А1С_х ShGf5-ShGd45-P6-Ne ₃ A1S _x 500 500 4 4 12 12 Предлагаемый 2 Suggested 2 0,09 0.09 2,8 2,8 3,0 3.0 1:31:33 1:31:33 ШГф5-ШГд45-П6-Ее₃А1С_х SHGF5-SHGD45-P6-Her ₃ A1C _x 490 490 3 3 16 sixteen Предлагаемым 3 Offered 3 0,10 0.10 2,9 2.9 3,6 3.6 1:28:36 1:28:36 ШГф5-ШГд45-ПО-Ге₃А!С_х ShGf5-ShGd45-PO-Ge ₃ A! S _x 490 490 2 2 28 28 Предлагаемый 4 Suggested 4 0,09 0.09 3,0 3.0 4,7 4.7 1:33:52 1:33:52 ВГфЗ-ВГ85-П0-1е₃А1С,VGfZ-VG85-P0-1e ₃ A1C, 460 460 2 2 20 twenty Предлагаемый 5 Offered 5 0,10 0.10 2,4 2,4 2,5 2,5 1:24:25 1:24:25 ВГф2-ВГ100-П0 VGf2-VG100-P0 400 400 6 6 8 8 Предлагаемый 6 Suggested 6 0,08 0.08 3,2 3.2 4,9 4.9 1:40:61 1:40:61 ШГф5-ШГд45-110-Ее₃А1С_х SHGF5-SHGD45-110-Her ₃ A1C _x 480 480 2 2 12 12

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM

Claims

1. A method of producing high-strength nodular cast iron, comprising smelting from a mixture in a cast iron cupola with a sulfur content of 0.08-0.1 wt.%, Modifying molten iron in a ladle with a ferro-silica-magnesium alloy of fine fractions with an additional additive of a reaction inhibitor, in which the cast iron is modified using a modifier containing dedusted ferrosilicomagnesium ligature fractions of 0.2-1.2 mm, an additional graphitizing component in an amount of 0.30.5 wt.% in relation to the mass of liquid metal, with the ratio between the sulfur content s, the amount of ferrosilicomagnesium ligature and the amount of reaction inhibitor 1: (30-35) :( 15-45).

2. The method according to claim 1, characterized in that they use a mixture containing foundry and / or limit cast iron, steel, return of own production, ferromanganese, ferrosilicon, coke, anthracite, fluxes.

3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that ferrosilicon with a barium fraction of 0.6-3.0 mm, preferably FS60Ba4, is used as an additional modifying component.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that steel wastes are used as a moderator of the reaction, preferably steel sheet wastes with a thickness of 1.0-3.0 mm.

5. The method according to claim 4, characterized in that the modification is carried out at a ratio between the initial sulfur content in pig iron, the amount of ferrosilicomagnesium ligature, preferably FSMg6, fractions 0.2-1.2 mm and the amount of steel waste 1: (30-35) : (15-25).

6. The method according to claim 5, characterized in that cast iron is obtained as modified, the structure of which includes a metal base containing ferrite and perlite, spherical graphite and vermicular graphite.

7. The method according to claim 6, characterized in that cast iron is obtained as the modified one with the following content of components, wt.%:

carbon 2.6-3.6 silicon 2.5-4.5 manganese 0.4-0.8 chromium 0.06-0.2 titanium 0.03-0.1 calcium 0.04-0.09 barium 0.012-0.015 rare earth metals 0.017-0.025 magnesium 0.03-0.08 sulfur 0.01-0.02 phosphorus 0.05-0.1 iron rest.

8. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an aluminum alloy, preferably AK5M2, is used in the liquid state as a moderator of the reaction.

9. The method according to claim 8, characterized in that the modification is carried out at a ratio between the initial sulfur content in pig iron, the amount of ferrosilicomagnesium ligature, preferably FSMGB, fractions 0.2-1.2 mm and the amount of aluminum alloy 1: (30-35) : (25-45).

10. The method according to claim 9, characterized in that cast iron is obtained as the modified one, the structure of which includes a metal base containing ferrite, perlite and its phase _{3 3} A1C _x , spherical graphite and vermicular graphite.

11. The method according to claim 10, characterized in that as a modified receive cast iron with the following content of components, wt.%:

carbon 2.6-3.6 silicon 2.5-4.5 manganese 0.4-0.8 aluminum 2.5-4.5 chromium 0.06-0.2 titanium 0.03-0.1 calcium 0.04-0.09 barium 0.012-0.015 rare earth metals 0.017-0.025 copper 0.1-0.2 magnesium 0.03-0.08 sulfur 0.01-0.02 phosphorus 0.05-0.1 iron rest.

12. Cast iron obtained by the method according to any one of claims 1 to 7, containing carbon, silicon, manganese, chromium, titanium, calcium, barium, rare earth metals, magnesium, sulfur, phosphorus and iron in the following ratio, wt.%:

carbon 2.6-3.6 silicon 2.5-4.5 manganese 0.4-0.8

- b 009511

chromium 0.06-0.2 titanium 0.03-0.1 calcium 0.04-0.09 barium 0.012-0.015 rare earth metals 0.017-0.025 magnesium 0.03-0.08 sulfur 0.01-0.02 phosphorus 0.05-0.1 iron rest,

corresponding to the mechanical properties of grade cast iron not lower than VCh 50.

13. Cast iron obtained by the method according to any one of claims 1 to 3, 8-11, containing carbon, silicon, manganese, chromium, titanium, calcium, barium, rare earth metals, magnesium, sulfur, phosphorus and iron, as well as copper and aluminum in the following ratio of components, wt.%:

carbon 2.6-3.6 silicon 2.5-4.5 manganese 0.4-0.8 aluminum 2.5-4.5 chromium 0.06-0.2 titanium 0.03-0.1 calcium 0.04-0.09 barium 0.012-0.015 rare earth metals 0.017-0.025 copper 0.1-0.2 magnesium 0.03-0.08 sulfur 0.01-0.02 phosphorus 0.05-0.1 iron rest,

possessing thermal resistance up to 30 cycles and growth resistance no more than 70 mm at 760 mm of height.