PL130489B1 - Method of manufacture of high quality engineering cast iron - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 1986 09 30 7« 130489 Int. Cl« C21C 1/08 Twórcy wynalazku: Marek Michal Nowak, Bogdan Stanislaw Cichy, Ryszard Marian Pieczonka Uprawniony z patentu: Kombinat Przemyslu Narzedziowego „VIS", Warszawa (Polska) Sposób wytwarzania wysokojakosciowego zeliwa maszynowego Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania wyso¬ kojakosciowego zeliwa maszynowego.Znany sposób wytwarzania wysokojakosciowego zeliwa maszynowego polega na tym, ze wsad me¬ talowy zawierajacy surówke i ewentualnie zlom metalowy oraz dodatki stopowe stapia sie i odlewa z dodatkiem modyfikatora, przy czym ilosc zlomu stalowego nie moze byc zbyt duza, ze wzgledu na mala zawartosc wegla w zlomie stalowym.W innym znanym sposobie, do wsadu dodaje sie wieksza ilosc zlomu stalowego, nastepnie prowadzi sie doweglanie kapieli metalowej przez dodanie wegla, na przyklad w postaci granulowanej. Do¬ weglanie takie jest uciazliwe i nie zawsze w pelni skuteczne. Wegiel w tej postaci trudno wchodzi w kontakt z kapiela metalowa, a znaczna jego czesc utlenia sie i uchodzi w postaci gazu. Zuzycie su¬ rowca weglowego jest tutaj duze. Z dodatków sto¬ powych, wprowadza sie stop zelazokrzem jako nosnik krzemu niezbednego w skladzie zeliwa. Do¬ datek ten latwo rozpuszcza sie w kapieli metalo¬ wej.Zuzycie zelazokrzemu zalezne jest w glównej mierze od postaci i rodzaju uzytego zelazokrzemu oraz od rodzaju pieca. Im wyzsza zawartosc krze¬ mu w zelazokrzemie tym wieksze jest jego zuzy¬ cie. W przypadku wytapiania zeliwa w zeliwiaku zuzycie zelazokrzemu jest znacznie wyzsze niz w przypadku pieców elektrycznych. Zwiazane jest to z ulatwionym kontaktem krzemu z tlenem zawar¬ lo 15 30 tym w atmosferze zeliwiaka. Znaczna czesc krzemu laczy sie z tlenem i przechodzi do zuzla. Stosun¬ kowo niska temperatura topnienia zelazokrzemu powoduje jego zwiekszone zuzycie w procesie wy¬ twarzania zeliwa.Znany jest równiez sposób wytwarzania zeliwa ze stosowaniem technicznego weglika krzemu do równoczesnego naweglania i nakrzemiania kapieli metalowej zeliwa. Techniczny weglik krzemu nie stapia sie w temperaturze cieklego zeliwa. Prze¬ chodzenie wegla i krzemu w sklad zeliwa odbywa sie na zasadzie rozpuszczania i jest utrudnione w tej postaci weglika krzemu. Stosowanie tego spo¬ sobu w praktyce przemyslowej nie gwarantuje za¬ mierzonego skutku.Wazna czescia procesu wytwarzania wysokojako¬ sciowego zeliwa maszynowego jest równiez obróbka cieklego zeliwa tuz przed odlaniem do formy, po¬ legajace na modyfikacji zeliwa, zwiekszajacej jego » zdolnosc do grafityzacji. Do tego celu w momencie poprzedzajacym odlewanie wprowadza sie do ciek¬ lego zeliwa modyfikatory, na przyklad zelazokrzem FeSi75T, wapniokrzem lub inne znane materialy dajace okreslony skutek. Modyfikator spelnia swoje 25 zadania wtedy, kiedy dzialanie modyfikujace trwa dostatecznie dlugo w czasie pozwalajacym na zala¬ nie cieklego zeliwa do formy. W przypadku sto¬ sowania zelazokrzemu jako modyfikatora, dziala¬ nie modyfikujace nie trwa zbyt dlugo co bywa przyczyna niepewnosci uzyskania oczekiwanych 1304893 130481) 4 parametrów odlewu.Istota przedmiotowego wynalazku jest sposób wytwarzania wysokojakosciowego zeliwa maszyno¬ wego, w którym wsad zawierajacy surówke i ewen¬ tualnie zlom metalowy oraz dodatki stopowe sta¬ pia sie i modyfikuje, a nastepnie odlewa do okre¬ slonego ksztaltu, przy czym jako jeden z dodatków stopowych, a jednoczesnie modyfikatorów wprowa¬ dza sie do zeliwa od 0,1 do 1,0% wagowych doze¬ lazionego weglika krzemu zawierajacego od 55 do 90% wagowych czystego weglika krzemu, od 1,0 do 10,0% wagowych zelaza, w przeliczeniu na Fe^Oj, zaadsorbowanego na powierzchni ziaren weglika krzemu, od 0,4 do 10,0% wagowych wegla oraz ewentualnie Al2Oa, SiO* CaO, MgO i inne zanie¬ czyszczenia w niewielkich ilosciach.Stwierdzono, ze dozelaziony weglik krzemu wpro¬ wadzany do zeliwa jest wykorzystywany w okolo 95% w skladnikach gotowego zeliwa, glównie w po¬ staci drobnoplytkowego grafitu. Tak wysoki, nie¬ oczekiwany stopien naweglenia i nakrzemienia go¬ towego zeliwa, przy uzyciu trudnorozpuszczalnego w plynnym metalu weglika krzemu, uzyskiwany jest prawdopodobnie dzieki szczególnemu przylega¬ niu czastek zelaza do powierzchni ziarn weglika krzemu. Miejsca szczególnie bliskiego przylegania czastek zelaza do powierzchni ziarna weglika krze¬ mu sa uprzywilejowanymi miejscami zapoczatko¬ wujacymi szybki proces rozpuszczania sie weglika krzemu w kapieli metalowej, co powoduje ,ze roz¬ lozony na krzem i wegiel dozelaziony weglik krze¬ mu latwiej odtlenia zeliwo i zmniejsza zawartosc zwiazków zelaza w zuzlu, co z kolei podnosi zdol¬ nosc zuzla do wchlaniania siarki, a tym samym ob¬ niza jej zawartosc w zeliwie. Wprowadzony przez dozelaziony weglik krzemu w fazie wytopu wegiel rozmieszcza sie w zeliwie w postaci drobnoplytko- wej — korzystnej dla struktury zeliwa. Dodatko¬ wym efektem wprowadzania dozelazionego wegli¬ ka krzemu w fazie modyfikacji podczas spustu jest to, ze rozkladajac sie wydziela energie, która po¬ woduje utrzymanie temperatury zeliwa na zada¬ nym poziomie. W konsekwencji zeliwo jest bardziej lejne, co ma szczególne znaczenie przy wykonywa¬ niu bardziej skomplikowanych i precyzyjnych od¬ lewów.Dozelaziony weglik krzemu wprowadza sie do ze¬ liwa w czasie wytopu w piecu dowolnego typu i/lub w czasie spustu na rynne spustowa. W przy¬ padku dodawania dozelazionego weglika krzemu na etapie wytopu, zwlaszcza prowadzonego w zeli¬ wiaku korzystnym jest stosowanie weglika w po¬ staci brykietów uformowanych przy uzyciu cemen¬ tu jako spoiwa, w ilosci od 10 do 40% wagowych, co zapobiega pyleniu, a jednoczesnie jest dogodne ze wzgledów transportowych.Jako dozelaziony weglik krzemu stosuje sie wy¬ dzielona z weglika krzemu frakcje magnetyczna powstala w procesie jego rozdrabniania przy uzy¬ ciu elementów zelaznych jak mielenie, zgniatanie itp. kiedy to co najmniej na czesci ziaren weglika krzemu osadza sie zelazo sposobem cierno-cisnie- niowym lub strumieniowo-uderzeniowym.Jako dozelaziony weglik krzemu stosuje sie rów¬ niez ziarno scierne karborundowe uzyte do obrób¬ ki sciernej zelaza lub metalu zawierajacego zelazo i/lub pyl wytworzony z tego ziarna w procesie szli¬ fowania powyzszych materialów, na powierzchni których osadzone zostaja podczas tych operacji cza- 5 steczki zelaza.W obu rodzajach dozelazionego weglika krzemu przed ewentualnym uformowaniem do postaci do¬ godnej do transportu i stosowaniem w procesie me¬ talurgicznym oznacza sie zawartosc czystego wegli¬ ka krzemu w masie surowcowej w celu uzyskania oczekiwanej zawartosci weglika i krzemu w goto¬ wym odlewie zeliwnym.Wynalazek jest blizej objasniony w ponizszych przykladach wykonania.Przyklad I. Proces wytopu wysokojakoscio¬ wego zeliwa maszynowego prowadzono w zeliwiaku o srednicy 700 mm z podgrzewanym dmuchem. Do 300 kG wsadu metalowego wprowadzono surówke odlewnicza LN 21 w ilosci 90 kG, zlom stalowy w ilosci 90 kG, zlom obiegowy w ilosci 120 kG, zela¬ zomangan wielkopiecowy Mn60 w ilosci 1 kG oraz dozelaziony weglik krzemu w formie brykietów, otrzymanych przez spojenie cementem frakcji mag¬ netycznej z procesu rozdrabniania karborundu w ilosci 3 kG, co wynosilo 0,3% wagowych w przeli¬ czeniu na czysty weglik krzemu. Wsad stopiono, nastepnie na rynnie spustowej dodano do zeliwa w celu modyfikacji dozelaziony weglik krzemu w for¬ mie proszkowej w ilosci 3 kG, co wynosilo 0,4% wagowych w przeliczeniu na czysty weglik krzemu w stosunku do cieklego zeliwa. Temperatura ciekle¬ go zeliwa przed i po procesie modyfikacji utrzymy¬ wala sie na tym samym poziomie 1683°K. Odlew wykonany z tego zeliwa uzyskal klase Zl 300, przy czym twardosc odlewu wahala sie w granicach od 220 do 240 HB.Przyklad II. Proces wytopu zeliwa prowadzo¬ no jak w przykladzie I w zeliwiaku o srednicy 700 mm z podgrzewanym dmuchem. Do 300 kG wsadu metalowego wprowadzono surówke odlew¬ nicza LN21 w ilosci 60 kG, zlom stalowy w ilosci 120 kG, zlom obiegowy w ilosci 120 kG oraz zela¬ zokrzem FeSi45 w ilosci 1,5 kG. Wsad stopiono, a nastepnie na rynnie spustowej dodano do zeliwa w celu modyfikacji dozelaziony weglik krzemu w formie ziarna stanowiacego odpad z procesu obrób¬ ki strumieniowo-sciernej zelaza w ilosci 3 kG, co wynosilo 0,32% wagowych w przeliczeniu na czysty weglik krzemu. Temperatura cieklego zeliwa przed i po procesie modyfikacji utrzymywala sie na tym samym poziomie 1683°K. Odlew uzyskany z tego zeliwa uzyskal klase Z1300, przy czym twardosc od¬ lewu wahala sie w granicach 225—240 HB. PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania wysokojakosciowego ze¬ liwa maszynowego, w którym wsad zawierajacy surówke i ewentualnie zlom metalowy oraz dodatki stopowe stapia sie i modyfikuje, a nastepnie odle¬ wa do okreslonego ksztaltu, znamienny tym, ze do zeliwa wprowadza sie od 0,1 do 1,0% wagowych do¬ zelazionego weglika krzemu zawierajacego: od 55 do 90% wagowych czystego weglika krzemu, od 1,0 do 10,0% wagowych zeliwa, w przeliczeniu na Fe2Os, 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 I3&4S9 c zaadsorbowanego na powierzchni ziarn weglika krzemu, od 0,4 do 10,0% wagowych wegla oraz ewentualnie AljOj, Si02, CaO, MgO i inne zanie¬ czyszczenia w niewielkich ilosciach, przy czym weglik ten wprowadza sie do zeliwa na etapie wy¬ topu w piecu i/lub na etapie spustu na rynnie spu¬ stowej.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako dozelaziony weglik krzemu stosuje sie wydzie¬ lona z weglika krzemu frakcje magnetyczna po¬ wstala w procesie jego rozdrabniania przy uzyciu elementów zelaznych.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako dozelaziony weglik krzemu stosuje sie ziarno scierne karborundowe stanowiace odpad z obróbki sciernej zelaza lub materialu zawierajacego zela¬ zo i/lub pyl wytworzony z tego ziarna w procesie szlifowania powyzszych materialów.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, ze dozelaziony weglik krzemu wprowadzany w czasie wytopu do pieca stosuje sie korzystnie w postaci brykietów, przy uzyciu cementu jako spoi¬ wa w ilosci od 10 do 40% wagowych. 5 10 PL