PL166489B1

PL166489B1 - Method of modifying graphitizing cast iron with vermicular graphite

Info

Publication number: PL166489B1
Application number: PL29465492A
Authority: PL
Inventors: Dariusz Jedrzejczyk; Czeslaw Podrzucki
Original assignee: Akad Gorniczo Hutnicza
Priority date: 1992-05-21
Filing date: 1992-05-21
Publication date: 1995-05-31
Also published as: PL294654A1

Abstract

1. Sposób modyfikowania grafityzującego żeliwa z grafitem wermikularnym otrzymanym przez dodanie stopu metali z grupy pierwiastków ziem rzadkich, znamienny tym, że modyfikowanie prowadzi się w dwóch etapach, wprowadzając w pierwszym etapie modyfikator grafityzujący w ilości 0,3-0,8% wagowych w stosunku do ilości ciekłego metalu, a po dodaniu wermikularyzatora, wprowadza się drugą porcję modyfikatora grafityzującego w ilości 0,5-1,0% wagowych w stosunku do ilości ciekłego metalu.1. A method of modifying graphitizing cast iron with vermicular graphite obtained by adding a metal alloy from the group of rare earth elements, characterized in that the modification is carried out in two stages, introducing in the first stage a graphitizing modifier in the amount of 0.3-0.8% by weight in relation to the amount of liquid metal, and after adding the vermicularizer, a second portion of the graphitizing modifier is introduced in the amount of 0.5-1.0% by weight in relation to the amount of liquid metal.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikowania żeliwa z grafitem wermikularnym, znajdującym zastosowanie głównie na odlewy cienkościenne.The subject of the invention is a method of modifying cast iron with vermicular graphite, used mainly for thin-walled castings.

Żeliwo z grafitem wermikularnym kwalifikuje się jako materiał pośredni pomiędzy żeliwem z grafitem płatkowym a żeliwem sferoidalnym. Ze względu na jego szczególne właściwości mechaniczne, takie jak: wytrzymałość na rozciąganie; ciągliwość i moduł sprężystości, materiał ten jest lepszy niż żeliwo z grafitem płatkowym. W stosunku do żeliwa sferoidalnego żeliwo z grafitem wermikularnym ma większą przewodność cieplną, a w szczególności charakteryzuje się lepszymi właściwościami odlewniczymi.Cast iron with vermicular graphite qualifies as an intermediate material between cast iron with flake graphite and ductile iron. Due to its specific mechanical properties, such as: tensile strength; ductility and modulus of elasticity, this material is better than cast iron with flake graphite. Compared to ductile iron, cast iron with vermicular graphite has a higher thermal conductivity, and in particular has better casting properties.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 137 396 sposób wytwarzania żeliwa z grafitem wermikularnym w konwertorze GF polega na tym, że w stopie wyjściowym o zawartości siarki do 0,3% wagowych doprowadza się stosunek Mg do S, ewentualnie kilkustopniowo, do wartości 0,8-2,0 poprzez dodanie magnezu, niklomagnezu lub stopu metali z grupy lantanowców. W przypadku nieuzyskania założonego stosunku Mg i S do żeliwa wprowadza się ponownie sferoidyzator. W powyższym sposobie nie przeprowadza się w ogóle zabiegu modyfikowania grafityzującego, które jest bardzo istotne dla jakości odlewów.The method of producing cast iron with vermicular graphite in a GF converter, known from Polish patent specification No. 137 396, consists in adjusting the Mg to S ratio in the starting alloy with sulfur content to 0.3% by weight, possibly in several stages, to 0.8- 2.0 by adding magnesium, nickel-magnesium or an alloy of the lanthanide group. If the assumed Mg and S ratio is not achieved, the spheroidizer is re-introduced into the cast iron. The above method does not carry out the graphitizing modification treatment, which is very important for the quality of the castings.

Ponadto znany jest z polskiego opisu patentowego nr 144 156 sposób wytwarzania żeliwa z grafitem wermikularnym, który polega na wytworzeniu żeliwa wyjściowego, korzystnie w konwertorze, a następnie traktowaniu go magnezem w ilości zapewniającej krystalizację grafitu kulkowego, po czym do uzyskanego żeliwa sferoidalnego wprowadza się materiał zawierający siarkę oraz modyfikator, korzystnie FeSi o zawartości 75% wagowych krzemu. W sposobie tym wprowadza się modyfikator w postaci żelazokrzemu wraz z odpowiednią ilością siarki, obliczoną ze wzoru podanego w opisie. Wszystkie przykłady dotyczą takich przypadków, w których ze wzoru wynika konieczność dodawania siarki żeliwa. Może jednak zaistnieć przypadek braku takiej konieczności. Wówczas z zastrzeżenia drugiego wynikałoby, iż nie wprowadza się także żelazokrzemu.Moreover, there is known from the Polish patent description No. 144 156 a method of producing cast iron with vermicular graphite, which consists in producing the starting cast iron, preferably in a converter, and then treating it with magnesium in an amount ensuring the crystallization of the spherical graphite, and then the material containing sulfur and a modifier, preferably FeSi with 75% by weight of silicon. In this process, the ferrosilicon modifier is introduced together with an appropriate amount of sulfur, calculated from the formula given in the description. All the examples concern those cases in which the formula implies the need to add sulfur to cast iron. However, there may be a case where there is no such necessity. Then it would appear from the second claim that no ferrosilicon is also introduced.

Wadą obu powyższych sposobów jest to, że w trakcie otrzymywania żeliwa występuje efekt pirotechniczny, czemu towarzyszy wydzielanie się szkodliwych gazów do otoczenia.The disadvantage of both of the above methods is that during the preparation of cast iron there is a pyrotechnic effect, which is accompanied by the emission of harmful gases into the environment.

Sposób modyfikowania żeliwa, według wynalazku, polega na tym, że modyfikowanie prowadzi się w dwóch etapach, wprowadzając w pierwszym etapie modyfikator grafityzujący w ilości 0,3-0,8% wagowych w stosunku do ilości ciekłego metalu, a po dodaniu wermikularyzatora w postaci stopu metali z grupy pierwiastków ziem rzadkich wprowadza się drugą porcję modyfikatora grafityzującego w ilości 0,5-1,0% wagowych w stosunku do ilości ciekłego metalu. Jako modyfikator grafityzujący stosuje się żelazokrzem o zwiększonej do 5% wagowych zawartości wapnia.The method of modifying cast iron, according to the invention, consists in the fact that the modification is carried out in two stages, introducing in the first stage a graphitizing modifier in the amount of 0.3-0.8% by weight in relation to the amount of liquid metal, and after adding a vermicularizer in the form of an alloy metals from the group of rare earth elements, the second portion of the graphitizing modifier is introduced in an amount of 0.5-1.0% by weight in relation to the amount of liquid metal. As a graphitizing modifier, ferrosilicon with a calcium content increased to 5% by weight is used.

166 489166 489

Zaletą sposobu według wynalazku jest to, że wprowadzenie w pierwszym etapie modyfikatora grafityzującego do żeliwa o stosunkowo dużej zawartości pierwiastków powierzchniowo aktywnych powoduje znaczne zwiększenie skłonności żeliwa do zarodkowania grafitu. Następnie wprowadza się stop pierwiastków ziem rzadkich, który - stwarzając odpowiednie warunki do wzrostu grafitu w postaci wermikularnej - zwiększa zarazem skłonność żeliwa do zabieleń. Po dodaniu wermikularyzatora wprowadza się drugą porcję modyfikatora grafityzującego, co powoduje istotne zwiększenie skłonności żeliwa do grafityzacji. W wyniku takiego sposobu postępowania otrzymuje się żeliwo zawierające około 90% grafitu wermikularnego, wolne od zabieleń, nie wymagające zatem obróbki cieplnej.The advantage of the method according to the invention is that the introduction in the first step of the graphitizing modifier to cast iron with a relatively high content of surface active elements causes a significant increase in the tendency of the cast iron to graphite nucleation. Then, an alloy of rare earth elements is introduced, which - by creating appropriate conditions for the growth of graphite in vermicular form - also increases the tendency of cast iron to become white. After adding the vermicularizer, the second portion of the graphitizing modifier is introduced, which significantly increases the tendency of cast iron to graphitization. As a result of this procedure, a cast iron containing about 90% of vermicular graphite is obtained, free from whitening, thus not requiring heat treatment.

Przykład. Do żeliwa o stopniu nasycenia eutektycznego Sc=0,94 wprowadzono żelazokrzem Si75A o zawartości wapnia wynoszącej 5% w ilości 0,6% wagowych w stosunku do ilości ciekłego metalu. Następnie dodano stop pierwiastków ziem rzadkich, miszmetal, zawierający wagowo; 51 %Ce, 29,8% La, 13,5% Nd, 0,1 % Pr, reszta Fe, w ilości 0,1 % wagowych w stosunku do ilości ciekłego metalu, po czym wprowadzono drugą porcję żelazokrzemu w ilości 1,(0% wagowych w stosunku do ilości ciekłego metalu.Example. To cast iron with a degree of eutectic saturation Sc = 0.94, ferrosilicon Si75A with a calcium content of 5% in the amount of 0.6% by weight in relation to the amount of liquid metal was introduced. Then a rare earth alloy, mischmetal, containing by weight; 51% Ce, 29.8% La, 13.5% Nd, 0.1% Pr, the remainder Fe, in the amount of 0.1% by weight in relation to the amount of liquid metal, then the second portion of ferrosilicon was introduced in the amount of 1, ( 0% by weight based on the amount of liquid metal.

Otrzymano żeliwo o następujących właściwościach:Cast iron with the following properties was obtained:

stopień nasycenia eutektycznego wytrzymałość na rozciąganie twardość wydłużenie skłonność do zabieleń wg normy Meehanite - klin nr III liczba klinowadegree of eutectic saturation tensile strength hardness elongation tendency to whitewash according to Meehanite standard - wedge no. III wedge number

Sc =0,99 Rm=350 MPa HB=178 A₅=2,8%Sc = 0.99 Rm = 350 MPa HB = 178 A ₅ = 2.8%

Z = 1.Z = 1.

Dla porównania podaje się, żeliwo o takim samym stopniu nasycenia eutektycznego poddane modyfikacji żelazokrzemem Si75A w ilości 1,6% wagowych w stosunku do ilości ciekłego metalu po uprzednim wprowadzeniu wermikularyzatora w postaci stopu pierwiastków ziem rzadkich, miszmetalu, zawierającego wagowo: 51% Ce, 29,8% La, 13,5% Nd, 0,1% Pr, reszta żelazo, w ilości 0,1% wagowych w stosunku do ilości ciekłego metalu wykazuje następujące właściwości:For comparison, cast iron with the same degree of eutectic saturation, modified with ferrosilicon Si75A in the amount of 1.6% by weight in relation to the amount of liquid metal after the introduction of the vermicularizer in the form of an alloy of rare earth elements, mischmetal, containing by weight: 51% Ce, 29 , 8% La, 13.5% Nd, 0.1% Pr, the remainder iron, in the amount of 0.1% by weight in relation to the amount of liquid metal, shows the following properties:

Sc =0,99 Rm=370 MPa HB=184 A5=2,l% stopień nasycenia eutektycznego wytrzymałość na rozciąganie twardość wydłużenie skłonność do zabieleń wg normy Meehanite - klin nr III liczba klinowaSc = 0.99 Rm = 370 MPa HB = 184 A5 = 2.1% degree of eutectic saturation tensile strength hardness elongation tendency to whitewash according to the Meehanite standard - wedge no. III wedge number

Z =8.Z = 8.

166 489166 489

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 1,00 zł.Price PLN 1.00.

Claims

Patent claims

1. The method of modifying graphitizing cast iron with vermicular graphite obtained by adding an alloy of metals from the rare earth elements group, characterized in that the modification is carried out in two stages, introducing in the first stage the graphitizing modifier in the amount of 0.3-0.8% by weight in the ratio to the amount of liquid metal, and after adding the vermicularizer, a second portion of the graphitizing modifier is introduced in an amount of 0.5-1.0% by weight in relation to the amount of liquid metal.

2. The modification method according to claim 1 The process of claim 1, wherein the graphitizing modifier is ferrosilicon with a calcium content increased to 5% by weight.