PL54594B1 - - Google Patents

Description

22.1.1965 Niemiecka Republika Federalna Opublikowano: i g.m.1968 54594 KI. 31b2, 27/20 MKP B 22 d UKD 3f/to Twórca wynalazku: dr Heiner Trager Wlasciciel patentu: Metallgesellschaft Aktiengesellschaft, Frankfurt nad Menem (Niemiecka Republika Federalna) Sposób modyfikowania zeliwa Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfiko¬ wania zeliwa umozliwiajacy uzyskanie lepszego efektu modyfikacji przy zastosowaniu mniejszych ilosci modyfikatora.Ogólnie. znany jest fakt, ze przez modyfikowa¬ nie cieklego zeliwa powoduje sie poprawienie jego struktury. Znanymi srodkami modyfikujacy¬ mi (modyfikatorami) sa na przyklad: grafit, sto¬ py krzemu z metalami ziem alkanicznych, stopy krzemu z magnezem, cyrkonem, niklem lub man¬ ganem, przy czym modyfikatory moga byc za¬ stosowane same lub jako ich mieszanina z obo¬ jetnymi dodatkami.Ze wzgledu na sposób wprowadzania modyfi¬ katorów do cieklej masy zeliwa, znane jest mo¬ dyfikowanie cieklego metalu w kadzi odlewniczej przez rozprowadzenie w nim drobnoziarnistych srodków modyfikujacych, Modyfikowanie powinno nastepowac, z uwagi na zanikanie z biegiem czasu efektu modyfikowa¬ nia, mozliwie krótko przed odlewaniem. Nie da sie jednak uniknac tego, ze efekt modyfikowania przy dluzszym czasie odlewania jest mniejszy przy koncu odlewania, niz przy poczatku. Dlatego cie¬ kly metal modyfikuje sie zarówno przed rozpo- • czeciem odlewania w kadzi odlewniczej, jak i jeszcze raz, bezposrednio przed wlasciwym od¬ lewaniem, przede wszystkim w przypadku prze¬ lewania do stosowanych czesto malych panwi recznych. Znane jest poza tym wlewanie do for¬ my cieklego metalu zmodyfikowanego uprzednio na skutek przelania przez filtr uksztaltowany w ksztalcie lejka i zawierajacy substancje mody¬ fikujace o odpowiednim skladzie. Inne, znane 5 rozwiazania przewiduja takze modyfikowanie cie¬ klego metalu przez bezposrednie, nieciagle lub ciagle wsypywanie srodka modyfikujacego do strumienia cieklego metalu podczas zalewania, jak równiez sporzadzanie form odlewniczych opyla- 10 nych modyfikatorami.Te znane sposoby modyfikowania nie sa zado¬ walajace we wszystkich przypadkach spotykanych w praktyce przemyslowej albo dlatego, ze dzia¬ lanie modyfikujace za szybko ustaje, albo tez 15 z tego powodu, ze srodki modyfikujace, znajdu¬ jace sie w strumieniu cieklego metalu lub w for¬ mie, latwo splukiwane sa przez stopiona mase lub tez sa przez nia otaczane i z powodu nierów¬ nomiernego rozprowadzenia i rozpuszczenia nie 20 wywieraja pozadanego dzialania. Skutkami tego jest niewystarczajace lub róznorodne oddzialywa¬ nie modyfikatora na strukture odlewu lub obce wtracenia w odlewie.Wynalazek ma wiec za zadanie usuniecie tego 25 szkodliwego dzialania przy traktowaniu cieklej masy zeliwa modyfikatorami i uzyskanie wysoce skutecznego sposobu modyfikowania, przy którym modyfikator rozpuszcza sie równomiernie i szybko w cieklym metalu i to bezposrednio przed jego 30 zastygnieciem, gdyz tylko wtedy przyjeta przez 5459454594 3 ciekly metal ilosc modyfikatora wywiera mozliwie najsilniejszy skutek. Wynalazek wychodzi wiec z zalozenia, ze dzialanie modyfikujace stosowa¬ nego modyfikatora znacznie slabnie z uplywem czasu, przy czym oddzialywanie modyfikowania s spada bardzo szybko bezposrednio po rozpuszcze¬ niu modyfikatora w cieklym metalu, a pózniej wolniej, co odpowiada w przyblizeniu przebiegowi funkcji eliptycznej.W oparciu o to stwierdzenie sposób modyfiko- 10 wania zeliwa wedlug wynalazku polega na tym, ze strumien cieklego zeliwa przeplywajacy przez uklad wlewowy formy lub kokili doprowadzany jest do zetkniecia z uformowanym w tym ukladzie modyfikatorem. 15 Okazalo sie przy tym, ze strumien metalu wy¬ mywa korzystnie niewielkie ilosci srodka modyfi¬ kujacego i natychmiast je pochlania, przy czym ziarna modyfikatora nie zostaja porywane w wiek¬ szym godnym uwagi zakresie. 20 Celowo stosuje sie modyfikator w postaci ele¬ mentu formowanego. Taki element formowany w postaci plyty mozna umiescic we wlewie wzglednie ukladzie wlewowym osadzajac go w wykonanych tam rdzennikach. Element taki *5 moze byc takze uksztaltowany jako czesc kanalu wlewowego, którym przeplywa ciekly metal w ukladzie wlewowym formy.W szczególnej korzystnej odmianie sposobu we¬ dlug wynalazku element formowany z modyfika- 30 tora uksztaltowany jest jako tak zwany filter wle¬ wowy. Takie filtry wlewowe stosuje sie czesto do regulowania szybkosci odlewania i turbulencji przeplywu, cieklego metalu.Element formowany wedlug sposobu zgodnego 35 z wynalazkiem moze byc wykonany calkowicie z modyfikatora, przy czym taki element formo¬ wany wytwarza sie przez odlanie modyfikatora lub sprasowanie rozdrobnionego srodka modyfiku¬ jacego, w tym ostatnim jednak przypadku z rów- 40 noczesnym uzyciem srodka wiazacego. Wielkosc ziarna modyfikatora ustala sie wedlug rodzaju i wielkosci elementu formowanego, co da sie lat¬ wo okreslic w prostych próbach. Element formo¬ wany moze byc takze tylko czesciowo wykonany 45 2 modyfikatorem przy czym pozostala czesc sta¬ nowi obojetny material, na przyklad piasek for¬ mierski. Celowe jest w przypadku takiego ele¬ mentu formowanego, aby srodek modyfikujacy byl wen wprasowany na duzej powierzchni od strony 50 zwróconej do przeplywajacego strumienia ciekle¬ go metalu.Do wykonywania sposobu wedlug wynalazku nadaja sie modyfikatory i stopy stosowane do¬ tychczas do modyfikowania zeliwa. Stopy te sa 55 w zasadzie stopami krzemu z metalami ziem al¬ kalicznych, z magnezem, cyrkonem, zelazem, ni¬ klem i /lub manganem. Stosowane sa one oddziel¬ nie lub takze w mieszaninie z innymi srodkami.Zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku szcze- 60 golnie korzystne jest zastosowanie stopu lub mie¬ szaniny stopowej o skladzie 6—16% Mg, korzyst¬ nie 9—12% Mg, 8—20% Fe, korzystnie 10—15% Fe, 0,2—10P/o Ca, korzystnie 3—6% Ca.Reszte stopu sjtanowi krzem (Si) oraz w danym 65 4 przypadku, lecz nie koniecznie, takze miedz i/lub nikiel i/lub cyna.Stosowanie zgodnie ze sposobem wedlug wy¬ nalazku modyfikatorów, zawierajacych magnez, prowadzi do uzyskania szczególnie dobrej rozpusz¬ czalnosci w cieklym metalu i skutecznosci. mo¬ dyfikacji tak ze modyfikowanie da sie przepro¬ wadzic takze w przypadku schlodzenia stopionej masy,- która juz nie moze byc poddana modyfiko¬ waniu srodkami modyfikujacymi wedlug znanych dotychczas sposobów, co odnosi sie przede wszyst¬ kim do zastosowania modyfikatorów bogatych w wapn (Ca).Sposób wedlug wynalazku wykazuje znaczne korzysci, przede wszystkim przy odlewaniu zeli¬ wa, sluzacego do uzyskania zeliwa z grafitem pa- semkowym (platkowym) lub sferoidalnym (kulko¬ wym). Na skutek procesu modyfikowania, zacho¬ dzacego dopiero bezposrednio przy zalewaniu i takze wewnatrz formy, osiaga sie wysoka sku¬ tecznosc modyfikatora. Poniewaz srodek modyfi¬ kujacy stanowi tworzywo formy lub wykonany jest w postaci stalej, tylko mala lecz jednakowa w kazdej chwili ilosc modyfikatora jest wymy¬ wana w duzym rozdrobnieniu i rozpuszczana przez strumien cieklego metalu.Na skutek tego nawet przy uzyciu znacznie zmniejszonej ilosci srodka modyfikujacego wpro¬ wadza sie do stopionej masy wysoka liczbe za¬ rodków krystalizacji i udaje sie doprowadzic do otrzymania odlewów zeliwnych, z grafitem pasem- kowym lub sferoidalnym praktycznie calkowicie bez cementytu, podczas gdy odlewy, wytworzone wedlug znanych dotychczas sposobów zawieraja jeszcze w strukturze odlewu mniejsze lub wiek¬ sze ilosci cementytu.Szczególnie korzystne jest modyfikowanie spo¬ sobem wedlug wynalazku w przypadkach, w któ¬ rych pozadane jest silne oddzialywanie modyfika¬ tora, a równoczesnie nie powinna nastapic zmia¬ na skladu chemicznego cieklego metalu.Gdy ciekly metal w znany sposób traktuje sie w celu uzyskania zeliwa z grafitem platkowym, srodkiem modyfikujacym w ilosci 0,1 do 0,5% wagowo cieklego metalu, zas ciekly metal prze¬ znaczony na zeliwo z grafitem kulkowym, mody¬ fikatorem w ilosci 0,4 do 1% wagowo, to w spo¬ sobie wedlug wynalazku w obu przypadkach po¬ trzeba rozpuscic w cieklym metalu nie wiecej niz. 0,1% korzystnie .0,01% modyfikatora, aby uzyskac porównywalne efekty modyfikowania przy iden¬ tycznej analizie koncowej odlewu.Operacje modyfikowania zgodnie z wynalazkiem mozna prowadzic takze jako polaczenie z uprzed¬ nim modyfikowaniem innym sposobem, przy czym efekty pierwszego modyfikowania w kadzie odlewniczej i efekt modyfikowania sposobem we¬ dlug wynalazku — uzupelniaja sie.Wynalazek wyjasnia sie blizej na podstawie po¬ nizszych przykladów: Przyklad I. Wytwarzanie filtru wlewowe¬ go z modyfikatorów bez obojetnych dodatków.Zmielony zelazokrzem o wielkosci ziarna 0— —6 mm miesza sie w stosunku wagowym 9 :1 ze szklem wodnym, jako zwyklym srodkiem wiaza¬ cym i z masy tej formuje sie filtr wlewowy54594 w odpowiedniej skrzynce rdzeniowej. Utwardza¬ nie pólwyrobów zachodzi przez traktowanie dwu¬ tlenkiem wegla. Odpowiednie zestalenia zachodzi jednak przez zwykle starzenie, przy czym zelazo¬ krzem reaguje ze szklem wodnym, z dalszym wy¬ tworzeniem zwiazku krzemianowego i w ten spo¬ sób zestala sie. Dla otrzymania czystych powierz¬ chni, pólwyroby wygladza sie.Przyklad II. Wytwarzanie filtru wlewowe¬ go z modyfikatorów, przy zastosowaniu piasku lub materialów ceramicznych.Skrzynke rdzeniowa, nadajaca sie do wytwa¬ rzania filtrów wlewowych, wyklada sie ziarnistym modyfikatorem, takim jak zelazokrzem lub wap- nio-krzem, po czym ubija sie w niej piasek for¬ mierski, mase olejowa albo mase do procesu utwardzania dwutlenkiem wegla, lub tez mate¬ rialami ceramicznymi. Zestalanie mozna zaleznie od rodzaju piasku czy materialu ceramicznego przeprowadzac przez traktowanie C02, lezakowa¬ nie lub wypalanie; Przyklad III. Modyfikowanie zeliwa dla wytworzenia zeliwa z grafitem pasemkowym Kapiel zeliwna, wytworzona z naweglanego zlo¬ mu stalowego o skladzie procentowym: C Mn S Si P Fe 3,02 0,57 0,044 2,11 0,71 Reszta do 100% rozlewa sie bez uprzedniego modyfikowania w po¬ przedzajacym stadium, przez rózne filtry wlewo¬ we, znajdujace sie w ukladzie wlewowym formy na próbki o róznej grubosci iscian. Filtry wlewo¬ we albo nie zawieraja modyfikatora lub zawiera¬ ja znajdujace sie w warstwie powierzchniowej ziarna stopów Ca-Si, Fe-Si, i Zr-Si.Ocenia sie obrazy mikrograficzne szlifów pró¬ bek o grubosci scian 15 mm. Stopiona masa. ze¬ liwna wykazuje nastepujacy sklad koncowy: q Mn P S Si Fe 3,i02 10,59 0,70 0,044 2,18 Reszta do 10'0% Z podanej nizej tabeli wynika, ze zeliwo zmo¬ dyfikowane sposobem wedlug wynalazku ma czy¬ sta osnowe perlitu, zupelnie wolna od cementytu, 6 Modyfiko¬ wanie a) bez mo¬ dyfiko¬ wania b) modyfi¬ kowanie wg wyna¬ lazku Typ fil¬ tru wle¬ wowego piaskowy filtr wle¬ wowy piaskowy filtr wle¬ wowy z wkladka¬ mi po¬ wierz¬ chniowy- mi ze sto¬ pów GaSi (FeSi) ZrSi Uksztal¬ towanie grafitu wedlug szeregu wzorco¬ wego ma¬ lo grafi¬ tu A duzo grafitu D wg szere¬ gu wzor¬ cowego przede wszyst¬ kim gra¬ fit A Okresle¬ nie struk¬ tury osnowa struktury perlitycz- na z 10^- —20% ce¬ mentytu osnowa struktury perlitycz- na bez cemen¬ tytu 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 chociaz sklad chemiczny tego zeliwa praktycznie nie zmienil sie przez modyfikowanie.Przyklad IV. Modyfikowanie zeliwa dla wytworzenia zeliwa z grafitem sferoidalnym.Ciekle zeliwo o skladzie procentowym: C Mn P S Si Fe 3,7 0,3 0,04 0,02 1,8 Reszta do IOW© traktuje sie w znany sposób 1% wagowo stopu przejsciowego o zawartosci wagowo 15% Mg i 85% niklu. Po tym traktowaniu stopiona masa zawiera okolo 0,05% wagowo magnezu, co calko¬ wicie wystarcza wedlug znanych w praktyce spo¬ sobów dla wytworzenia sferoidalnej postaci gra¬ fitu, poza tym masa ta zawiera 0,85% wagowo niklu.Te mase stopiona pozostawia sie czesciowo nie modyfikowana, a czesciowo wprowadza sie do niej 0,7% wagowo zelazokrzemu i rozlewa na próbki o jednakowych wymiarach dla obu od¬ mian, przy czym w kazdym przypadku odlewanie nastepuje przez filtr wlewowy, umieszczony w lej¬ ku wlewowym formy zastosowuje sie filtry wle¬ wowe z piasku bez dodatku modyfikatorów lub filtry wlewowe z piasku z znajdujacym sie w po¬ wierzchni filtru wlewowego ziarnistym zelazo¬ krzemem zawierajacym 90% Si i o wielkosci ziarn 3—7 mm. Nastepnie bada sie obrazy mikrogra¬ ficzne szlifów z próbek o grubosci scian 15 mm.Z ponizszej tabeli widoczne sa korzystne wyniki usuniecia cementytu ze struktury odlewu, uzys¬ kane przez stosowanie sposobu wedlug wyna¬ lazku.Ciekly metal nie mo¬ dyfiko¬ wany jak wyzej modyfi¬ kowany jak wyzej Typ filtru wlewo¬ wego piaskowy filtr wle¬ wowy piaskowy filtr wlewowy + +FeSi 90 (po¬ staci wkladek w warstwie po¬ wierzchniowej) piaskowy filtr wlewowy piaskowy filtr wlewowy + + FeSi 90 (w postaci wkla¬ dek w warstwie powierzchnio¬ wej) Osnowa struk¬ tury (zawiera¬ jacej 90% wol¬ nego grafitu pod postacia sterolitów) 50% perlitu 40% cementytu 10% ferrytu 80^90% perlitu 0— 5% cemen¬ tytu 10—20% ferrytu 80—90% perlitu 5—10% cemen¬ tytu 5—10% ferrytu 60—70% perlitu 20—30% ferrytu54594 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe Sposób modyfikowania cieklego zeliwa, zna¬ mienny tym, ze ciekle zeliwo podczas prze¬ plywu przez wlew lub uklad wlewowy formy doprowadza sie do zetkniecia z modyfikatorem zaformowanym w tym wlewie lub ukladzie wlewowym. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie modyfikator, uksztaltowany jako element formowany. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze stosuje sie element formowany, skladajacy sie calkowicie lub w czesci z modyfikatora. Sposób wedlug zastrz. 1 do 3, znamienny tym, 10 8 ze stosuje sie element formowfy, uksztalto¬ wany jako fitr wlewowy. Sposób wedlug zastrz. 1 do 4, znamienny tym, ze jako modyfikatory stosuje sie znane stopy krzemu z metalami ziem alkalicznych, z ma¬ gnezem, cyrkonem, zelazem, manganem, ni¬ klem lub ich mieszaniny stopowe. Sposób wedlug zastrz. 1 do 5, znamienny tym, ze jako modyfikator stosuje sie mieszanine stopowa o nastepujacym skladzie: 6—16% Mg, korzystnie 9—12% Mg, 8—20% Fe, korzystnie HO — 15% Fe, 0,2—10% Ca, korzystnie 3—5% Ca, przy czym reszte stanowi krzem oraz ewen¬ tualnie miedz i/lub nikiel iAub cyna. PZG w Pab. zam. 1351-67, nakl. 310 egz. PL