RU2016079C1

RU2016079C1 - Method for production of high-strength cast iron

Info

Publication number: RU2016079C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Колганов; А.В. Большаков; А.А. Колпаков; В.И. Гаврилов; В.А. Коровин
Original assignee: Акционерное общество "ГАЗ"
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: foundry. SUBSTANCE: method consists in treatment of pig iron melt in reaction chamber of mold with mechanical mixture of silicon-magnesium alloying composition with ferrosilicium FS75. Amount of ferrosilicium is determined by the formula given in invention description. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению высокопрочного чугуна с шаровидным графитом в чугунолитейных цехах и может быть использовано при выплавке высококачественных чугунов. The invention relates to foundry, in particular to the production of high-strength nodular cast iron in iron foundries and can be used in the smelting of high-quality cast irons.

Известен способ получения высокопрочного чугуна, включающий обработку расплава чугуна в реакционной камере литейной формы модифицирующей смесью гранулированного магния с ферросилицием. A known method of producing high-strength cast iron, comprising processing the molten iron in the reaction chamber of the mold using a modifying mixture of granular magnesium with ferrosilicon.

Недостатками такого способа являются неоднородность структуры, нестабильность усвоения магния из модифицирующей смеси, невысокое относительное удлинение чугуна, т. е. низкие пластические свойства и загрязнение чугуна неметаллическими включениями. The disadvantages of this method are the heterogeneity of the structure, the instability of the absorption of magnesium from the modifying mixture, the low relative elongation of cast iron, i.e., low plastic properties and contamination of cast iron by non-metallic inclusions.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения высокопрочного чугуна, включающий обработку расплава чугуна в реакционной камере литейной формы кремний-магниевой лигатурой (ФСМг). Closest to the claimed is a method of producing high-strength cast iron, comprising processing the molten iron in the reaction chamber of the casting mold with a silicon-magnesium alloy (FSMg).

Однако данный способ имеет следующие недостатки: повышенное содержание неметаллических включений, невысокие пластические свойства чугуна, нестабильность состава лигатуры по содержанию кремния и магния, т.е. нестабильность и неэффективность процесса модифицирования чугуна и, как следствие, - дефекты, неоднородность и нестабильность структуры. However, this method has the following disadvantages: the increased content of non-metallic inclusions, the low plastic properties of cast iron, the instability of the composition of the ligature by the content of silicon and magnesium, i.e. instability and inefficiency of the process of modifying cast iron and, as a consequence, defects, heterogeneity and instability of the structure.

Задача предлагаемого способа - повышение эффективности и стабильности процесса модифицирования чугуна. The objective of the proposed method is to increase the efficiency and stability of the process of modifying cast iron.

Целью данного изобретения является снижение количества неметаллических включений в чугуне, повышение относительного удлинения. The aim of this invention is to reduce the number of non-metallic inclusions in cast iron, increasing the elongation.

Цель достигается тем, что обработку расплава чугуна осуществляют в реакционной камере литейной формы механической смесью кремний-магниевой лигатуры (ФСМг) с ферросилицием ФС75, при этом количество ферросилиция в смеси определяют по формуле:
G=n(Mg-K),%,
где G - количество ФС75 в смеси, %;
Mg - содержание магния в лигатуре, %;
К - коэффициент, учитывающий марку лигатуры (К=4,1 для ФСМг-5, К=6,2 для ФСМг-7; К=8,2 для ФСМг-9);
n- коэффициент пропорциональности.The goal is achieved in that the treatment of the molten iron is carried out in the reaction chamber of the mold using a mechanical mixture of silicon-magnesium ligature (FSMg) with ferrosilicon FS75, while the amount of ferrosilicon in the mixture is determined by the formula:
G = n (Mg-K),%,
where G is the amount of FS75 in the mixture,%;
Mg is the magnesium content in the ligature,%;
K - coefficient taking into account the brand of ligature (K = 4.1 for FSMg-5, K = 6.2 for FSMg-7; K = 8.2 for FSMg-9);
n is the coefficient of proportionality.

Модифицирование чугуна механической смесью ФСМг с ФС75 позволяет стабилизировать состав модификатора по содержанию магния, прийти к оптимальному соотношению кремния и магния в этом составе, что является первостепенным в проведении качественного и эффективного модифицирования расплава чугуна, а также сводит к минимуму количество неметаллических включений. Modification of cast iron with a mechanical mixture of FSMg and FS75 makes it possible to stabilize the modifier composition in terms of magnesium content, to arrive at the optimum ratio of silicon and magnesium in this composition, which is of paramount importance in the qualitative and effective modification of cast iron melt, and also minimizes the number of non-metallic inclusions.

Ферросилиций, находящийся в смеси, активно растворяется в чугуне с выделением большего количества тепла, чем при растворении кремния из лигатуры, что положительно сказывается на комплексе процесса модифицирования. Ferrosilicon in the mixture actively dissolves in cast iron with the release of more heat than when dissolving silicon from the ligature, which positively affects the complex process of modification.

Увеличение тепловыделения важно как с точки зрения скорости и полноты растворения лигатуры, так и степени равномерности распределения элемента - сфероидизатора в объеме расплава чугуна. An increase in heat release is important both from the point of view of the speed and completeness of dissolution of the ligature, and the degree of uniformity of the distribution of the spheroidizing element in the volume of the molten iron.

Кроме того, растворение в жидком чугуне ФС75 сопровождается мгновенным увеличением локальной концентрации кремния у фронта растворения до такого уровня, что эта локальная зона перенасыщается углеродом и в ней выделяются зародыши графита. In addition, dissolution in FS75 molten iron is accompanied by an instant increase in the local silicon concentration at the dissolution front to such a level that this local zone is oversaturated with carbon and graphite nuclei are released in it.

Для осуществления предлагаемого способа в индукционной печи готовили чугун следующего химического состава, мас.%: С - 3,9; Si - 1,8; Mn - 0,43; S - 0,012. Модифицирующую смесь готовили механическим смешиванием ФСМг-7 и ФС75 (состав ФСМг-7; Mg-7,2%; Si-52%). To implement the proposed method in the induction furnace, cast iron of the following chemical composition was prepared, wt.%: C - 3.9; Si - 1.8; Mn — 0.43; S is 0.012. The modifying mixture was prepared by mechanical mixing of FSMg-7 and FS75 (composition FSMg-7; Mg-7.2%; Si-52%).

В соответствии с уравнением количество ФС75 составляет 26,4%. In accordance with the equation, the amount of FS75 is 26.4%.

Количество модифицирующей смеси составляет 0,9-1,05% от массы металла в форме. Расплав чугуна из разливочного ковша при температуре 1400^оС заливали в формы, где в реакционной камере осуществляли обработку расплава модифицирующей смесью. Химический состав чугуна после обработки следующий, мас.%: C - 3,9; Si - 2,3; Mn - 0,43; S - 0,008.The amount of the modifying mixture is 0.9-1.05% by weight of the metal in the mold. The melt was cast from the ladle at a temperature of ¹⁴⁰⁰ ° C was poured into forms where in the reaction chamber was carried out modifying the melt processing the mixture. The chemical composition of cast iron after processing is as follows, wt.%: C - 3.9; Si - 2.3; Mn — 0.43; S is 0.008.

Эффективность способа оценивали по количеству неметаллических включений (по площади, занятой неметаллическими включениями в образцах и отливках, % ), по величине относительного удлинения и структуре чугуна (по форме и размеру графитовых включений и по металлической основе). The effectiveness of the method was evaluated by the number of non-metallic inclusions (by the area occupied by non-metallic inclusions in samples and castings,%), by the relative elongation and structure of cast iron (by the shape and size of graphite inclusions and by metal base).

Для получения сравнительных данных проводили испытания заявляемого способа с оптимальными (варианты 1, 2, 3) и выходящими за заявление параметрами (варианты 4, 5), а также способа-прототипа. To obtain comparative data, we tested the proposed method with optimal (options 1, 2, 3) and parameters that go beyond the application (options 4, 5), as well as the prototype method.

Данные сведены в таблицу. The data are tabulated.

Ввод в расплав модифицирующей смеси с содержанием в количестве 24,8-27,9% ФС75 (варианты 1, 2, 3) способствует снижению количества неметаллических включений, повышает относительное удлинение и позволяет увеличить количество зародышей графита и следовательно измельчить глобули графита, что повышает пластические свойства чугуна. The introduction of a modifying mixture into the melt with a content of 24.8-27.9% FS75 (options 1, 2, 3) helps to reduce the number of non-metallic inclusions, increases elongation and allows you to increase the number of graphite nuclei and, therefore, grind graphite globules, which increases plastic properties of cast iron.

Снижение количества ФС 75 в смеси (вариант 4) ведет к появлению излишнего магния в химическом составе чугуна, что вызывает увеличение количества неметаллических включений и появление остаточного перлита в структуре, а также потерю пластичности чугуна. A decrease in the amount of PS 75 in the mixture (option 4) leads to the appearance of excess magnesium in the chemical composition of cast iron, which causes an increase in the number of nonmetallic inclusions and the appearance of residual perlite in the structure, as well as loss of ductility of cast iron.

Увеличение количества ферросилиция ФС 75 в смеси (вариант 5) приводит к преобладающему действию кремния при затвердевании чугуна. Ускорение графитизации ведет к образованию в структуре отливок вермикулярного графита, снижающего пластические свойства высокопрочного чугуна. An increase in the amount of FS 75 ferrosilicon in the mixture (option 5) leads to the predominant effect of silicon upon solidification of cast iron. Acceleration of graphitization leads to the formation of vermicular graphite in the structure of castings, which reduces the plastic properties of ductile iron.

Из приведенных в таблице данных видно, что предлагаемый способ получения высокопрочного чугуна обеспечивает снижение количества неметаллических включений, повышение относительного удлинения и улучшение структуры чугуна при повышении эффективности, надежности и стабильности технологического процесса модифицирования чугуна. From the data in the table it is seen that the proposed method for producing high-strength cast iron reduces the number of non-metallic inclusions, increases elongation and improves the structure of cast iron while increasing the efficiency, reliability and stability of the process for modifying cast iron.

Кроме того, применение модифицирующей смеси расчетного состава коренным образом изменяет ход кристаллизации чугуна, способствуя увеличению количества шаровидного графита на единицу площади шлифа, снижению структурной неоднородности в отливках из чугуна с шаровидным графитом, сводя к минимуму количество неметаллических включений и увеличению пластичности чугуна. In addition, the use of a modifying mixture of a calculated composition radically changes the crystallization process of cast iron, contributing to an increase in the number of spherical graphite per unit area of a thin section, to a reduction in structural heterogeneity in castings from nodular cast iron, minimizing the number of non-metallic inclusions and increasing the ductility of cast iron.

Проведенный анализ показывает, что решение соответствует критериям новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости. The analysis shows that the solution meets the criteria of novelty, inventive step and industrial applicability.

Claims

METHOD FOR PRODUCING HIGH-STRENGTH CAST IRON, including processing cast iron melt in the mold reaction chamber with silicon-magnesium alloy FSMg, characterized in that the cast iron melt in the mold reaction chamber is additionally treated with FS75 ferrosilicon, while ferrosilicon and silicon-magnesium alloy are introduced into the reaction chamber mechanical mixture, and the amount of G ferrosilicon is determined by the formula
G = n (Mg - K)%,
where Mg is the magnesium content in the ligature, wt.%;
K - coefficient taking into account the brand of ligature (K = 4.1 for FSMg = 5, K = 6.2 for FSMg - 7, K = 8.2 for FSMg - 9);
n = 8 - 9 is the coefficient of proportionality.