RU2021379C1

RU2021379C1 - Method of making of ingots from high-chromium cast iron

Info

Publication number: RU2021379C1
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Миннеханов; С.В. Мусялов; В.П. Сабуров; И.А. Гуркин
Original assignee: Омский политехнический институт
Priority date: 1991-05-12
Filing date: 1991-05-12
Publication date: 1994-10-15

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method involves charge melting, superheating of melt up to 1600-1700 C, exposition for 1-15 min, melt cooling up to 1450-1600 C, and modifying agent addition. The latter has a mixture of chrome oxide powder with silicocalcium and calcium fluoride powders at the following ratio of components, wt.-%: chrome oxide 10-35; calcium fluoride 5-30; silicocalcium - the rest. Melt pouring is carried out at 1400-1450 C, and chrome oxide powder is utilized at concentration 0.03-0.30% of charge mass. EFFECT: improved method of ingot making. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии и, в частности , может быть использовано при изготовлении отливок из высокохромистых чугунов. The invention relates to metallurgy and, in particular, can be used in the manufacture of castings of high chromium cast iron.

Известен способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов, включающий расплавление шихты, перегрев металла до 1400-1600^oC, заливку расплава в песчано-глинистые формы и охлаждение отливок [1].A known method of manufacturing castings of high chromium cast irons, including melting the mixture, overheating of the metal to 1400-1600 ^o C, pouring the melt into sand-clay molds and cooling the castings [1].

Недостатком данного способа изготовления отливок является грубая макро- и микроструктура отливок, что приводит к низкой износостойкости их материала. The disadvantage of this method of manufacturing castings is the rough macro- and microstructure of the castings, which leads to low wear resistance of their material.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов, включающий расплавление шихты, перегрев металла до температуры 1600±10^oС, модифицированные лигатурой ФЦМ-6 или ЖКМК-6 в количестве 0,2% от массы шихты, охлаждение металла до 1400-1450^oC и заливку расплава в формы [2].The closest technical solution is a method of manufacturing castings of high-chromium cast irons, including melting the mixture, overheating of the metal to a temperature of 1600 ± 10 ^o C, modified by the alloy FTsM-6 or ZhKMK-6 in an amount of 0.2% by weight of the mixture, cooling the metal to 1400- 1450 ^o C and pouring the melt into molds [2].

Недостатком данного способа изготовления отливок является невысокая износостойкость отливок в результате грубой макроструктуры и не благоприятной топографии и морфологии карбидов в микроструктуре отливок. The disadvantage of this method of manufacturing castings is the low wear resistance of castings as a result of rough macrostructure and unfavorable topography and morphology of carbides in the microstructure of castings.

Целью изобретения является повышение износостойкости отливок из высокохромистых чугунов. Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления отливок из высокохромистых чугунов, включающем расплавление шихты, перегрев металла, модифицирование при 1450-1600^oC и разливку расплава при 1400-1450^oC предусматривается перегрев расплава до 1600-1700^oC, выдержку 1-15 мин, охлаждение до температуры ввода модификатора и использование в качестве модификатора смеси порошка окиси хрома с порошками силикокальция и фторида кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: Окись хрома 10-35 Фторид кальция 5-30 Силикокальций Остальное при этом порошок окиси хрома используют в количестве 0,03-0,30% от массы шихты.The aim of the invention is to increase the wear resistance of castings of high chromium cast iron. This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing castings from high-chromium cast irons, including melting the mixture, overheating of the metal, modification at 1450-1600 ^o C and casting the melt at 1400-1450 ^o C, the melt is overheated to 1600-1700 ^o C, holding 1- 15 min, cooling to the modifier inlet temperature and using a mixture of chromium oxide powder with silicocalcium and calcium fluoride powders as the modifier in the following ratio of components, wt.%: Chromium oxide 10-35 Calcium fluoride 5-30 Silicicalcium The rest of this chromium oxide powder is used in an amount of 0.03-0.30% by weight of the mixture.

Предложенный способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов обладает существенными отличиями, так как характеризуется новой совокупностью признаков, необнаруженных в процессе поиска по источникам патентной и научно-технической литературы. The proposed method for the manufacture of castings from high-chromium cast irons has significant differences, as it is characterized by a new set of features not found in the search for sources of patent and scientific literature.

Известны способы получения отливок с мелкокристаллической структурой [1] за счет изменения условий кристаллизации отливок. Однако при этом не достигается улучшения карбидной структуры отливок. Применение лигатур типа ФЦМ-6 и ЖКМК-6 не обеспечивает эффективное управление макро- и микроструктурой отливок соответственно их износостойкостью. Known methods for producing castings with a fine crystalline structure [1] by changing the crystallization conditions of castings. However, this does not improve the carbide structure of the castings. The use of alloys of the FTsM-6 and ZhKMK-6 type does not provide effective control of the macro- and microstructure of castings, respectively, their wear resistance.

Применение предложенного способа изготовления отливок обеспечивает эффективное управление кристаллизацией матрицы сплава и избыточных карбидных фаз. Перегрев расплава до 1600-1400^oC и выдержке в течение 1-15 мин обеспечивает растворение крупных карбидных включений и гомогенизацию расплава. Ввод окиси хрома совместно с силикокальцием и фторидом кальция позволяет получить в микрообластях расплава свежевосстановленный хром, который провоцирует образование центров кристаллизации карбидов хрома. Использование порошкообразных реагентов и выбранные режимы обработки расплава обеспечивают измельчение и равномерное распределение карбидных включений при улучшении их формы. Причем ввод окиси хрома в количестве 0,05-0,3% от массы шихты и в дисперсной форме обеспечивает перераспределение элементов в структуре отливок. За счет перераспределения углерода между матрицей сплава и карбидами, и образования карбидов, обедненных углеродом, происходит увеличение доли карбидов в структуре отливок, что позволяет улучшить механические и служебные свойства отливок.The application of the proposed method for manufacturing castings provides effective control of crystallization of the alloy matrix and excess carbide phases. Overheating of the melt to 1600-1400 ^o C and exposure for 1-15 minutes provides the dissolution of large carbide inclusions and homogenization of the melt. The introduction of chromium oxide together with silicocalcium and calcium fluoride makes it possible to obtain freshly reduced chromium in the microregions of the melt, which provokes the formation of centers of crystallization of chromium carbides. The use of powdered reagents and the selected melt processing modes provide grinding and uniform distribution of carbide inclusions while improving their shape. Moreover, the introduction of chromium oxide in an amount of 0.05-0.3% by weight of the mixture and in dispersed form provides a redistribution of elements in the structure of castings. Due to the redistribution of carbon between the alloy matrix and carbides, and the formation of carbon depleted carbides, the proportion of carbides in the structure of castings increases, which improves the mechanical and service properties of castings.

Способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов иллюструется примером. Способ опробовали при изготовлении отливок из сплава следующего химического состава: C 2,8; Si 0,7; Cr 18; Mn 0,7; Тi 0,1%; V 0,5; в %. A method of manufacturing castings of high chromium cast iron is illustrated by example. The method was tested in the manufacture of castings from an alloy of the following chemical composition: C 2.8; Si 0.7; Cr 18; Mn 0.7; Ti 0.1%; V 0.5; at %.

Высокохромистый чугун плавили в индукционной печи с основной футеровкой с наведением защитного шлака. После перегрева металл раскисляли ферромарганцем, алюминием, силикокальцием в количестве 0,1-0,15% каждой добавки от массы шихты. Причем введение добавок чередовали интервалами расплава 20-30 с. High-chromium cast iron was smelted in an induction furnace with a main lining with guidance of protective slag. After overheating, the metal was deoxidized with ferromanganese, aluminum, silicocalcium in the amount of 0.1-0.15% of each additive by weight of the charge. Moreover, the introduction of additives was alternated with melt intervals of 20-30 s.

После модифицирования металл разливали в формы. Из полученных отливок вырезали образцы для исследований макро- и микроструктуры отливок и определения их износостойкости. Образцы нормализовали при 1050^oC в течение 2 ч.After modification, the metal was poured into molds. Samples were cut from the obtained castings to study the macro- and microstructure of the castings and determine their wear resistance. Samples were normalized at 1050 ^o C for 2 hours

Износостойкость отливок оценивали по потере массы при абразивном износе методом неподвижного кольца. В качестве абразива использовали кварцевый песок марки КО-0315. В качестве эталона применяли образцы из отожженной стали 40. Твердость образцов определяли на твердомере марки ТК-2. Макро- и микроструктуру отливок оценивали на микроскопах МИМ-7, МИМ-8М. Результаты испытаний образцов и отливок приведены в таблице. The wear resistance of castings was evaluated by weight loss during abrasive wear by the fixed ring method. KO-0315 quartz sand was used as an abrasive. Samples from annealed steel 40 were used as a reference. The hardness of the samples was determined on a TK-2 hardness tester. The macro- and microstructure of castings was evaluated using MIM-7, MIM-8M microscopes. The test results of the samples and castings are shown in the table.

Испытания показали, что предлагаемый способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов позволяет увеличивать твердость отливок по HRC до 65-68 единиц, улучшить микроструктуру отливок, что обеспечивает повышение относительной износостойкости в 1,5-2 раза. Tests have shown that the proposed method for manufacturing castings from high-chromium cast irons allows to increase the hardness of castings according to HRC to 65-68 units, to improve the microstructure of castings, which ensures an increase in relative wear resistance by 1.5-2 times.

Экономическую эффективность от применения предложенного способа изготовления отливок из высокохромистых чугунов оценивали из условия увеличения ресурса работы дробеметных лопаток 1,5-2 раза, что равноценно увеличению выхода годного литья в 1,5-2 раза. The economic efficiency from the application of the proposed method for the manufacture of castings from high-chromium cast irons was evaluated from the condition of increasing the service life of shot blades 1.5-2 times, which is equivalent to an increase in the yield of casting by 1.5-2 times.

Claims

METHOD FOR PRODUCING CASTINGS FROM HIGH-CHROME CAST IRON, including melting the mixture, overheating the melt, introducing the modifier at 1450 - 1600 ^o С and casting the melt at 1400 - 1450 ^o С, characterized in that the melt is overheated to 1600 - 1700 ^o С, withstand 1 - 15 min , cooled to the input temperature of the modifier, and as a modifier, a mixture of chromium oxide powder with silicocalcium and calcium fluoride powders is used in the following ratio of components, wt.%:
Chromium oxide 10 - 35
Calcium Fluoride 5 - 30
Silicocalcium Else
while the chromium oxide powder is used as 0.03 - 0.30% by weight of the mixture.