RU2188240C1 - Method of high-strength cast iron production - Google Patents

Method of high-strength cast iron production Download PDF

Info

Publication number
RU2188240C1
RU2188240C1 RU2001110442A RU2001110442A RU2188240C1 RU 2188240 C1 RU2188240 C1 RU 2188240C1 RU 2001110442 A RU2001110442 A RU 2001110442A RU 2001110442 A RU2001110442 A RU 2001110442A RU 2188240 C1 RU2188240 C1 RU 2188240C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cast iron
ligature
carried out
modification
silicon
Prior art date
Application number
RU2001110442A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Б.А. Рушаник
И.М. Кавицкий
С.И. Кавицкий
Original Assignee
Рушаник Борис Авсеевич
Кавицкий Игорь Моисеевич
Кавицкий Сергей Игоревич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рушаник Борис Авсеевич, Кавицкий Игорь Моисеевич, Кавицкий Сергей Игоревич filed Critical Рушаник Борис Авсеевич
Priority to RU2001110442A priority Critical patent/RU2188240C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2188240C1 publication Critical patent/RU2188240C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy, foundry, particularly, methods of production of high-strength cast iron from initial pig iron. SUBSTANCE: method includes smelting of charge in smelting unit, bringing temperature of smelt up to 1420-1480 C, initial inoculation up to appearance of effect of overinoculation of cast iron. Inoculation is carried out with use of alloying composition containing, %: rare-earth metals, 8-40; silicon, 20-60; aluminum, 0.1-15; calcium, 0.5-6; magnesium, 0.1-3; copper, 0.1-2.5. Secondary inoculation is effected with use of alloying composition containing rare-earth metals, magnesium and silicon in amount of 0.1-1.2% of melt weight at temperature of 1300-1400 C. Said method is used in mass production of castings from high-strength cast iron with spherulitic and verticular graphite. EFFECT: higher process stability, reduced of cost of production due to use of low-cost alloying compositions, reduced rejects of nonstandard cast-iron grade. 9 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к литейному производству и металлургии, в частности к способам получения высокопрочного чугуна, и может быть использовано при массовом производстве отливок из высокопрочного чугуна с графитом вермикулярной и шаровидной формы. The invention relates to foundry and metallurgy, in particular to methods for producing ductile iron, and can be used in the mass production of castings from ductile iron with graphite of vermicular and spherical shape.

Одним из способов получения чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом является использование лигатуры, содержащей 30% редкоземельных металлов (РЗМ), 43% кремния, 8% алюминия. В зависимости от содержания серы количество вводимой лигатуры колеблется от 0,8 до 2,5% (см. кн. "Высокопрочные чугуны для отливок". / Под ред. д.т.н. Александрова Н.Н..- М.: Машиностроение, 1982 г., с. 193). One of the methods for producing cast iron with spherical and vermicular graphite is the use of ligatures containing 30% rare earth metals (REM), 43% silicon, 8% aluminum. Depending on the sulfur content, the amount of ligature introduced varies from 0.8 to 2.5% (see the book. "High-strength cast iron for castings." / Ed. By Doctor of Technical Sciences Alexandrov N.N.- M .: Engineering, 1982, p. 193).

Когда остаточное содержание РЗМ в сплаве значительно превышает его оптимальную концентрацию, равную 0,05-0,06%, происходит эффект перемодифицирования, заключающийся в том, что металлическая матрица отливок состоит из ледебурита или же структурно-свободного цементита, а часть графита имеет звездообразную форму. Оба эти фактора не позволяют чугуну в литом состоянии иметь механические свойства, соответствующие маркам высокопрочного чугуна. Достижение требуемых свойств в таких чугунах осуществляется путем термической обработки. Для улучшения механических свойств в литом состоянии проводят вторичное модифицирование 75% ферросилицием в количестве 0,5-0,8% от массы жидкого металла. Недостатком этого процесса является перенасыщение феррита матрицы кремнием и увеличение в структуре количества графита звездообразной формы, что не позволяет производить чугун с высокими механическими свойствами. When the residual content of rare-earth metals in the alloy significantly exceeds its optimum concentration equal to 0.05-0.06%, an overmodification effect occurs, namely, the metal matrix of the castings consists of ledeburite or structurally free cementite, and part of the graphite has a star shape . Both of these factors do not allow cast iron to have mechanical properties corresponding to the brands of ductile iron. Achieving the required properties in such cast irons is carried out by heat treatment. To improve the mechanical properties in the molten state, secondary modification is carried out with 75% ferrosilicon in an amount of 0.5-0.8% by weight of the liquid metal. The disadvantage of this process is the supersaturation of the matrix ferrite with silicon and an increase in the amount of star-shaped graphite in the structure, which does not allow the production of cast iron with high mechanical properties.

Другим способом, устраняющим эффект модифицирования, является способ получения высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом, включающий предварительное перемодифицирование расплава исходного чугуна лигатурой, содержащей 30% РЗМ, 43% кремния, 8% алюминия, остальное - железо, и вторичное модифицирование в разливочном ковше той же лигатурой (см. описания к патентам РФ N 2156810, N 2156809, МПК7 С 22 С 37/04, опубл. 20.11.2000 г. ). Производственный технологический процесс по вышеуказанным патентам устойчив при наличии стабильного состава лигатуры с содержанием РЗМ 30-35% и кремния свыше 40%.Another method that eliminates the effect of the modification is the method of producing high-strength cast iron with spherical and vermicular graphite, including preliminary modifying the melt of the original cast iron with a master alloy containing 30% rare-earth metals, 43% silicon, 8% aluminum, the rest is iron, and secondary modification in the casting ladle the same ligature (see descriptions for patents of the Russian Federation N 2156810, N 2156809, IPC 7 C 22 C 37/04, publ. 20.11.2000). The manufacturing process according to the above patents is stable in the presence of a stable composition of the ligature with an REM content of 30-35% and silicon over 40%.

Выпускаемая в РФ лигатура с редкоземельными металлами на железокремниевой основе поставляется по ТУ 14-5-136-81. Согласно ТУ для марки ФС30РЗМ30 сумма РЗМ должна быть в пределах 30-40%, кремний 30-40%, алюминий для класса А 2-5%, для класса Б 5-15%, магний до 1,5%, медь до 2,5%, кальций 0,5-6%. Кроме того, в изменении N1 от 01.07.82 г. к ТУ 14-5-136-81 оговорено, что "повышение концентрации РЗМ в лигатуре всех марок выше верхнего предела и снижение концентрации кремния ниже нижнего предела не является браковочным признаком". The iron-silicon based alloy with rare-earth metals produced in the Russian Federation is supplied in accordance with TU 14-5-136-81. According to TU for the FS30RZM30 brand, the amount of rare-earth metals should be in the range of 30-40%, silicon 30-40%, aluminum for class A 2-5%, for class B 5-15%, magnesium up to 1.5%, copper up to 2, 5%, calcium 0.5-6%. In addition, the change in N1 from 07/01/82 to TU 14-5-136-81 stipulates that "an increase in the concentration of rare-earth metals in the ligature of all grades above the upper limit and a decrease in the concentration of silicon below the lower limit is not a defect."

Предусмотренный разработчиками ТУ большой разброс по содержанию основных химических элементов создает технологические сложности при использовании этой лигатуры для производства высокопрочного чугуна, так как с уменьшением содержания кремния менее 30% лигатура плохо растворяется в расплаве, а при вторичном модифицировании в разливочном ковше, где температура жидкого чугуна 1350oС, почти полностью всплывает и удаляется вместе со шлаком.The wide variation in the content of the main chemical elements provided by the TU developers creates technological difficulties when using this ligature for the production of high-strength cast iron, since with a decrease in silicon content of less than 30% the ligature is poorly soluble in the melt, and during secondary modification in the casting ladle, where the temperature of liquid cast iron is 1350 o C, almost completely pops up and is removed along with the slag.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение стабильности процесса получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. The problem solved by the present invention is to increase the stability of the process for producing high-strength nodular cast iron.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение управляемости технологическим процессом, уменьшение зависимости от нестабильности состава лигатуры. The technical result achieved by using the invention is to increase the controllability of the process, reducing the dependence on the instability of the composition of the ligature.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения высокопрочного чугуна из исходного чугуна, включающем расплавление шихты в плавильном агрегате, доводку температуры расплава 1420-1480oС, первоначальное модифицирование его лигатурой, содержащей редкоземельные металлы кремний, и вторичные модифицирование, первоначальное модифицирование проводят до появления эффекта перемодифицирования чугуна, вторичное модифицирование проводят лигатурой, содержащей редкоземельные металлы, магний и кремний, в количестве 0,1-1,2% от массы металла при температуре расплава 1300-1400oС.The specified technical result is achieved in that in a method for producing high-strength cast iron from initial cast iron, including melting the mixture in a melting unit, adjusting the melt temperature of 1420-1480 ° C, initial modifying it with a ligature containing rare-earth metals silicon, and secondary modification, initial modification is carried out to occurrence of the effect of overmodification of cast iron, secondary modification is carried out by a ligature containing rare-earth metals, magnesium and silicon, in an amount of 0.1-1.2% of mass of metal at a melt temperature of 1300-1400 o C.

Первоначальное модифицирование проводят лигатурой, содержащей 8-40% редкоземельных металлов, 20-60% кремния, 0,1-15% алюминия, 0,5-6% кальция, 0,1-3% магния, 0,1-2,5% меди, в количестве 0,6-2,5% от массы расплава. The initial modification is carried out by a ligature containing 8-40% of rare-earth metals, 20-60% of silicon, 0.1-15% of aluminum, 0.5-6% of calcium, 0.1-3% of magnesium, 0.1-2.5 % copper, in an amount of 0.6-2.5% by weight of the melt.

Способ реализуется следующим образом. Чугун плавили в шеститонной индукционной печи и перегревали до температуры 1450-1480oС. Состав исходного чугуна колебался в следующих пределах: С - 3,4-3,8%; Si -1,85-2,1%; Mn - 0,5-0,8%; S - 0,06-09%; Cr - 0,09-0,22%. Состав лигатуры приведен в табл.1.The method is implemented as follows. Cast iron was melted in a six-ton induction furnace and overheated to a temperature of 1450-1480 o C. The composition of the source cast iron ranged in the following limits: C - 3.4-3.8%; Si -1.85-2.1%; Mn - 0.5-0.8%; S - 0.06-09%; Cr - 0.09-0.22%. The composition of the ligature is given in table 1.

Лигатуры 1, 2, 3 были отобраны от трех различных партий поставки и, как следует из таблицы 1, имеют большой разброс по химическому составу. Поэтому для каждой партии потребовалось определить оптимальное процентное содержание ввода лигатуры в расплав при первичном модифицировании. Под оптимальным содержанием понимается такое количество лигатуры, при вводе которого происходит отбел чугуна после первичного модифицирования. Ligatures 1, 2, 3 were selected from three different batches of supply and, as follows from table 1, have a large variation in chemical composition. Therefore, for each batch, it was necessary to determine the optimal percentage of the introduction of the ligature into the melt during the initial modification. The optimal content is understood to mean such an amount of ligature, upon entry of which bleaching of cast iron occurs after initial modification.

Для определения количества лигатуры барабанный раздаточный ковш емкостью 1500 кг, подвешенный на динамометрических весах, заполняли одной тонной жидкого металла; на желоб вводили 25 кг лигатуры. To determine the amount of ligature, a drum transfer bucket with a capacity of 1,500 kg, suspended on a dynamometer, was filled with one ton of molten metal; 25 kg of ligature were injected into the gutter.

Образовавшийся шлак сливали и металлом из раздаточного ковша заливали призматические образцы размером 10•15•60 мм. После затвердевания металла и охлаждения образцы анализировали на излом. При получении излома, характерного для белого чугуна, в ковш доливали 100 кг металла из печи, определяли излом и повторяли операцию по доливу металла из печи в ковш до получения излома, характерного для чугуна с вермикулярным графитом. The resulting slag was poured and prismatic samples measuring 10 • 15 • 60 mm were poured with metal from the transfer ladle. After solidification of the metal and cooling, the samples were analyzed for fracture. Upon receipt of the kink characteristic of white cast iron, 100 kg of metal from the furnace was added to the ladle, the kink was determined, and the operation was repeated by adding metal from the furnace to the ladle until a kink characteristic of cast iron with vermicular graphite was obtained.

Оптимальное количество вводимой при первоначальном модифицировании лигатуры данной партии поставки определяли по формуле:
L=25•100/G1(%), (1)
где L - количество лигатуры, (маc. %);
G1 - масса металла (кг) в ковше, предыдущем наступлению излома, характерного для чугуна с вермикулярным графитом.The optimal amount introduced at the initial modification of the ligature of a given batch was determined by the formula:
L = 25 • 100 / G 1 (%), (1)
where L is the amount of ligature, (wt.%);
G 1 - the mass of metal (kg) in the bucket, the previous onset of a break, characteristic of cast iron with vermicular graphite.

Определив процентное оптимальное количество лигатуры, брали навеску исходя из емкости ковша 1500 кг и вводили ее на желоб печи при заполнении раздаточного ковша. Образовавшийся в ковше шлак снимали и подавали барабанный раздаточный ковш на стенд для заполнения разливочных ковшей. Having determined the percentage of the optimal amount of ligature, weighed out on the basis of the capacity of the bucket of 1500 kg and introduced it on the gutter of the furnace when filling the dispensing bucket. The slag formed in the ladle was removed and the drum transfer ladle was fed to the stand to fill the casting ladles.

Вторичное модифицирование проводили в разливочном ковше емкостью 100 кг, помещая лигатуру на дно ковша и покрывая ее чугунной стружкой. Отливали детали типа "корпус" и "серьга" весом от 700 г до 1800 г, с толщиной стенки от 4 до 40 мм и стандартные разрывные образцы диаметром 20 мм. Заливку производили в земляные формы. Температура металла при заливке форм составляла 1300-1400oС.Secondary modification was carried out in a casting ladle with a capacity of 100 kg, placing the ligature on the bottom of the ladle and covering it with cast iron shavings. Cast parts such as “body” and “earring” weighing from 700 g to 1800 g, with a wall thickness of 4 to 40 mm and standard tensile specimens with a diameter of 20 mm. Pouring made in earthen forms. The temperature of the metal when pouring molds was 1300-1400 o C.

Металлографические исследования проводили на деталях, механические испытания - на образцах. Metallographic studies were carried out on the details, mechanical tests on the samples.

В табл.2 представлены результаты экспериментальных плавок по прототипу - патент РФ 2156809 (варианты 1-5) и по предлагаемому способу (варианты 6-14). Требуемый результат по прототипу достигнут только в варианте 1, где использовалась лигатура с высоким содержанием кремния, которая хорошо растворяется в расплаве. В остальных вариантах (2-5) эффект перемодифицирования не устранен вследствие плохого растворения лигатуры в расплаве при температуре 1300-1400oС.Table 2 presents the results of experimental swimming trunks of the prototype - RF patent 2156809 (options 1-5) and the proposed method (options 6-14). The required result of the prototype was achieved only in option 1, where a ligature with a high silicon content was used, which is highly soluble in the melt. In other options (2-5), the effect of overmodification is not eliminated due to poor dissolution of the ligature in the melt at a temperature of 1300-1400 o C.

При вторичном модифицировании лигатурой, содержащей РЗМ, Mg и кремний более 40%, растворяющейся при температуре 1280oС, эффект перемодифицирования устраняется (варианты 6-14).When the secondary modification with a ligature containing REM, Mg and silicon more than 40%, dissolving at a temperature of 1280 o C, the effect of overmodification is eliminated (options 6-14).

Использование предлагаемого способа получения высокопрочного чугуна обеспечивает повышение стабильности процесса и снижение себестоимости за счет применения для вторичного модифицирования более дешевых лигатур, а также уменьшение брака отливок по несоответствию требуемой марке чугуна. Using the proposed method for producing high-strength cast iron provides an increase in process stability and a reduction in cost due to the use of cheaper alloys for secondary modification, as well as a decrease in castings defect by mismatch with the required grade of cast iron.

Claims (9)

1. Способ получения высокопрочного чугуна из исходного чугуна, включающий расплавление шихты в плавильном агрегате, доводку температуры расплава до 1420-1480oС, первоначальное модифицирование его лигатурой, содержащей редкоземельные металлы и кремний, и вторичное модифицирование, отличающийся тем, что первоначальное модифицирование проводят до появления эффекта перемодифицирования чугуна, а вторичное модифицирование проводят лигатурой, содержащей редкоземельные металлы, магний и кремний, в количестве 0,1-1,2% от массы металла при 1300-1400oC.1. A method of producing high-strength cast iron from initial cast iron, including melting the charge in a melting unit, adjusting the melt temperature to 1420-1480 ° C, first modifying it with a ligature containing rare-earth metals and silicon, and secondary modification, characterized in that the initial modification is carried out to the appearance of the over-modification of cast iron, and secondary modification is carried out by a ligature containing rare-earth metals, magnesium and silicon, in an amount of 0.1-1.2% by weight of the metal at 1300-1400 o C. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество лигатуры, которую вводят в расплав при первоначальном модифицировании, определяют по получению чугуна с вермикулярным графитом. 2. The method according to p. 1, characterized in that the amount of ligature, which is introduced into the melt during the initial modification, is determined by obtaining cast iron with vermicular graphite. 3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что первоначальное модифицирование проводят лигатурой, содержащей 8-40% редкоземельных металлов, 20-60% кремния, 0,1-15% алюминия, 0,5-6% кальция, 0,1-3% магния, 0,1-2,5% меди, в количестве 0,6-2,5% от массы расплава. 3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the initial modification is carried out by a ligature containing 8-40% rare earth metals, 20-60% silicon, 0.1-15% aluminum, 0.5-6% calcium , 0.1-3% magnesium, 0.1-2.5% copper, in an amount of 0.6-2.5% by weight of the melt. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вторичное модифицирование проводят в литейной форме. 4. The method according to claim 1, characterized in that the secondary modification is carried out in a mold. 5. Способ по любому из пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что первоначальную обработку расплава лигатурой проводят на желобе плавильной печи. 5. The method according to any one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the initial processing of the melt by the ligature is carried out on the trough of the melting furnace. 6. Способ по любому из пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что первоначальную обработку расплава лигатурой проводят в раздаточном ковше. 6. The method according to any one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the initial processing of the melt by the ligature is carried out in a distribution ladle. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве плавильного агрегата используют индукционную или дуговую печь. 7. The method according to claim 1, characterized in that an induction or arc furnace is used as the melting unit. 8. Способ по любому из пп.1 или 4, отличающийся тем, что вторичное модифицирование проводят в разливочном ковше. 8. The method according to any one of claims 1 or 4, characterized in that the secondary modification is carried out in a casting ladle. 9. Способ по любому из пп.1 или 4, отличающийся тем, что вторичное модифицирование производят в миксере. 9. The method according to any one of claims 1 or 4, characterized in that the secondary modification is carried out in a mixer.
RU2001110442A 2001-04-19 2001-04-19 Method of high-strength cast iron production RU2188240C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001110442A RU2188240C1 (en) 2001-04-19 2001-04-19 Method of high-strength cast iron production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001110442A RU2188240C1 (en) 2001-04-19 2001-04-19 Method of high-strength cast iron production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2188240C1 true RU2188240C1 (en) 2002-08-27

Family

ID=20248609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001110442A RU2188240C1 (en) 2001-04-19 2001-04-19 Method of high-strength cast iron production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2188240C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8297340B2 (en) 2006-07-25 2012-10-30 Foseco International Limited Method of producing ductile iron
RU2487950C1 (en) * 2012-04-13 2013-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) Method of production of aluminium iron with compact inclusions of graphite
RU2586730C1 (en) * 2015-03-25 2016-06-10 Руслан Николаевич Зенкин Method of producing high-strength cast iron
CN115874015A (en) * 2022-12-20 2023-03-31 禹州市恒利来新材料股份有限公司 High-aluminum cored wire for ferrite nodular cast iron and preparation method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8297340B2 (en) 2006-07-25 2012-10-30 Foseco International Limited Method of producing ductile iron
RU2487950C1 (en) * 2012-04-13 2013-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) Method of production of aluminium iron with compact inclusions of graphite
RU2586730C1 (en) * 2015-03-25 2016-06-10 Руслан Николаевич Зенкин Method of producing high-strength cast iron
CN115874015A (en) * 2022-12-20 2023-03-31 禹州市恒利来新材料股份有限公司 High-aluminum cored wire for ferrite nodular cast iron and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2701587C1 (en) Cast iron modifier and method of producing cast iron modifier
RU1813113C (en) Cast iron modifier
US10612105B2 (en) Gray cast iron inoculant
RU2426796C2 (en) Improved procedure for production of malleable iron
US4874576A (en) Method of producing nodular cast iron
Borse et al. Review on grey cast iron inoculation
US4396428A (en) Processes for producing and casting ductile and compacted graphite cast irons
RU2188240C1 (en) Method of high-strength cast iron production
US4459154A (en) Alloy and process for producing and casting ductile and compacted graphite cast irons
CN109468427A (en) A kind of cast iron pretreating agent and preparation method thereof
EP0142585B1 (en) Alloy and process for producing ductile and compacted graphite cast irons
RU2156810C1 (en) Method for making high strength cast iron with spheroidal and vermiculite type graphite
SU1497256A1 (en) Inoculant for cast iron
RU2156809C1 (en) Method for making high strength cast iron
RU2315815C1 (en) Method for producing of vermiculate graphite cast-iron
SU1097680A1 (en) Method for producing modified grey cast iron
SU1740478A1 (en) Modifier for cast iron
RU2016079C1 (en) Method for production of high-strength cast iron
SU855047A1 (en) Master alloy
RU2139941C1 (en) Method of production of gray iron
RU2016073C1 (en) Method of making vermicular graphite cast iron
SU1745127A3 (en) Complex modifier
SU558945A1 (en) The method of obtaining ligatures
RU2375461C2 (en) Method of cast iron receiving with globular graphite
SU1097700A1 (en) Ferro alloy for making high tensile cast iron

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090420

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20100210