RU2541250C1 - Method of production of cast iron casting - Google Patents
Method of production of cast iron casting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541250C1 RU2541250C1 RU2013151068/02A RU2013151068A RU2541250C1 RU 2541250 C1 RU2541250 C1 RU 2541250C1 RU 2013151068/02 A RU2013151068/02 A RU 2013151068/02A RU 2013151068 A RU2013151068 A RU 2013151068A RU 2541250 C1 RU2541250 C1 RU 2541250C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- casting
- graphite
- castings
- iron
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления отливок из чугуна с высокими показателями эксплуатационных свойств.The invention relates to foundry and can be used for the manufacture of iron castings with high performance properties.
Среди большинства работ, рассматривающих вопрос изготовления отливок стеклоформ из чугуна, разбираются методы и процессы, относящиеся к изменению химических составов таких чугунов, их модифицированию на стадии выпуска расплава чугуна из печи или на этапе его заливки в литейную форму и технологии его заливки.Among the majority of works dealing with the manufacture of castings of glass molds from cast iron, methods and processes related to changing the chemical compositions of such cast irons, their modification at the stage of casting molten iron from the furnace, or at the stage of casting it into a casting mold and its casting technology are considered.
Известен способ получения отливок из легированного чугуна с шаровидным графитом [1], заключающийся в выплавке чугуна, графитизирующем модифицировании его ферросилицием при температуре 1440-1460°C, сфероидизирующем модифицировании магнием и церием при 1420-1440°C. Получают чугун следующего химического состава (в % масс.): углерод 2,2-4,0; кремний 0,5-3,5; марганец 0,2-3,0; хром 3,0-10,0; никель 2,0-5,5; бор 0,2-0,4; ванадий 0,2-1,0; медь 0,2-0,8; алюминий 0,1-0,4; церий 0,03-0,2; магний 0,02-0,1; кальций 0,05-0,2; железо - остальное. Заливку форм осуществляют при температуре 1310-1360°C, выбивку - при температуре 750-550°C. Охлаждение отливок до температуры окружающей среды осуществляют на воздухе. Способ обеспечивает получение отливок с высокими значениями твердости, износостойкости и ударостойкости в литом состоянии.A known method of producing castings of alloyed cast iron with spherical graphite [1], which consists in smelting cast iron, graphitizing its modification with ferrosilicon at a temperature of 1440-1460 ° C, spheroidizing modification with magnesium and cerium at 1420-1440 ° C. Get the cast iron of the following chemical composition (in wt.%): Carbon 2.2-4.0; silicon 0.5-3.5; manganese 0.2-3.0; chrome 3.0-10.0; nickel 2.0-5.5; boron 0.2-0.4; vanadium 0.2-1.0; copper 0.2-0.8; aluminum 0.1-0.4; cerium 0.03-0.2; magnesium 0.02-0.1; calcium 0.05-0.2; iron is the rest. Mold filling is carried out at a temperature of 1310-1360 ° C, knocking out is carried out at a temperature of 750-550 ° C. The castings are cooled to ambient temperature in air. The method provides castings with high values of hardness, wear resistance and impact resistance in the molten state.
Недостатками этого способа получения чугуна являются: невозможность регулирования количества и размеров структурных составляющих чугуна (феррита, графита, цементита) с целью управления эксплуатационной стойкостью деталей; высокая доля легирующих добавок, существенно повышающая стоимость изготавливаемых изделий и создающая повышенное количество сложнолегированных карбидов в структуре литья и, как следствие, недостаточную эксплуатационную стойкость.The disadvantages of this method of producing cast iron are: the inability to control the number and size of the structural components of cast iron (ferrite, graphite, cementite) in order to control the operational stability of parts; a high proportion of alloying additives, significantly increasing the cost of manufactured products and creating an increased number of complex alloyed carbides in the casting structure and, as a result, insufficient operational stability.
Наиболее близким к предлагаемому способу изготовления отливок из чугуна является способ [2], включающий выплавку, разливку в ковш, модифицирование, заливку в формы и термическую обработку чугуна химического состава (в % масс.): углерод 3,0-3,5, кремний 4,0-5,0, марганец - до 0,9%, хром - до 0,6%, сера - до 0,025%, фосфор - до 0,15%, железо - остальное. Термическая обработка отливок - отжиг в течение 2-3 часов при 650°C. Чугун после термической обработки имеет структуру феррит + перлит с шаровидным графитом.Closest to the proposed method for the manufacture of castings from cast iron is the method [2], including smelting, casting in a ladle, modification, casting and heat treatment of cast iron of chemical composition (in wt.%): Carbon 3.0-3.5, silicon 4.0-5.0, manganese - up to 0.9%, chromium - up to 0.6%, sulfur - up to 0.025%, phosphorus - up to 0.15%, iron - the rest. Heat treatment of castings - annealing for 2-3 hours at 650 ° C. Cast iron after heat treatment has the structure of ferrite + perlite with spherical graphite.
Недостатками данного способа являются большое количество карбидообразующих элементов - марганца и хрома, а также получение металлических зерен феррита и графитовых включений больших размеров (фиг.1), снижающих эксплуатационные показатели (количество теплосмен) полученной из такого чугуна детали.The disadvantages of this method are the large number of carbide-forming elements - manganese and chromium, as well as the production of metal grains of ferrite and graphite inclusions of large sizes (Fig. 1), which reduce the performance (the number of heat exchanges) obtained from such cast iron parts.
Настоящим изобретением решается задача повышения эксплуатационной стойкости, ресурса деталей - количества выдерживаемых теплосмен.The present invention solves the problem of increasing operational stability, resource parts - the number of withstand heat transfer.
Поставленная задача решается достижением следующего технического результата: в получаемой отливке внутренний (рабочий) слой содержит графит шаровидной формы, промежуточный - вермикулярной, а наружный - пластинчатой. Такое расположение углеродистой фазы позволяет обеспечить высокую термостойкость внутренних (рабочих) поверхностей детали (за счет получения шаровидного графита), повышенную прочность и теплопроводность в промежуточном слое, и самую высокую теплопроводность в наружном слое с пластинчатой формой графита.The problem is solved by achieving the following technical result: in the resulting casting, the inner (working) layer contains spherical graphite, the intermediate one is vermicular, and the outer one is lamellar. This arrangement of the carbon phase allows high heat resistance of the internal (working) surfaces of the part (due to the production of spherical graphite), increased strength and thermal conductivity in the intermediate layer, and the highest thermal conductivity in the outer layer with a plate-like graphite form.
Этот технический результат достигается тем, что в способе изготовления отливок из чугуна, включающем его выплавку, разливку в ковш, модифицирование, заливку в формы и термическую обработку, в ковш вводят предсфероидизирующий, сфероидизирующий и графитизирующий модификаторы в количестве соответственно 0,2-0,3, 0,4-0,5, 0,4-0,5 от массы жидкого чугуна в ковше, а в форму перед заливкой помещают металлический холодильник в соотношении 1:4 к массе отливки с нанесенным на него слоем литейной краски на графитовой основе толщиной не менее 0,3 мм. Термическую обработку отливок осуществляют их самоотжигом с литейного нагрева в течение не менее 60 минут до выбивки.This technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing castings from cast iron, including its smelting, casting into a ladle, modifying, pouring into molds and heat treatment, pre-spheroidizing, spheroidizing and graphitizing modifiers are introduced into the ladle in an amount of 0.2-0.3, respectively , 0.4-0.5, 0.4-0.5 by weight of molten iron in the ladle, and a metal refrigerator is placed in the mold before pouring in a ratio of 1: 4 to the weight of the casting with a graphite-based foundry paint layer applied on it with a thickness not less than 0.3 mm. Heat treatment of the castings is carried out by self-annealing from the foundry heating for at least 60 minutes before knocking out.
Химический состав выплавляемого чугуна подобран таким образом, что происходит стабильная максимальная ферритизация структуры чугуна при минимальной склонности его к отбелу (снижение доли карбидостабилизирующих элементов).The chemical composition of cast iron is selected in such a way that there is a stable maximum ferritization of the structure of cast iron with a minimum tendency to bleach it (reducing the proportion of carbide-stabilizing elements).
С точки зрения повышения доли феррита и твердости отливки наилучшим является содержание кремния в чугуне в пределах 4,0-5,0%. Во избежание резкого снижения ударной вязкости и термостойкости его содержание не должно превышать порог в 5,0%, для получения отливок с феррит-перлитной структурой (с долей феррита не менее 80%) его содержание должно быть не менее 4,0%.From the point of view of increasing the share of ferrite and the hardness of the casting, the best silicon content is in the range of 4.0-5.0%. In order to avoid a sharp decrease in toughness and heat resistance, its content should not exceed a threshold of 5.0%, to obtain castings with a ferrite-pearlite structure (with a ferrite fraction of at least 80%), its content should be at least 4.0%.
Марганец и хром оказывают отрицательное влияние на ферритизацию чугуна, поэтому их содержание не должно превышать 0,4% и 0,1% соответственно.Manganese and chromium have a negative effect on the ferritization of cast iron, so their content should not exceed 0.4% and 0.1%, respectively.
Дополнительно в состав чугуна введен алюминий в количестве 0,1%. Совместно с кремнием алюминий повышает окалиностойкость металлической основы при повышении ее теплопроводности.Additionally, 0.1% of aluminum was introduced into the composition of cast iron. Together with silicon, aluminum increases the scale resistance of the metal base with an increase in its thermal conductivity.
Содержание магния, вводимого в составе модификаторов, рекомендуется в пределах 0,015-0,03%. Повышение содержания магния способствует увеличению доли шаровидного графита и снижению теплопроводности детали в целом. Если остаточное содержание магния менее 0,015%, то результаты модифицирования нестабильны и не будет шаровидного графита в рабочем (внутреннем) слое около металлического холодильника и вермикулярного - в промежуточном слое.The content of magnesium introduced in the modifiers is recommended in the range of 0.015-0.03%. An increase in the magnesium content contributes to an increase in the share of spherical graphite and a decrease in the thermal conductivity of the part as a whole. If the residual magnesium content is less than 0.015%, the modification results are unstable and there will be no spherical graphite in the working (inner) layer near the metal refrigerator and the vermicular layer in the intermediate layer.
Для получения чугунных отливок с содержанием остаточного магния 0,015-0,03% расчетное количество вводимого в ковш сфероидизирующего модификатора (ФСМг5) составляет 0,4-0,5% от металлоемкости ковша.To obtain cast iron castings with a residual magnesium content of 0.015-0.03%, the calculated amount of the spheroidizing modifier (FSMg5) introduced into the bucket is 0.4-0.5% of the ladle metal consumption.
Чугун выплавляют в тигельной печи, обеспечивающей эффективный переплав и перегрев расплава перед выпуском до температуры 1540-1550°C. Затем расплавленный металл подается в разливочный ковш, где присутствуют предсфероидизирующий (СК20), графитизирующий (ФС75) и сфероидизирующий (ФСМг5) модификаторы. После этого происходят перемешивание металла и усреднение его по химическому составу и температуре. Далее при температуре 1380-1440°C происходит заливка форм с предварительно помещенными в них металлическими холодильниками.Cast iron is smelted in a crucible furnace, which provides effective remelting and overheating of the melt before exhaustion to a temperature of 1540-1550 ° C. Then the molten metal is fed into the casting ladle, where there are pre-spheroidizing (CK20), graphitizing (FS75) and spheroidizing (FSMg5) modifiers. After this, the metal is mixed and averaged over the chemical composition and temperature. Further, at a temperature of 1380-1440 ° C, molds are filled with metal refrigerators previously placed in them.
Использование металлических холодильников в форме позволяет получать шаровидную форму графита в рабочем (внутреннем) слое отливки на глубину 10-15 мм при соотношении массы отливки и массы применяемого металлического холодильника 4:1 (вар.2, табл.1). Большая масса металлического холодильника увеличивает количество цементита и цементита ледебурита в структуре, что негативным образом сказывается на эксплуатационной стойкости деталей (вар.3, 4, табл.1), меньшая масса - не обеспечивает высокую твердость внутренним (рабочим) поверхностям детали и увеличивает величину ферритных зерен и графитовых включений (вар.1, табл.1).The use of metal refrigerators in the form allows to obtain spherical shape of graphite in the working (inner) layer of the casting to a depth of 10-15 mm with a ratio of the casting mass and the mass of the metal refrigerator used 4: 1 (var. 2, Table 1). A large mass of a metal refrigerator increases the amount of cementite and ledeburite cementite in the structure, which negatively affects the operational stability of parts (var. 3, 4, Table 1), a smaller mass does not provide high hardness to the internal (working) surfaces of the part and increases the ferritic value grains and graphite inclusions (var. 1, table 1).
Применение литейной краски на графитовой основе толщиной 0,3 мм благоприятно сказывается на ферритизации отливок при незначительном увеличении среднего размера графитовых включений (с 8 мкм до 13) (вар.3, табл.2). Меньший слой краски не способствует полному протеканию процесса ферритизации отливок (вар.1, 2, табл.2). Больший слой краски не оказывает эффекта на структуру чугуна (вар.4, табл.2).The use of 0.3 mm thick graphite-based foundry paint favorably affects the ferritisation of castings with a slight increase in the average size of graphite inclusions (from 8 μm to 13) (var. 3, Table 2). A smaller layer of paint does not contribute to the complete course of the process of ferritization of castings (var. 1, 2, table 2). A larger layer of paint has no effect on the structure of cast iron (var. 4, table 2).
Использование модификаторов различного назначения (предсфероидизирующий, сфероидизирующий, графитизирующий) обеспечивает необходимое число графитовых включений минимального размера в массе отливки (вар.2, табл.3). Низкое содержание модификаторов не позволяет получить градиентную структуру литья (структуру, характеризующуюся наличием нескольких слоев с различной формой графита для каждого слоя) (вар.1, табл.3). Высокое содержание модификаторов формирует исключительно шаровидный графит во всем объеме отливки (вар.3, 4, табл.3).The use of modifiers for various purposes (pre-spheroidizing, spheroidizing, graphitizing) provides the necessary number of graphite inclusions of the minimum size in the mass of the casting (var. 2, Table 3). The low content of modifiers does not allow to obtain a gradient casting structure (a structure characterized by the presence of several layers with different shapes of graphite for each layer) (var. 1, Table 3). The high content of modifiers forms exclusively spherical graphite in the entire casting volume (var. 3, 4, table 3).
Получаемый чугун обеспечивает необходимые свойства чугуна после проведения самоотжига отливок. Самоотжиг - остывание отливок в песчаной форме в течение не менее 60 мин до их выбивки с целью улучшения структуры чугуна (вар.3, табл.4). Менее продолжительная выдержка отливок в форме не позволяет полно протекать процессу ферритизации отливок (вар.2, табл.4). Более высокая выдержка отливок в форме не оказывает влияния на структуру чугуна (вар.4, табл.4).The resulting cast iron provides the necessary properties of cast iron after self-annealing of castings. Self-annealing - cooling of castings in sand form for at least 60 minutes before knocking out in order to improve the structure of cast iron (var. 3, table 4). A shorter exposure time of the castings in the mold does not allow the ferritization of the castings to proceed fully (var. 2, Table 4). A higher exposure of castings in the mold does not affect the structure of cast iron (var. 4, table 4).
Пример осуществления способаAn example of the method
В индукционной печи выплавляют чугун следующего состава (% масс.): углерод 3,2, кремний 4,25%, марганец 0,4%, хром 0,05%, сера 0,01%, фосфор 0,05%, железо - остальное. Разливают в ковш при температуре 1540°C. Проводят модифицирование следующими модификаторами (в % масс.): СК20 - 0,3, ФСМ5 - 0,45, ФС75 - 0,45. После модифицирования чугун разливают в подготовленные формы, куда предварительно помещают металлические холодильники из серого чугуна, при этом масса холодильника и масса отливки находятся в соотношении 1:4.In the induction furnace, cast iron of the following composition is smelted (% wt.): Carbon 3.2, silicon 4.25%, manganese 0.4%, chromium 0.05%, sulfur 0.01%, phosphorus 0.05%, iron - rest. Pour into a bucket at a temperature of 1540 ° C. Modification is carried out by the following modifiers (in mass%): SK20 - 0.3, FSM5 - 0.45, FS75 - 0.45. After modification, cast iron is poured into prepared forms, where metal refrigerators made of gray cast iron are preliminarily placed, while the mass of the refrigerator and the mass of the casting are in a ratio of 1: 4.
Получали отливки стеклоформ, в которых наиболее оптимальным сочетанием микроструктурных параметров (количество феррита и цементита, величина зерен феррита, величина графитовых включений) является:Glass mold castings were obtained in which the most optimal combination of microstructural parameters (amount of ferrite and cementite, grain size of ferrite, size of graphite inclusions) is:
- количество феррита - не менее 80% масс.;- the amount of ferrite is not less than 80% of the mass .;
- средняя величина зерен феррита - не более 20 мкм;- the average grain size of ferrite is not more than 20 microns;
- количество цементита и цементита ледебурита в поверхностном слое - не более 1% масс.;- the amount of cementite and cementite ledeburite in the surface layer is not more than 1% of the mass .;
- средняя величина зерен графита в рабочем слое - не более 10-15 мкм.- the average grain size of graphite in the working layer is not more than 10-15 microns.
В других примерах меняли состав чугуна и условия приготовления, как указано выше.In other examples, the composition of cast iron and the cooking conditions were changed as described above.
Результаты испытаний приведены в таблицах 1-5 и на фиг. 1 и 2, из которых видно подтверждение приведенных в обосновании технического результата данных.The test results are shown in tables 1-5 and in FIG. 1 and 2, from which you can see the confirmation given in the justification of the technical result of the data.
Проведенные исследования показывают, что предлагаемое решение соответствует критерию "новизна", полученный технический результат свидетельствует об изобретательском уровне, а проведенные испытания подтверждают промышленную применимость.Studies show that the proposed solution meets the criterion of "novelty", the technical result obtained indicates an inventive step, and the tests confirm industrial applicability.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2395366, C22C 37/00, опубл. 27.07.2010.1. RF patent No. 2395366, C22C 37/00, publ. 07/27/2010.
2. Аверченко П.А. Чугун для стеклоформ // П.А. Аверченко, B.C. Кравченко / Литейное производство. - 1970. - №8. - С.39.2. Averchenko P.A. Cast iron for glass forms // P.A. Averchenko, B.C. Kravchenko / Foundry. - 1970. - No. 8. - S. 39.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151068/02A RU2541250C1 (en) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Method of production of cast iron casting |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151068/02A RU2541250C1 (en) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Method of production of cast iron casting |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2541250C1 true RU2541250C1 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53287112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013151068/02A RU2541250C1 (en) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Method of production of cast iron casting |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2541250C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1343013A (en) * | 1972-01-18 | 1974-01-10 | Vni I Pt I Ugolnogo Mash | Wear-resistant cast iron |
DE3324929A1 (en) * | 1983-07-09 | 1985-01-17 | Buderus Ag, 6330 Wetzlar | Process for the production of a thick-walled container base of high notch toughness |
RU2395366C1 (en) * | 2009-06-10 | 2010-07-27 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение "Центральный Научно-Исследовательский Институт Технологии Машиностроения" | Procedure for production of casts out of alloyed iron |
RU2440214C1 (en) * | 2011-01-11 | 2012-01-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Method of producing thick-wall castings from cast iron with spherical graphite |
-
2013
- 2013-11-15 RU RU2013151068/02A patent/RU2541250C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1343013A (en) * | 1972-01-18 | 1974-01-10 | Vni I Pt I Ugolnogo Mash | Wear-resistant cast iron |
DE3324929A1 (en) * | 1983-07-09 | 1985-01-17 | Buderus Ag, 6330 Wetzlar | Process for the production of a thick-walled container base of high notch toughness |
RU2395366C1 (en) * | 2009-06-10 | 2010-07-27 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение "Центральный Научно-Исследовательский Институт Технологии Машиностроения" | Procedure for production of casts out of alloyed iron |
RU2440214C1 (en) * | 2011-01-11 | 2012-01-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Method of producing thick-wall castings from cast iron with spherical graphite |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101942619B (en) | Glass mould material of alloy cast iron and preparation method thereof | |
CN106367671B (en) | A kind of spheroidal graphite cast-iron edger roll and its manufacturing method suitable for universal mill | |
CN101818296B (en) | Process for casting brake drum | |
CN104131215B (en) | Microalloying cast iron glass mold and manufacture method thereof | |
CN104060157B (en) | A kind of hypereutectic high-chromium white cast iron and preparation method thereof | |
CN105483505A (en) | Preparation method of high-strength gray cast iron cast cylinder block | |
CN104862611B (en) | Cast material for casting wear-resisting centrifugal cylinder and casting technology thereof | |
CN103451510A (en) | Manufacturing method of vermicular cast iron piston ring | |
CN104004960B (en) | A kind of low chromium vanadium titanium cast iron abrading-ball and preparation method thereof | |
CN103146988B (en) | Highly thermal-fatigue resistant alloy and spheroidal graphite cast iron glass mold material and preparation method thereof | |
CN108588544A (en) | A kind of high-performance gray cast iron with comprehensive high-heat performance and mechanical property | |
CN102424930B (en) | Manufacturing technology for chilled cast iron part | |
CN102851574A (en) | Heatproof alloy vermicular cast iron and method for preparing same | |
CN103952621A (en) | Vanadium-titanium gray cast iron and production technique thereof | |
CN104962802A (en) | Inoculation agent for camshaft and preparation method and application thereof | |
CN105154760A (en) | Nodular cast iron material for truck hub and preparation method thereof | |
CN106350726A (en) | Casting technology of automobile braking drum | |
CN102317480A (en) | Method to obtain a high resistance gray iron alloy for combustion engines and general casts | |
CN104263888B (en) | A kind of method improving thick and large section graphitic cast iron graphite grade | |
CN103952620B (en) | A kind of vanadium titanium ferrite ductile cast iron and preparation method thereof | |
CN103045933A (en) | Heat-resistant nodular cast iron and heat treatment method thereof | |
CN104532107A (en) | Vanadium-titanium vermicular cast iron brake drum and manufacture method thereof | |
CN104213044A (en) | Copper alloy die-casting die steel and manufacturing method thereof | |
CN111455263A (en) | Environment-friendly low-temperature nodular cast iron produced by using low-rare earth alloy and production process thereof | |
CN105506438A (en) | Novel production process for alloy cast iron |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151116 |