RU2623390C1 - Cast-iron melt processing method by nanosecond electromagnetic impulses (nemi) - Google Patents
Cast-iron melt processing method by nanosecond electromagnetic impulses (nemi) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623390C1 RU2623390C1 RU2016108371A RU2016108371A RU2623390C1 RU 2623390 C1 RU2623390 C1 RU 2623390C1 RU 2016108371 A RU2016108371 A RU 2016108371A RU 2016108371 A RU2016108371 A RU 2016108371A RU 2623390 C1 RU2623390 C1 RU 2623390C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- temperature
- nemi
- cast iron
- cooling
- 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 получения отливок из чугунов, обладающих высокой абразивной стойкостью и жаростойкостью.The invention relates to foundry and can be used to produce castings from cast iron with high abrasion resistance and heat resistance.
Известны способы обработки расплавов вакуумом, электрическим током, ультразвуком и вибрацией [1-4], снижающие газонасыщенность в алюминиевых и чугунных отливках, что должно способствовать увеличению их свойств. Также существует способ обработки расплавов защитно-восстановительными флюсами, снижающими газонасыщенность в отливках [4], что также приводит к увеличению их свойств.Known methods for treating melts with vacuum, electric current, ultrasound and vibration [1-4], reducing gas saturation in aluminum and cast iron castings, which should help to increase their properties. There is also a method of processing melts with protective reducing fluxes that reduce the gas saturation in castings [4], which also leads to an increase in their properties.
Недостатками приведенных выше способов обработки расплавов являются использование дорогостоящего оборудования и ухудшение санитарно-гигиенических условий труда при использовании флюсов.The disadvantages of the above methods of processing melts are the use of expensive equipment and the deterioration of sanitary and hygienic working conditions when using fluxes.
Все вышеперечисленные способы не позволяют увеличивать абразивную стойкость и жаростойкость.All of the above methods do not allow to increase abrasion resistance and heat resistance.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки расплава чугуна, заключающийся в нагреве расплава до температуры 1500°С, выдержке его при этой температуре в течение 5 мин, а затем охлаждении расплава до температуры 1350°С, при которой проводят электромагнитную обработку расплава наносекундными электромагнитными импульсами [5].The closest in technical essence and the achieved result is a method of processing the molten iron, which consists in heating the melt to a temperature of 1500 ° C, holding it at this temperature for 5 minutes, and then cooling the melt to a temperature of 1350 ° C, at which the melt is electromagnetically processed nanosecond electromagnetic pulses [5].
Недостатки этого способа заключаются в том, что:The disadvantages of this method are that:
- электромагнитное поле накладывают с частотой 6-15 Гц и напряженностью (1,5-2)⋅103 Э;- an electromagnetic field is applied with a frequency of 6-15 Hz and a strength of (1.5-2) ⋅10 3 Oe;
- не рассматривается влияние электромагнитного поля на абразивную стойкость и жаростойкость чугуна;- the influence of the electromagnetic field on the abrasion resistance and heat resistance of cast iron is not considered;
- не изучена зависимость изменения свойств от объема обрабатываемого металла.- the dependence of the change in properties on the volume of the metal being processed has not been studied.
Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение абразивной стойкости и жаростойкости чугуна.The technical problem to which this invention is directed is to increase the abrasion resistance and heat resistance of cast iron.
При пропускании через расплавленный металл мощных электромагнитных импульсов тока в некоторые моменты времени возникают электромагнитные поля с очень высокой напряженностью до 108-1010 В/м. Эти поля приводят к изменению структуры и свойств расплавленного и затвердевшего металла.When powerful electromagnetic pulses of current are passed through molten metal at certain instants of time, electromagnetic fields with very high intensities up to 10 8 -10 10 V / m arise. These fields lead to a change in the structure and properties of the molten and hardened metal.
Технический результат - получение хромистого чугуна с повышенными свойствами: износостойкостью и жаростойкостью при обработке его жидкой фазы наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) с последующим модифицированием.EFFECT: obtaining chrome cast iron with enhanced properties: wear resistance and heat resistance during processing of its liquid phase by nanosecond electromagnetic pulses (NEMI) with subsequent modification.
Технический результат изобретения достигается тем, что в способе обработки расплава чугуна, заключающемся в нагреве расплава до температуры 1500°С, выдержке его при этой температуре в течение 5 мин, а затем охлаждении расплава до температуры 1350°С, при которой проводят электромагнитную обработку расплава наносекундными электромагнитными импульсами, согласно изобретению после нагрева до 1500°С в расплав добавляют 8 мас. % Cr в виде феррохрома марки ФХ025 (ГОСТ 4757-91), затем после охлаждения и электромагнитной обработки наносекундными электромагнитными импульсами в течение 15…20 минут вводят кремнийсодержащий магниевый комплексный модификатор ФСМг7 (ТУ 14-5-134-86) в количестве 0,25 мас. % с последующим охлаждением до твердого состояния.The technical result of the invention is achieved by the fact that in the method of processing the molten iron, which consists in heating the melt to a temperature of 1500 ° C, holding it at this temperature for 5 minutes, and then cooling the melt to a temperature of 1350 ° C, at which the melt is electromagnetically treated with nanosecond electromagnetic pulses, according to the invention, after heating to 1500 ° C, 8 wt. % Cr in the form of ferrochrome grade ФХ025 (GOST 4757-91), then, after cooling and electromagnetic treatment with nanosecond electromagnetic pulses, silicon-containing magnesium complex modifier FSMg7 (TU 14-5-134-86) is introduced in an amount of 0.25 for 15 ... 20 minutes wt. % followed by cooling to a solid state.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема установки, где 1 - генератор электромагнитных импульсов; 2 - кожух печи; 3 - тигель; расплав металла; 5 - электроды; 6 - алундовые чехлы; 7 - соединительные провода; на фиг. 2 приведены графики влияния времени обработки НЭМИ жидкой фазы на износостойкость и жаростойкость хромистого чугуна.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a setup diagram, where 1 is an electromagnetic pulse generator; 2 - furnace casing; 3 - a crucible; molten metal; 5 - electrodes; 6 - alundum covers; 7 - connecting wires; in FIG. Figure 2 shows the graphs of the effect of the NEMI treatment of the liquid phase on the wear resistance and heat resistance of chrome cast iron.
В ходе работы применяют чугун следующего состава, мас. %: 2,7 С; 1,67 Si; 0,33 Mn; 0,05 S; 0,23 Р.In the course of work, cast iron of the following composition is used, wt. %: 2.7 C; 1.67 Si; 0.33 Mn; 0.05 S; 0.23 R.
Схема установки, методика облучения расплавов и основные характеристики применяемого генератора НЭМИ (ГНИ-01-1-6) приведены в описании патента [6].The installation scheme, the technique for irradiating the melts and the main characteristics of the used NEMI generator (GNI-01-1-6) are given in the patent description [6].
Характеристики оборудования, используемого для обработки жидкой фазы наносекундными электромагнитными импульсами, методы определения жаро- и износостойкости:Characteristics of equipment used to process the liquid phase with nanosecond electromagnetic pulses, methods for determining heat and wear resistance:
1. Генератор НЭМИ (ГНИ-01-1-6) имеет следующие характеристики: полярность импульсов - положительная; амплитуда импульсов на нагрузке 50 Ом - 6000 В; длительность импульсов на половинном уровне - 0,5 нс; максимальная допустимая частота следования генерируемых импульсов - 1 кГц; задержка выходного импульса запуска - 120 нс; максимальный ток, потребляемый генератором во всем диапазоне питающих напряжений, не более 1,7 А при частоте 61 кГц.1. The NEMI generator (GNI-01-1-6) has the following characteristics: pulse polarity is positive; the amplitude of the pulses at a load of 50 ohms - 6000 V; pulse duration at half level - 0.5 ns; maximum permissible pulse repetition rate - 1 kHz; delay of the output trigger pulse - 120 ns; the maximum current consumed by the generator in the entire range of supply voltages is not more than 1.7 A at a frequency of 61 kHz.
2. Исследования жаростойкости проводились термогравиметрическим методом, заключающимся в измерении прироста массы образцов при нагреве. Использовалась установка дериватограф Q-1000 фирмы МОП при атмосферном давлении в воздушной среде и скорости нагрева 10 град/мин до температуры ~1000°С. Ошибка измерения температуры не превышала ±1°С. В качестве эталона выступал порошок алунда Al2O3. [7]2. Heat resistance studies were carried out by the thermogravimetric method, which consists in measuring the weight gain of the samples upon heating. A MOP Q-1000 derivatograph was used at atmospheric pressure in air and a heating rate of 10 deg / min to a temperature of ~ 1000 ° C. The error of temperature measurement did not exceed ± 1 ° C. Powder alunda Al 2 O 3 was used as a reference. [7]
3. Исследование износостойкости проводилось согласно ГОСТ 23.208-79 «Метод испытания материалов на износостойкость о нежестко закрепленные абразивные частицы» [8]. Для испытаний применялась установка, которая при помощи абразивных частиц производила износ образцов из исследуемого и эталонного материалов при одинаковых условиях.3. The study of wear resistance was carried out in accordance with GOST 23.208-79 "Method for testing materials for wear resistance on non-rigidly fixed abrasive particles" [8]. For testing, a setup was used that, using abrasive particles, produced wear of samples from the test and reference materials under the same conditions.
4. Для полного растворения феррохрома и равномерного распределения по отливке разработан температурно-временной режим плавки чугуна, заключающийся в его нагреве до 1500°C с выдержкой при этой же температуре в течение 5 минут [9, 10].4. For the complete dissolution of ferrochrome and uniform distribution over the casting, the temperature-time regime of cast iron melting has been developed, which consists in heating it to 1500 ° C with holding it at the same temperature for 5 minutes [9, 10].
Пример 1Example 1
Нагревают чугун до 1500°С, после пятиминутной выдержки добавляют в расплав 8 мас. % Cr в виде ФХ025 (ГОСТ 4757-91) охлаждают до температуры 1350°С, модифицируют комплексным модификатором ФСМг7 (ТУ 14-5-134-86) и обрабатывают его НЭМИ в течение 5, 10, 15 и 20 мин. После отключения генератора расплав кристаллизуют со скоростью 20…50°С/мин.Cast iron is heated to 1500 ° C, after a five-minute exposure, 8 wt. % Cr in the form of ФХ025 (GOST 4757-91) is cooled to a temperature of 1350 ° С, modified with the FSMg7 complex modifier (TU 14-5-134-86) and treated with NEMI for 5, 10, 15 and 20 minutes. After turning off the generator, the melt crystallizes at a rate of 20 ... 50 ° C / min.
Как видно из фиг. 2, жаростойкость чугуна изменяется от продолжительности обработки расплава НЭМИ по экспоненциальной зависимости с минимумом прироста массы при 20-минутной обработке. Жаростойкость возрастает более чем в 8,0 раз по сравнению с необработанным НЭМИ и модифицированием чугуном.As can be seen from FIG. 2, the heat resistance of cast iron varies with the duration of the processing of the NEMI melt in an exponential manner with a minimum of mass gain during a 20-minute treatment. Heat resistance increases by more than 8.0 times compared with untreated NEMI and cast iron modification.
Пример 2Example 2
Как видно из фиг. 2, износостойкость чугуна изменяется от продолжительности обработки расплава НЭМИ по экстремальной зависимости с максимумом при 15-минутной обработке. Износостойкость возрастает более чем в 1,5 раза по сравнению с необработанным НЭМИ чугуном и модифицированием чугуном.As can be seen from FIG. 2, the wear resistance of cast iron varies with the duration of the processing of the NEMI melt by extreme dependence with a maximum during 15-minute treatment. Wear resistance increases by more than 1.5 times in comparison with untreated NEMI cast iron and modification with cast iron.
В вышеуказанных примерах при оптимальной продолжительности обработки расплава НЭМИ наблюдаются максимумы износостойкости и жаростойкости чугуна.In the above examples, with the optimal duration of the processing of the NEMI melt, the maximum wear resistance and heat resistance of cast iron are observed.
Таким образом, добавление 8 мас. % Cr в виде феррохрома марки ФХ025 (ГОСТ 4757-91) и затем охлаждение и электромагнитная обработка наносекундными электромагнитными импульсами в течение 15…20 минут с последующим введением кремнийсодержащего магниевого комплексного модификатора ФСМг7 (ТУ 14-5-134-86) в количестве 0,25 мас. % приводит к повышению абразивной стойкости и жаростойкости чугуна.Thus, the addition of 8 wt. % Cr in the form of ferrochrome grade ФХ025 (GOST 4757-91) and then cooling and electromagnetic treatment with nanosecond electromagnetic pulses for 15 ... 20 minutes, followed by the introduction of silicon-containing magnesium complex modifier FSMg7 (TU 14-5-134-86) in an amount of 0, 25 wt. % leads to increased abrasion resistance and heat resistance of cast iron.
Источники информацииInformation sources
1. Справочник «Чугун». Под редакцией А.Д. Шермана и А.Н. Жукова. - М.: Металлургия, 1991, с. 92.1. Reference "Cast Iron". Edited by A.D. Sherman and A.N. Zhukov. - M.: Metallurgy, 1991, p. 92.
2. Справочник по чугунному литью. Изд-е 3-е, переработанное и дополненное. Под редакцией Н.Г. Гиршовича. - Л.: Машиностроение, 1978, с. 59-60.2. Guide to iron casting. 3rd edition, revised and supplemented. Edited by N.G. Girshovich. - L .: Engineering, 1978, p. 59-60.
3. М.В. Мальцев. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов. 2-е издание, переработанное и дополненное. - М.: Металлургия, 1970, с. 129-130.3. M.V. Maltsev. Metallography of industrial non-ferrous metals and alloys. 2nd edition, revised and supplemented. - M.: Metallurgy, 1970, p. 129-130.
4. Муравьев В.И., Якимов В.И., Ри Хосен и др. Изготовление литых заготовок в авиастроении. - Владивосток: Дальнаука, 2003, 611 с.4. Muravyov V.I., Yakimov V.I., Ri Hosen and others. Production of cast billets in aircraft industry. - Vladivostok: Dalnauka, 2003, 611 p.
5. Патент РФ на изобретение №2354496, B22D 27/20, опубл. 10.05.2009, Бюл. №13.5. RF patent for the invention No. 2354496, B22D 27/20, publ. 05/10/2009, bull. No. 13.
6. Патент РФ 2287605 С1. Способ обработки расплава меди и ее сплавов наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) для повышения их теплопроводности. 21.03.2005 Авторы: Ри Э.Х., Ри Хосен, Белых В.В.6. RF patent 2287605 C1. A method of processing a melt of copper and its alloys by nanosecond electromagnetic pulses (NEMI) to increase their thermal conductivity. 03.21.2005 Authors: Ri E.Kh., Ri Hosen, Belykh VV
7. Уэнланд У. Термические методы анализа / У. Уэнланд. - М.: Мир, 1978. - 526 с.7. Wenland W. Thermal methods of analysis / W. Wenland. - M .: Mir, 1978.- 526 p.
8. ГОСТ 23.209-79. Метод испытания материалов на износостойкость о нежестко закрепленные абразивные частицы. - М.: Изд-во стандартов, 1980. - 6 с.8. GOST 23.209-79. Method for testing materials for wear resistance against loosely fixed abrasive particles. - M .: Publishing house of standards, 1980. - 6 p.
9. Ри Хосен, Худокормов Д.Н., Тазиков Э.Б. Выбор температурных режимов обработки расплавов чугуна на основе анализа структурно-чувствительных свойств. Литейное производство. 1982 г., №5.9. Ri Hosen, Khudokormov D.N., Tazikov E.B. The choice of temperature conditions for the treatment of cast iron melts based on the analysis of structurally sensitive properties. Foundry. 1982, No. 5.
10. Авт. св. СССР 954425 от 21.05.1980 г. Способ легирования чугуна. Ри Хосен, Клочнев Н.И., Тейх В.А. и др.10. Auth. St. USSR 954425 from 05/21/1980, the Method of alloying cast iron. Ri Hosen, Klochnev N.I., Teikh V.A. and etc.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016108371A RU2623390C1 (en) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Cast-iron melt processing method by nanosecond electromagnetic impulses (nemi) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016108371A RU2623390C1 (en) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Cast-iron melt processing method by nanosecond electromagnetic impulses (nemi) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2623390C1 true RU2623390C1 (en) | 2017-06-27 |
Family
ID=59241522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016108371A RU2623390C1 (en) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Cast-iron melt processing method by nanosecond electromagnetic impulses (nemi) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2623390C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994018549A1 (en) * | 1993-02-03 | 1994-08-18 | Mefos, Stiftelsen För Metallurgisk Forskning | A method for simultaneously measuring the positions of more than one surface in metallurgic processes |
RU2287605C1 (en) * | 2005-03-21 | 2006-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Melt copper and its alloys treatment process with use of nanosecond electromagnetic pulses for increasing heat conductance of melt |
RU2354496C2 (en) * | 2007-06-27 | 2009-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Method of grey cast iron treatment by nano-second electro-magnetic pulses (nemp) for improving heat conductivity, corrosion stability and heat resistance |
-
2016
- 2016-03-09 RU RU2016108371A patent/RU2623390C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994018549A1 (en) * | 1993-02-03 | 1994-08-18 | Mefos, Stiftelsen För Metallurgisk Forskning | A method for simultaneously measuring the positions of more than one surface in metallurgic processes |
RU2287605C1 (en) * | 2005-03-21 | 2006-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Melt copper and its alloys treatment process with use of nanosecond electromagnetic pulses for increasing heat conductance of melt |
RU2354496C2 (en) * | 2007-06-27 | 2009-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Method of grey cast iron treatment by nano-second electro-magnetic pulses (nemp) for improving heat conductivity, corrosion stability and heat resistance |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bolzoni et al. | Grain refinement of Al–Si alloys by Nb–B inoculation. Part II: application to commercial alloys | |
Lei et al. | Structural refinement and nanomechanical response of laser remelted Al-Al2Cu lamellar eutectic | |
Gopi et al. | Measurement of hardness, wear rate and coefficient of friction of surface refined Al-Cu alloy | |
Timoshkin et al. | Influence of treatment of melts by electromagnetic acoustic fields on the structure and properties of alloys of the Al–Si system | |
Esgandari et al. | Effect of Mg and semi solid processing on microstructure and impression creep properties of A356 alloy | |
Deev et al. | Grain refinement of casting aluminum alloys of the Al–Mg–Si system by processing the liquid phase using nanosecond electromagnetic pulses | |
Alonso et al. | Gray cast iron with high austenite-to-eutectic ratio part I-calculation and experimental evaluation of the fraction of primary austenite in cast iron | |
RU2623390C1 (en) | Cast-iron melt processing method by nanosecond electromagnetic impulses (nemi) | |
Jia'an et al. | Microstructures and microsegregation of directionally solidified Mg-1.5 Gd magnesium alloy with different growth rates | |
Djurdjevic | Application of thermal analysis in ferrous and nonferrous foundries | |
Pezda et al. | Effect of T6 heat treatment parameters on technological quality of the AlSi7Mg alloy | |
Kumar et al. | Effect of mould vibration on microstructure and mechanical properties of casting during solidification | |
Szajnar et al. | Influence of selected parameters of continuous casting in the electromagnetic field on the distribution of graphite and properties of grey cast iron | |
RU2354496C2 (en) | Method of grey cast iron treatment by nano-second electro-magnetic pulses (nemp) for improving heat conductivity, corrosion stability and heat resistance | |
Jowsa et al. | Physical and numerical investigations of mould flux entrainment into Liquid Steel | |
Stock et al. | Cooling rate effects on the as-cast titanium nitride precipitation size distribution in a low-carbon steel | |
Michelic et al. | Experimental study on the formation of non-metallic inclusions acting as nuclei for acicular ferrite in HSLA steels through specific deoxidation practice and defined cooling conditions | |
RU2347643C1 (en) | Method of treatment of liquid aluminium and silumin with nano-second electro-magnetic impulses (nemi) to upgrade their thermo-conductivity | |
Petrovič et al. | Fine-structured Morphology of Silicon Steel Sheet after Laser Surface Alloying of Sb Powder | |
Lipiński | Analysis of Mechanical Properties of AlSi9Mg Alloy with Al, Ti and B Additions | |
Manikandan et al. | Laves phase in alloy 718 fusion zone | |
Chernikov et al. | Changing of mechanical and technological properties of cast metal as a result of pulse-magnetic processing of melts | |
Krumsky Valeriy et al. | Pulse electromagnetic effect on metal melts | |
Zeng et al. | Grain refinement and delta ferrite reduction of high Cr steel ingots by thermal control | |
Odanović et al. | Some applications of the image analysis in the metal material science |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180310 |