(П(P
сwith
99
о эо :п 1 1 Изобретение относитс к литейному производству, преимущественно к составам дл обработки чугуна, и может быть использовано дл улучшени качества литого материала при производ стве изделий методом непрерывного лить . Известно использование дл обработки чугуна комплексной добавки, содержащей модифицирукшще и легирующие элементы, такие как алкминий, кальций t РЗМ, сурьма l. Однако известна добавка не обес печивает получени в поверхностньк зонах непрерьгонолитых заготовок требуемой формы и размеров графитовых включений, что вызывает повышенный припуск на механическую обработку. Наиболее близким к изобретению по составу, технической сущности и достигаемому эффекту вл етс модификатор 2 следующего состава, мае. %: церий 2-5; алюминий 20-30; кремний 30-35; сурьма 6-10; барий и железо остальное. Известный модификатор обладает достаточным эффектом дл стабилизации перлитной составл ющей металлической матрицы и увеличени в ней количества перлита при его расходе 0,8-1,0% от веса жидкого чугуна. Пр этом при значительном вли нии йзвес ного модификатора на структуру мета лической матрицы не наблюдаетс заметного вли ни его на форму и размер графитовых включений. Это св за но с теплофизическими особенност ми процесса непрерывного лить . В поверхностных сло х непрерывнолитой з готовки на глубине 4-6 мм п0 всему периметру от поверхности, контактирующей с охлаждаемой графитовой вставкой кристаллизатора, превалиру ет зона междендритного и междендрит но-точечного графи.та с размерами 15-30 мкм. Дл изделий (например, накладных направл ющих металлорежущих станков, изготавливаемых методо непрерывного лить , и других деталей ответственного назначени ), работающих в услови х трени скольже ни , така форма графита поверхност ной зоны вл етс дефектной, так ка снижает их износостойкость. Эту зону назначают как припуск на механическую обработку. Кроме того, обработка чугуна известным модификаторо не обеспечивает сохранени эффекта 51 модифицировани более 15 мин, в то врем как при установившемс производственном цикле на лини х непрерывной разливки чугуна интервал между последующими заливами расплава в металлоприемник производитс через 2025 мин. Целью изобретени вл етс уменьшение зоны междендритного графита в поверхностных сло х по периметру заготовок и продление времени действи эффекта модифицировани . Поставленна цель достигаетс тем, что в смесь дл обработки чугуна , включающую сурьму и алюминий, дополнительно введен порошок графита при следующем соотношении компонентов , мае. %: Сурьма10-40 Порошок графита 10-40 Алюминий Остальное Положительное действие предлагаемой механической смеси на уменьшение зоны междендритного графита в поверхностных сло х непрерывнолитных чугунных заготовок про вл етс при. расходе смеси в количестве 0,2-0,4% от массы обрабатываемого чугуна. Порошок графита вл етс модифицирующей добавкой, эффект модифицировани которой сохран етс на прот жении 20-25 мин при 1300-1400 с, в то врем как эффективность действи кремни и бари сохран етс в течение 10-15 мин после ввода модификатора . Порошок графита фракции 0,2-1,0 мм, введенный в расплав в количестве 10-40% от веса смеси, раствор сь в чугуне, образует включени графита в поверхностных сло х непрерывнолитых заготовок размерами 100130 мкм. Такие включени графита обеспечивают длительное по действию зародьш1еобразование в процессе кристаллизации чугуна, благодар чему зона междендритного графита в поверхностных сло х по периметру заготовки уменьшаетс до 2-2,5 мм, что способствует ограничению припусков на механическую обработку в этих пределах . Ввод более 40% порошка графита в смеси приводит к формированию крупньк включений графита в чугуне, существенно снижающих прочностные характеристики непрерывнолитных заготовок . Ввод менее 10% порошка в смеси не обеспечивает стабильного действи смеси в результате растворени графита, когда зародышеобразующий эффект включений графита исче зает, и эффективность модифицировани определ етс лишь действием алюмини . Использование фракции порошка графита менее 0,2 мм затруднено, так как под действием восход щих потоков теплового воздуха такую фракцию выдувает из смеси и ввод ее в металл крайне затруднен, кроме того ухудшаютс экологические услови в литей ном цехе. При высокой степени окисленности металла действие порошка графита как модификатора незначительно, так как кислород, адсорбиру сь на его поверхности, преп тствует растворению , затрудн ет зародьшеобразующее действие графита. Дл устранени этого в составе смеси присутствует алюминий, раскисл ющий металл как при низких, так и при высоких температурах i Использование алюмини (20-80%) как основы смеси дл обработки чугуна обеспечивает стабильное действие порошка графита как модификатора. Менее 20% алюмини в составе смеси использовать нецелесообразно, так как при высокой степени окисленности металла действие порошка графи та как модификатора нестабильно. ролее 80% алюмини использовать не следует,поскольку 80% М обеспечи вает стабильность действи порошка графита при любой степени окисленнос ти чугуна. Присутствие сурьмы в смеси в указанных пределах обеспечивает получение перлитной структуры в заготовках (перлита на менее 95% на удалении 22 ,5 мм от поверхности заготовки). При содержании сурьмы менее 10% коли чество перлита уменьшаетс , а превышение ее количества более 40% приводит к повышению твердости чугуна выше 240НВ, что затрудн ет механическу обработку заготовок. Проверку эффективности модифицирующего действи смеси дл обработки чугуна проводили в услови х опытного производства на базовом чугуне с,п дующего состава, мас.%: углерод 3,5; кремний 2,2; 1дарганец 0,6; фосфор 0,04 и сера 0,03. Составы используемых присадок приведены в табл. 1. Исходный чугун плавили в индукционной печи МТП-102. Температура чугуна при обработке находилась в пределах 1380-1420 С. Обработку чугуна проводили путем погружени смеси на дно ковша перед выпуском металла из печи. Количество вводимой смеси составл ло 0,3% от веса жидкого чугуна . После заполнени ковша металлом очищали шлак и переливали расплав в металлическую изложницу дл отливки заготовок. Дл исследовани структур модифицированных чугунов известным и предлагаемым составами модификаторов вырезали темплеты из литых заготовок через каждые 5 мин после заполнени изложницы расплавом. Результаты проведенных экспериментов представлены в табл . 2. Из данных табл. 2 видно, что у чугунов, обработанных механической смесью, содержащей 10-40% сурьмы, 10-40% порошка графита и алюминий .остальное, наблюдаетс уменьшение зоны междендритного графита с 5 до 22 ,5 мм, а эффект модифицировани сохран етс до 25 мин, в то врем как у чугунов, обработанных известным модификатором, эффект модифицировани сохран етс 15 мин. Ожадаемый экономический эффект от использовани изобретени составл ет 9-10 руб. при производстве 1 т чугунных заготовок за счет уменьшени зоны междендритного графита в 2-, 2,5 раза и увеличени времени действи эффекта модифицировани в 1,4 раза .eo: n 1 1 The invention relates to foundry, primarily to cast iron processing compositions, and can be used to improve the quality of cast material in the manufacture of products using the method of continuous casting. It is known to use for the treatment of cast iron a complex additive containing modifying agent and alloying elements, such as alkyme, calcium t REM, antimony l. However, the known additive does not provide for the production in surface zones of non-linearly cast pieces of the required shape and size of graphite inclusions, which causes an increased allowance for machining. The closest to the invention in composition, technical essence and the effect achieved is modifier 2 of the following composition, May. %: cerium 2-5; aluminum 20-30; silicon 30-35; antimony 6-10; barium and iron else. The known modifier has a sufficient effect to stabilize the pearlite component of the metal matrix and to increase the amount of perlite in it at its consumption of 0.8-1.0% by weight of the liquid iron. At the same time, with a significant effect of the gravity modifier on the structure of the metal matrix, it is not observed to noticeably affect the shape and size of graphite inclusions. This is due to the thermophysical features of the continuous casting process. In the surface layers of continuous casting at a depth of 4-6 mm n0, the entire interdendritic and interdendritic-point graphite with sizes 15–30 µm prevails from the entire perimeter from the surface in contact with the cooled graphite insert of the mold. For products (e.g., overhead guide metal cutting machines manufactured by continuous casting methods and other parts of a responsible purpose) operating under conditions of friction rubbing, such a graphite form of the surface zone is defective, as well as reduces their wear resistance. This zone is designated as an allowance for machining. In addition, the processing of the cast iron with the known modifier does not ensure the preservation of the effect 51 of modifying for more than 15 minutes, while at the steady state production cycle on the lines for the continuous casting of cast iron, the interval between the subsequent melt inlets in the metal receiver is made after 2025 minutes. The aim of the invention is to reduce the interdendritic graphite zone in the surface layers along the perimeter of the blanks and to extend the duration of the effect of the modification. This goal is achieved by the fact that graphite powder is additionally added to the mixture for the treatment of cast iron, including antimony and aluminum, in the following ratio of components, May. %: Antimony 10-40 Graphite powder 10-40 Aluminum Else The positive effect of the proposed mechanical mixture on reducing the area of interdendritic graphite in the surface layers of continuous cast iron billets occurs when. the mixture consumption in the amount of 0.2-0.4% by weight of the processed iron. The graphite powder is a modifying additive, the modification effect of which is maintained for 20-25 minutes at 1300-1400 s, while the efficiency of silicon and barium is maintained for 10-15 minutes after the modifier has been introduced. The graphite powder of the 0.2-1.0 mm fraction, introduced into the melt in an amount of 10-40% by weight of the mixture, is dissolved in the iron, forming inclusions of graphite in the surface layers of continuously cast billets with dimensions of 100-130 microns. Such inclusions of graphite provide long-lasting embryo formation in the process of solidification of cast iron, so that the area of interdendritic graphite in the surface layers along the perimeter of the workpiece is reduced to 2-2.5 mm, which contributes to the limitation of allowances for machining within these limits. Entering more than 40% of graphite powder in the mixture leads to the formation of large inclusions of graphite in cast iron, which significantly reduce the strength characteristics of continuous-cast billets. Entering less than 10% of the powder in the mixture does not provide a stable effect of the mixture as a result of the dissolution of graphite, when the nucleating effect of the inclusions of graphite disappears, and the effectiveness of the modification is determined only by the action of aluminum. The use of a fraction of graphite powder less than 0.2 mm is difficult, since under the action of upward thermal air flows such fraction is blown out of the mixture and introduced into the metal is extremely difficult, moreover, the environmental conditions in the foundry are deteriorating. With a high degree of oxidation of the metal, the action of graphite powder as a modifier is insignificant, since oxygen, adsorbed on its surface, interferes with the dissolution and hinders the nucleating effect of graphite. To eliminate this, aluminum is present in the mixture, deoxidizing the metal at both low and high temperatures. Using aluminum (20-80%) as the basis of the mixture for treating cast iron ensures the stable action of graphite powder as a modifier. Less than 20% of aluminum in the mixture is impractical to use, since with a high degree of oxidation of the metal, the action of the graph powder as a modifier is unstable. More than 80% of aluminum should not be used, since 80% M ensures the stability of the action of graphite powder at any degree of oxidation of cast iron. The presence of antimony in the mixture within the specified limits ensures the obtaining of pearlite structure in the blanks (perlite at less than 95% at a distance of 22, 5 mm from the surface of the workpiece). When the content of antimony is less than 10%, the amount of perlite decreases, and the excess of its amount more than 40% leads to an increase in the hardness of cast iron above 240 HB, which complicates the mechanical processing of the workpieces. The effectiveness of the modifying effect of the mixture for treating pig iron was tested under conditions of pilot production on base iron with other composition, wt%: carbon 3.5; silicon 2.2; 1 manganese 0.6; phosphorus 0.04 and sulfur 0.03. The compositions used additives are given in table. 1. The original cast iron was smelted in an MTP-102 induction furnace. The temperature of the cast iron during processing was in the range of 1380-1420 ° C. The cast iron was treated by immersing the mixture on the bottom of the ladle before the metal was released from the furnace. The amount of injected mixture was 0.3% by weight of molten iron. After the ladle was filled with metal, the slag was cleaned and the melt was poured into a metal mold for casting blanks. To study the structures of modified cast irons with known and proposed modifier compositions, template templates were cut out of cast billets every 5 minutes after the mold was filled with melt. The results of the experiments are presented in table. 2. From the data table. 2, it can be seen that in cast irons treated with a mechanical mixture containing 10–40% antimony, 10–40% graphite powder and aluminum. The rest, a decrease in the area of interdendritic graphite from 5 to 22.5 mm is observed, and the effect of modification is maintained to 25 minutes while in cast irons treated with a known modifier, the effect of the modification is maintained for 15 minutes. The expected economic effect from the use of the invention is 9-10 rubles. in the production of 1 ton of pig iron blanks by reducing the area of interdendritic graphite by 2, 2.5 times and increasing the time of the effect of the modification by 1.4 times.