SU1275056A1 - Модифицирующа присадка дл чугуна - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к литейному производству, а именно к составам модифицирующих присадок дл  высокоуглеродистых сплавов железа, выплавленных в вагранках. Цель изобретени  - повьппение скорости растворени  модификатора, снижение температуры плавлени  и уменьшение склонности чугуна и отбелу. Нова  модифицирую-: ща  присадка содержит, мас.%: кремний 15-20; марганец 0,5-3,0; редкоземельные металлы 5-10; алюминий 4060; кальций 0,3-1,5; магний 0,7-1,4, S железо - остальное. Поставленна  сл цель достигаетс  путем изменени  количественного соотношени  компонентов. 1 табл. :п

Description

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

.«SU 1275056 А1 (51) 4 С 22 С 35/00'_______________________________

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3823663/22-02 (22) 14.12.84 (46) 07.12.86. Бюл. № 45 (71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) Е.И.Шитов, Г.П.Усенко, С.К.Лившиц, Л.Л.Счисленок и С.Н.Леках (53)669.13-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1014953, кл. С 22 С 35/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР №834194, кН. С 22 С 35/00, 1979.

(54) МОДИФИЦИРУЮЩАЯ ПРИСАДКА ДЛЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам модифицирующих присадок для высокоуглеродистых сплавов железа, выплавленных в вагранках. Цель изобретения - повышение скорости растворения модификатора, снижение температуры плавления и уменьшение склонности чугуна и отбелу. Новая модифицирую-; щая присадка содержит, мас.Х: кремний 15-20; марганец 0,5-3,0; редкоземельные металлы 5-10; алюминий 4060; кальций 0,3-1,5; магний 0,7-1,4, железо - остальное. Поставленная цель достигается путем изменения количественного соотношения компонентов.

табл.

SU ,.,,1275056 А1

Изобретение относйтся к литейному производству, а именно к составам модифицирующих присадок для высокоуглеродистых сплавов железа, выплавленных в вагранках, и может быть исполь- 5 зовано в массовом производстве для изготовления тонкостенных отливок, получаемых литьем в постоянные формы.

Цель изобретения - повышение скорости' растворения модифицирующей при- Ю садки,, снижение температуры плавления и уменьшение склонности чугуна к отбелу.

Пример. Технология получения модифицирующей присадки включает рас- ^,5 плавление в индукционной печи алюминия и ввод в расплав.лигатур типа ЖКМК6 и ФСЗОРЗМ. Процент усвоения компонентов при плавке составляет 85 95 мас.%. ³

Для проведения сравнительных испытаний известного и предлагаемого модификаторов выплавляют чугун и исследуют его химический состав, мас.%: углерод 3,4; кремний 1,9; марганец ² 0,6; хром 0,08; фосфор 0,12; сера 0,09. Технология модифицирования включает расплавление чугуна в индукционной печи, выдержку до 1300 С, ввод модифицирующей присадки в ковш в количестве 0,2% от массы расплава и заливку образцов.

Пределы содержания компонентов модифицирующей присадки выбираются исходя из требований, сформулированных в цели изобретения.

РЗМ цериевой группы оказывают большое влияние на формирование структуры и свойств чугуна. Уменьшая переохлаждение жидкого расплава значительно измельчаются дендриты первичного аустенита, в период эвтектической кристаллизации при изменении переохлаждения эвтектики за счет образования группировок, являющихся центрами кристаллизации графита, резко увеличивается количество эвтектических зерен. Особенно сильно характер данного графитизирующего явления проявляется при комплексном вводе в расплав РЗМ, кальция и магния за счет образования эффективной с точки зрения каталитической активности взвеси тугоплавких комплексных соединений. Минимальное содержание РЗМ (5 мас.%) является необходимым для достижения определенной величины модифицирующего действия и максимального эффекта снятия отбела при затвердевании чугуна в металлической форме. Максимальное содержание (10 мас.%)’РЗМ выбрано исходя из отсутствия последующего положительного эффекта.

Кальций обладает большим химическим сродством к сере и кислороду, связывает их в устойчивые соединения . Нижний предел по содержанию кальция 0,3 мас.% обеспечивает достаточный уровень рафинирования сплава при минимальном его расходе. Верхний уровень (1,5 мас.%) Са должен гарантировать хорошую растворимость лигатуры в чугуне. При содержании кальция более 1,5 мас.% появляется эффект шлакования модификатора и значительного ухудшения процесса его растворения.

Магний действует аналогично кальцию в плане измельчения первичной структуры чугуна. Магний существенно повышает эффективность действия РЗМ и кальция. Пластины графита становятся короче, толщина их увеличивается. Пределы содержания выбраны экспериментально с помощью математического метода планирования эксперимента. Нижний предел (0,7 мас.%) выбран ис~ 30 ходя из эффективности графитизирующего воздействия, верхний (1,4 мас.%)ввиду дальнейшего незначительного усиления эффекта.

Марганец в количествах 0,5 35 3,0 мас.% является сопутствующим железу. Увеличение марганца в сплаве свыше 3 мас.% повышает температуру плавления модификатора.

Кремний в модификаторе находится 40 в пределах 15-20 мас.% и обеспечивает оптимальную графитизирующую обработку расплава и его удовлетворительную растворимость. При увеличении содержания кремния более 20 мас.% 45 в структуре чугуна появляются включения ферита.

Алюминий в пределах 40-60 мас.% является металлической основой мо50 дификатора, которая характеризует температуру его плавления, усвоение расплавом. Как элемент, вводимый в чугун, оказывает положительное влияние на степень раскисления чугуна и снятие отбела. Приготовление сплава на основе алюминия позволяет снизить температуру плавления модификатора на 230-400°C.

Железо является сопутствующим элементом, попадающим в состав лигатуры с составляющими компонентами.

Таким образом, компоненты модификатора, активно взаимодействуя с жид- 5 ким расплавом, оказывают эффективное рафинирующее действие, способствуют протеканию процесса эвтектической кристаллизации по стабильной диаграмме, ликвидирует отбел в отливках, получаемых литьем в кокиль и в целом модификатор хорошо растворяется в жидком металле, имеет высокий коэффициент усвоения составляющих компонентов и способствует сохране- ’5 нию модифицирующего действия чугуна в течение продолжительного времени.

Склонность сплава к отбелу исследуют на клиновой-пробе, установленной на холодную стальную плиту. Сое- 2° тавы известного и предлагаемого модификаторов, содержащие составляющие компоненты на различных уровнях, и результаты исследования их влияния на свойства представлены в таблице.

Из таблицы видно,.что модифицированный чугун присадкой предлагаемого состава более технологичен в условиях получения и заливки металла с низкой температурой в металли- 30 ческие формы. Время действия модификатора на расплав увеличивается примерно в 2-2,5 раза. Растворение известного и предлагаемого модификаторов в чугуне оценивают по следующей методике. Для этого изготавливают цилиндрические образцы диаметром 30 и высотой 40 мм. Образцы опускают в расплав и выдерживают различное время, фиксируя полное время растворения. Модификатор предлагаемого состава растворяется примерно в 5-10 раз быстрее известного.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к литейному производству, а именно к составам модифицирующих присадок дл  высокоуглеродистых сплавов железа, выплавленных в вагранках, и может быть использовано в массовом производстве дл  из готовлени  тонкостенных отливок, получаемых литьем в посто нные формы. Цель изобретени  - повышение скорости растворени  модифицируюшей при садки снижение температуры плавлени  и уменьшение склонности чугуна к отбелу . Пример. Технологи  получени  модифицирующей присадки включает расплавление в индукционной печи алюмини  и ввод в расплав.лигатур типа ЖКМК6 и ФСЗОРЗМ. Процент усвоени  ком понентов при плавке составл ет 85 .95 мас.%. Дл  проведени  сравнительных испытаний известного и предлагаемого модификаторов выплавл ют чугун и исследуют его химический состав, мас.% углерод 3,4; кремний 1,9; марганец 0,6; хром 0,08; фосфор 0,12; сера 0,09. Технологи  модифицировани  вкл чает расплавление чугуна в индукцион ной печи, выдержку до 1300 С, ввод модифицирующей присадки в ковшв количестве 0,2% от массы расплава и за ливку образцов. Пределы содержани  компонентов мо дифицирующей присадки выбираютс  исход  из требований, сформулированньк в цели изобретени , РЗ цериевой группы оказывают большое вли ние на формирование структуры и свойств чугуна. Уменьша  переохлаждение жидкого расплава значительно измельчаютс  дендриты первичного аустенита, в период эвтектической кристаллизации при изменении переохлаждени  эвтектики за счет образовани  группировок, ЯВЛЯЮЩ)г1ХСЯ центрами кристаллизации графита, рез ко увеличиваетс  количество эвтектических зерен. Особенно сильно характер данного графитизирующего  влени  про вл етс  при комплексном вводе в расплав РЗМ, кальци  и магни  за счет образовани  эффективной с точки зрени  каталитической активности взвеси тугоплавких комплексных соединений, Минимальное содержание РЗМ (5 мас.%)  вл етс  необходимым дл  достижени  определенной величины модифицирующего действи  и максимального э4)фекта сн ти  отбела при затвердевании чугуна в металлической форме. Максимальное содержание (10 мас.%)РЗМ выбрано исход  из отсутстви  последующего положительного эффекта. Кальций обладает большим химическим сродством к сере и кислороду, св зывает их в устойчивые соединени  . Нижний предел по содержанию кальци  0,3 мас.% обеспечивает достаточный уровень рафинировани  сплава при минимальном его расходе. Верхний уровень (1,5 мас.%) Са должен гарантировать хорошую растворимость лигатуры в чугуне. При содержании кальци  более 1,5 мас.% по вл етс  эффект -шлаковани  модификатора и значительного ухудшени  процесса его растворени . Магний действует аналогично кальцию в плане измельчени  первичной структуры чугуна.. Магний существенно повьшхает эффективность действи  РЗМ и кальци . Пластины графита станов тс  короче, толщина их увеличиваетс . Пределы содержани  выбраны экспериментально с помощью математического метода планировани  эксперимента. Нижний предел (0,7 мас.%) выбран исход  из эффективности графитизируюЩего воздействи , верхний (1,4 мас.%)ввиду дальнейшего незначительного усилени  эффекта. Марганец в количествах 0,5 3 ,0 мас.%  вл етс  сопутствующим железу . Увеличение марганца в сплаве свыше 3 мас.% повьш1ает температуру плавлени  модификатора. Кремний в модификаторе находитс  в пределах 15-20 мас.% и обеспечивает оптимальную графитизирующую обработку расплава и его удовлетворительную растворимость. При увеличении содержани  кремни  более 20 мас.% в структуре чугуна по вл ютс  включени  ферита. Алюминий в пределах 40-60 мас,7„  вл етс  металлической основой модификатора ., котора  характеризует температуру его плавлени , усвоение расплавом. Как элемент, вводимый в чугун, оказьшает положительное вли ние на степень раскислени  чугуна и сн тие отбела. Приготовление сплава на основе алюмини  позвол ет снизить температуру плавлени  модификатора на 230-400с. 3 Железо  вл етс  сопутствующим эле ментом, попадающим в состав лигатуры с составл ющими компонентами. Таким образом, компоненты модификатора , активно взаимодейству  с жид ким расплавом, оказывают эффективное рафинирующее действие, способствуют протеканию процесса эвтектической кристаллизации по стабильной диаграмме , ликвидирует отбел в отливках , получаемых литьем в кокиль и в целом модификатор хорошо раствор етс  в жидком металле, имеет высокий коэффициент усвоени  составл ющих компонентов и способствует сохранению модифицирующего действи  чугуна в течение продолжительного времени. Склонность сплава к отбёлу исследуют на клиновой-пробе, установленйой на холодную стальную плиту. Составы известного и предлагаемого модификаторов , содержащие составл ющие компоненты на различных уровн х, и результаты исследовани  их вли ни  на свойства представлены в таблице. Из таблицы видно,.что модифицированный чугун присадкой предлагаемого состава более технологичен в услови х получени  и заливки металла с низкой температурой в металлические формы. Врем  действи  модификатора на расплав увеличиваетс  56 4 примерно в 2-2,5 раза. Растворение известного и предлагаемого модификаторов в чугуне оценивают по следующей методике. Дл  этого изготавливают цилиндрические образцы диаметром 30 и высотой АО мм. Образцы опускают в расплав и выдерживают различное врем , фиксиру  полное врем  растворени . Модификатор предлагаемого состава раствор етс  примерно в 5-10 раз быстрее известного. Формула изобретени  Модифицирующа  присадка дл  чугуна , содержаща  кремний, марганец, : редкоземельные металлы (РЗМ), алюминий , кальций, магний и железо, отличающа с  тем, что, с целью повьшени  скорости ее растворени , снижени  температуры плавлени  и уменьшени  склонности чугуна к отбелу , она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: . Кремний15-20 Марганец0,5-3,0 РЗМ5-10 Алюминий40-60 Кальций0,3-1,5 Магний0,7-1,4 ЖелезоОстальное

   Известный

   Средний

   29

   Предлагаемый

   Вьше верхнего 20,5 3,5

   3,5 2,0 2,0 2,0 0сталь ное

   АО0,3

   0,7- 500 ,8

   М- 601 ,5

   1.4- 350 ,2

   0,5- 611 ,8

   2,0- Примечание . Величина отбела

   Продолжение таблицы иемодифицированного чугуиа 20 мм.