SU1406200A1 - Модифицирующа смесь дл получени высокопрочного чугуна - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при производстве отливок из высокопрочного чугуна..Цель изобретени  - умень шение затрат на модифицирование, по- вьшение механических свойств чугуна и снижение его склонности к отбелу,. Нова  модифицирующа  смесь содержит, мас.%: обогащенный шлак производства первичного магни  15-40, отходы производства карборунда 60-85. Применение в предложенной смеси, : в качестве магний- и кремнийсодержащих веществ обогащенного шлака и отходов производ- ;ства карборунда позволило уменьшить Jзатраты на модифицирование чугуна в 1,02-1,5 раза, а такж е повысить предел прочности в 1,09-1,19 раза, относительное удлинение в 1,9-4,09 раза , снизить склонность чугуна к отбе- лу в 1,7-3 раза, 2 табл. (Л

Description

1

Изобретение относитс  к металлУр- гии, в частности к разработке составов модифицирующих смесей дл  получени  высокопрочного чугуна.

Цель нзЬбретени  - уменьшение затрат на модифицирование, повышение мханических свойств чугуна и снижение его склонности к отбелу.

Магниевый шлак (шлам) представл - ет собой шлакометаллическую фазу - отходы производства первичного магни . Основными компонентами этих отходов  вл ютс  хлориды щелочных и ще лочно-земельных металлов, оксид магни  и металлический магний, р-аспре- деленный в массе хлоридов в виде корольков различной крупности. Кроме того, в шлаке присутствуют в небольших количествах хлориды кальци  и бари , фторид кальци , окись кальци , алюминий. Химический состав шлака непосто нен , компоненты распределены в массе шпама неравномерно. Неравномерное распределение магни  в шпаме усложн ет его использование дл  получени  высокопрочного чугуна. Необходимое усреднение состава шлака, позвол ющее увеличить содержание активного магни , достигаетс  обогащен ем металлургических отходов путем дроблени  и отсева солевой и оксидной составл юш 1Х на грохоте. После обогащени  магниевьй шлам имеет следующее содержание компонентов, мае

55-85 0,2-25 3-jO 0,4-5 0,05-3

Остальное качестве магМагний активный

Окись магни 

Фторичный кальций

Окись кальци 

Алюминий

Хлориды щелочных

и щелочно-земельных

металлов

При использовании в нийсодержащего реагента обогащенного магниевого шлама достигаетс  утилизаци  отходов производства первичного магни . Наличие в составе магниевого шлама галоидов магни  и щелочны металлов (Са,К). способствует снижению отбела модифицированного чугуна, вызыва  образование мелкодисперсного графита и предотвраща  коагул цию и флотацию последнего. Галоиды способствуют наиболее полному смепгаванию компонентов композиции, создают при модифицировании р азвитую поверхность контакта присадки с расплавом, исключают возгонку и окисление магни 

(5

; 5 ,,,

0

кислородом воздуха и тем самым обеспечивают стабильность результатов модифицировани . Кроме того, хлориды рафинируют металл от неметаллических включений, что повышает прочность и пластичность чугуна в литом состо нии .

Алюминий, присутству  в обогащенном магниевом шламе в количествах, 0,05-3% по массе раскисл ет чугун, повьша  его поверхностное нат жение. Учитьша  малое содержание кислорода, растворенного в чугуне, и восстановительную атмосферу в ковше, остаточный алюминий про вл ет адгезионно- активные свойства, снижа  межфазное нат жение расплава. При избытке углерода при температуре модифицировани  образуютс  оксикарбиды алюмини  А1404С5 которые служат центрами кристаллизации графита, снижа  твердость чугуна и способству  предотвращению по влени  отбела,

СаО и CaF  вл ютс  посто нно при

сутствующими компонентами магниевого шпама. При вводе шлама в жидкий чугун они не ухудшают качество металла и способствуют повышению механических свойств. Явл  сь сильной восстановительной -смесью, СаО и CaF снижают степень окисленности металла и ускор ют переход кремни  и углерода в металл. Кроме того, оксиды и фтори- дЫ кальци  снижают в зкость шлаков, образующихс  при модифицировании. Активный шпак предохран ет расплав от кислорода атмосферы в процессе разливки , что позвол ет исключить попадание окисных плен в тело отливки.. Нижний предел содержани  обогащенного магниевого шлама в составе модифицирующей композиции (15 мас.%) обусловлен достижением сфероидиза- ции графита не менее 90% при расходе смеси 1,5% от веса расплава при содержании магни  активного в шламе 85 мас.%.

Верхний предел (40 мас.%) магниевого шлама определен такими же требовани ми при содержании магни  ак- тивного в шламе 55 мас.%.

Дл  подавлени  образовани  струк- турно-свободных карбидов, повышени  прочностных свойств отливок в композиции дл  модифицировани  используютс  отходы производства карборунда в виде шлама. Отходы производства

карборунда содержат компоненты в следунлцем соотношении, мас.%:

Карбид кремни .80-85

Окись алюмини 8-15

Окись железа1-3

Углерод2-3

Двуокись кремни  1-2 КремнийДо 1

Использование отходов проиэводст

ва карборунда в составе композиции позвол ет утилизировать отходы производства абразивов. Применение карбида кремни  вместо ферросилици  уве- личивaet коэффициент усвоени  угле- рода за счет высокой раскислительной способности Sic. Наличие СаО и вносимых магниевым, шламом, максимально увеличивает степень усвоени  углерода. Коэффициент усвоени  угле- рода из карбида кремни  составл ет 0,65-0,70. Коэффициент усвоени  кремни  составл ет 0,30-0,35 и ниже, чем при использовании ферросилици . Это исключает при модифицировании возмож- ность повьшени  твердости при отсутствии отбела и снижение прочностных свойств отливок, так как восстановленный кремний вьтолн ет функции гра- фитизатора, а не легирующего элемен- та.

Верхний предел содержани  отходов карборунда в модифицирующей композиции (85 мас.%) ограничен ухудшением механических свойств чугуна, что св зано с повышением степени графитиза- ции сплава, нижний предел (60 мас.%) обусловлен полным сн тием отбела в отливках.

Пример. При проведении сравнительных испытаний известной смеси и предлагаемой композиции определ ли глубину отбела образцов, их механические характеристики и степень сфе- роидизации графита.

Чугун, содержащий, %: С 3,1; S 1,9; Мп 0,5, выплавл ли в индукционной тигельной печи ЛПЗ-67 с кислой футеровкой.

При изготовлении известной и предлагаемой смеси примен лись следующие компоненты: магний гранулированный МгП1, ТУ48-10-51-78; ферросилиций ФС75, ГОСТ 415-75; шлам производства карборунда; обогащенный магниевый шла Березниковского титаномагниевого ком- бината.

Технологи  изготовлени  смесей заключаетс  во взвешивании и переме-

0

г n 5

0 5

0

5

шивании компонентов. Перед перемешиванием шламы карборунда и магни  просушивали в сушиле при 300 С до остаточной влажности 0,12%. Навеску сме- севого модификатора укладывали на дно ковша (предварительно прогретого) и сверху пригружали стальной обрезью.

Дл  определени  механических характеристик чугуна после модифицировани  заливалась клиновидна  проба, из которой изготавливались образцы дл  испытаний на разрыв и исследование микроструктуры чугуна. Глубину отбела оценивали по излому клиновидных проб, структуру и форму графита оценивали согласно ГОСТ-3443-77.

Опытные плавки по предлагаемому варианту осуществл ли на верхнем, среднем и нижнем, а также ниже нижнего и выше верхнего пределов содержани  компонентов модифицирующей композиции . Содержание компонентов маг- нийсодержащего реагента и кремнийсо- держащего компонента при этом находились на среднем уровне.

Результаты проведенных плавок- с использованием известной и предлагаемой модифицирующих добавок представлены в табл. 1 и 2. .

Применение предложенной модифицирующей композиции позвол ет снизить глубину в 1,7-3 раза, повысить предел прочности в I,09-1,19 раза, относительное удлинение в 1,9-4,09 раза и снизить .затраты на модифицирование в 1,02-1,5 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Модифицирующа  смесь дл  получб- ни  высокопрочного чугуна, содержа - ща  кремнийсодержащие и магнийсодер- жащие вещества, отличающа с  тем, что, с целью уменьшени  затрат на модифицирование повышени  механических свойств чугуна и снижени  его склонности к отбелу, в качестве магнийсодержащего вещества она содержит обогащенньй шлак производства первичного магни , а в качестве кремнийсодержащего вещества содержит отходы производства карборунда при следующем соотношении компо- нентов, мас.%:

   Обогащенный шлак производства первичного магни  15-40 Отходы производства карборунда60-35