SU1723172A1

SU1723172A1 - Модификатор дл чугуна

Info

Publication number: SU1723172A1
Application number: SU904826718A
Authority: SU
Inventors: Александр Александрович Суслов; Анатолий Сергеевич Дубровин; Леонид Николаевич Козлов; Ирина Сергеевна Быстрова; Василий Иванович Тимошкин; Игорь Николаевич Малюков; Виктор Егорович Ермаков; Юрий Петрович Никитин
Original assignee: Липецкий Филиал Всесоюзного Проектно-Технологического Института Литейного Производства
Priority date: 1990-05-17
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1992-03-30

Abstract

Изобретение относитс к модификаторам дл производства высокопрочного чугуна , преимущественно при получении отливок методом непрерывного лить . Цель изобретени - повышение длительности модифицирующего эффекта, размерной точности и равномерности свойств чугуна по сечению и по длине непрерывнолитого слитка . Модификатор содержит компоненты, мас.%: 2,5-3,5; кальций 0,1-1,5; алюминий 0,1-3,5; титан 0,1-10,0; редкоземельный металл 6,0-12,0; медь 6,0-30,0; цирконий 0,1- 5,0; кремний 35,0-55,0; железо остальное. 2 табл.

Description

Изобретение относитс к литейному производству, а именно к модификаторам дл производства высокопрочного чугуна, преимущественно при получении отл.ивок методом непрерывного лить .

Известен модификатор, содержащий. мас.%:

Магний6,0-8,0

Кальций3,0-12,0

Барий1,0-12,0

Редкоземельные

металлы1,0-8,0

Медь15.0-30,0

Железо1,0-15,0

Марганец15,0-30,0

Углерод0,5-6,0

КремнийОстальное

Однако указанный модификатор не обладает достаточным графитизирующим потенциалом , а также вследствие чрезмерно высокого содержани щелочноземельных металлов плохо усваиваетс чугуном, что не

сл

с

позвол ет получать высокие физико-механические характеристики металла.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс модификатор, содержащий, мас.%:

Магний

Кальций

Барий

Редкоземельные

металлы

Алюминий

Медь

Титан

Кремний

Железо

0,1-2,0 0,1-4.0 0,1-5,0

0,1-5,0

0,1-4,0

0.1-5,0

0.1-15,0

60,0-78,0

Остальное

ч

N

W

„А

4

ю

Однако известный модификатор не обеспечивает равномерности свойств и размерной точности непрерывнолитого слитка из высокопрочного чугуна, а также вследствие низкого содержани РЗМ не обладает

достаточной устойчивостью и длительностью эффекта модифицировани .

Цель изобретени - повышение размерной точности слитка и равномерности свойств чугуна по сечению и по длине не- прерывнолитого слитка, а также повышение длительности модифицирующего эффекта. Поставленна цель достигаетс оптимизацией содержани элементов в составе модификатора, а также дополнительным введением циркони при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Магний2,5-3,5

Кальций0,1-1,5

Алюминий0,1-3,5

Титан0,1-10,0

Редкоземельные металлы6,0-12,0

Медь6,0-30;0

Цирконий0,1-5,0

Кремний35,0-55,0

ЖелезоОстальное

Обработка чугуна модификатором предлагаемого состава способствует получению высоких и равномерных механических свойств как по сечению, так и по длине не- прерывнолитого слитка, в значительной степени выравниваетс микроструктура как по металлической матрице, так и по графитной составл ющей.

Кроме того, при прот жке слитка, особенно крупногабаритного, из высокопрочного чугуна, как правило, имеетс подутие слитка вследствие прогиба пластичной корочки по периметру сечени слитка во внешнюю сторону под действием металло- статического напора чугуна, наход щегос в металлоприемнике, что приводит к нарушению размерной точное™ слитка и дополнительной механической обработке.

Обработка чугуна цирконийсодержа- щим модификатором предлагаемого состава в значительной степени устран ет указанный дефект.

При содержании циркони менее 0,1% его действи в изложенном направлении не про вл ютс , а при более 5% усиливаетс склонность чугуна к отбелу.

, Медь способствует перлитизации металлической основы чугуна, что повышает его эксплуатационные характеристики, ут жел ет модификатор и снижает температуру его плавлени , что повышает степень усвоени модификатора и способствует снижению пироэффекта.

При менее 6% медь свое вли ние не про вл ет, а добавки свыше 30% меди не выгодны экономически и усложн ют выплавку модификатора.

Основное назначение кальци традици- онно-десульфураци и дегазаци чугуна, снижение его склонности к отбелу, что обеспечивает получение качественных отливок с

высокими рабочими свойствами. При менее 0,1 % указанный элемент воздействи на чугун не оказывает, а при свыше 1,5% снижаетс степень усвоени модификатора в результате ошлаковани его частиц при мо0 дифицировании.

Магний и редкоземельные металлы (РЗМ) вл ютс глубул ризирующими компонентами модификатора, обеспечивающими получение графита вермикул рной и

5 шаровидной формы, что резко повышает рабочие свойства чугуна, а замена части магни на РЗМ повышает степень усвоени модификатора и снижает пироэффект. Содержание РЗМ менее 6% и магни менее

0 2,5% не обеспечивает надежного получени компактных форм графита, а при свыше 3,5% магни и 12% РЗМ повышаетс склонность чугуна к отбелу, что снижает эксплуатационные качества металла.

5 Кремний вл етс основой модификатора . В нем растворены все щелочноземельные и редкоземельные металлы. Кремний играет роль основного графитизатора. При менее 35% Si графитизирующий потенциал

0 модификатора недостаточен, а при свыше 55% Si значительно падает удельный вес модификатора и повышаетс его температура плавлени , что снижает степень усвоени и усиливает пироэффект.

5 Алюминий способствует графитизацйи чугуна, предотвращает окисление модификатора . При менее 0,1% его действие не про вл етс , а при более 2,5% ухудшаетс шлаковый режим модифицировани .

0 Титан введен в качестве сильного рас- кислител и нитродообразующего элемента . При менее 0,1% его действие также не про вл етс , а при более 10% титан подавл ет процесс образовани шаровидного

5 графита.

Железо вл етс балластом и способствует ут желению модификатора. Оно вноситс в сплав как составл юща шихтовых ферросплавов.

0 Оценку эффективности модификаторов провод т в серии экспериментальных плавок .

В качестве шихтовых материалов дл выплавки модификаторов используют сле5 дующие сплавы и чистые компоненты: магний металлический гранулированный, силикокальций СК-30, силикобарий ФС55 Ба32, силикоцирконий ФСЦр50, алюминий металлический чушковый А98, лигатура ФСЗОРЗМЗОА, медь катодна , ферротитан

ФТиЗОА, ферросилиций ФС75. Модификаторы выплавл ют в графитовом тигле емкостью 60 кг, помещенном в плавильный индуктор установки ЛПЗ-63.

Дл предотвращени угара компонентов с момента включени индуктора до момента разливки модификатора по изложницам в тигель печи подают аргон. После охлаждени полученные слитки дроб т до фракции 1- 15 мм.

Базовый чугун состава, % : углерод 3,3- 3,5; кремний 1,5-1,7; марганец 0,5-0,7; фосфор 0,1; хром 0,1 и сера 0,07-0,09, выплавл ют в индукционной печи,ИЧТ-1 емкостью 1 тс кислой футеровкой. Обработанным металлом заливают соответствующие образцы, от каждого из которых отбирают пробы на химический анализ. Расход модификаторов составл ет 2,5% от массы обрабатываемого металла. Температура обработки 1380°С.

Модифицированный чугун заливают в металлоприемник установки непрерывного лить , после чего начинают прот жку слитка квадрат 120 х 120 мм.

Через каждый погонный метр полученного слитка вырезают поперечные темпле- ты в количестве 10 шт, дл определени микроструктуры и механических свойств чугуна , а также размерной точности слитка. Под размерной точностью понимают максимальное отклонение от размера 120 мм, выраженное в миллиметрах. Под равномерностью свойств по сечению слитка понимают максимальную разность в показател х твердости и прочности на разрыв образцов, вз тых от каждого из дес ти темплетов в центре квадрата и при вершине угла на рассто нии 20 мм от кромки. Дл характеристик однородности свойств по длине слитка сравнивают между собой показатели свойств, полученные на образцах из вершин квадрата на каждом темплете.

В табл. 1 приведены данные по составам модификаторов, длительности модифицирующего эффекта и размерной точности слитка.

В табл. 2 приведены данные по свойствам чугуна.

По данным табл. 1 можно сделать вывод о том, что наилучшей размерной точностью и размерностью свойств обладает чугун, обработанный модификатором предлагаемого

состава 3 (оптимальный состав). Этот модификатор имеет также наибольшую длительность модифицирующего эффекта. Разница показателей твердости (табл. 2) по длине слитка равна 0 и 14 НВ по сечению против

38; 27 НВ-по длине и 18, 27 и 38 НВ-по сечению слитка при использовании составов 1 и 5 с содержанием компонентов, выход щим за за вл емые пределы, и известного состава 6. Аналогично сравне ние разности показателей прочности на разрыв: максимум 9 кгс/мм2 - у предлагаемого состава против минимума из всех прочих 10 кгс/мм2-у состава 1 (по сечению слитка). Одинаковую и максимальную размерную точность также обеспечивает модификатор предлагаемого состава.

Таким образом, предлагаемый модификатор дл чугуна позвол ет повысить длительность модифицирующего эффекта,

размерную точность и равномерность свойств чугуна по сечению и длине непре- рывнолитого слитка.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и Модификатор дл чугуна, содержащий магний, кальций, алюминий, титан, редкоземельные металлы, медь, кремний и железо, отличающийс тем, что, с целью повышени длительности модифицирующе- го эффекта, размерной точности и равномерности свойств чугуна по сечению и по длине непрерыбнолитого слитка, он дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Магний2,5-3-5

Кальций0,1-1,5

Алюминий 0,1-2,5

Титан0,1-10,0

Редкоземельные

металлы6,0-12,0

Медь6,0-30,0

Цирконий0,1-5,0

Кремний35,0-55,0

ЖелезоОстальное

Т б л и ц а 1.

Т а б ли ц а 2.

Claims

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Модификатор для чугуна, содержащий магний, кальций, алюминий, титан, редкоземельные металлы, медь, кремний и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения длительности модифицирующего эффекта, размерной точности и равномерности свойств чугуна по сечению и по длине непрерывнолитого слитка, он дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Магний 2,5-3-5 Кальций 0,1-1,5 Алюминий 0,1-2,5 Титан 0,1-10,0 Редкоземельные металлы 6,0-12,0 Медь 6,0-30,0 Цирконий 0,1-5,0 Кремний 35,0-55,0 Железо Остальное

Т б л и ц а 1.

Состав 'Содержание компонентов, мае. % Fe Длительность эффекта, мин Размерная точность, мм Мд Са Ва Zn Al τι РЗМ Си SI 1 1,1 0Д5 6,5 2,9 0,05 14 32 31 Остальные 12 4 2 2,5 0,1 - 5,0 2,5 0.1 12 30 35 22 3 3 3,1 0,9 - 3,3 1,8 4.7 8,5 21 47 _и It 25 2 4 3,5 1,5 - 0,1 0,1 10,0 6 6 55 20 3 5 6 (из- вест- 4,2. 1.7 0,05 0,05 12,5 4.2 4 58 <t 18 5 ный) 1,6 3,5 3,5 - 3,0 9,5 3.5 3,0 62,5 12 5

Таблица 2.

Разность свойств Состав 1 2 3 4 5 6 (известный) По длине слитка Прочность, Ь, ткге/мм² 16 8 • 5 9 14 18 Твердость, ед. НВ 38 14 0 14 27 27 По сечению слитка Прочность, Ь, ткге/мм² 10 9 8 9 11 14 Твердость, ед. НВ 18 18 14 14 27 38