1one
Изобретение относитс к литейному производству , а именно к способам получени высокопрючного чугуна, и может быть иопользовано в различных отрасл х машиностроени и станкостроени дл аетап Л, к которым предь вл ютс высокие требоъани по механическим свойствам.The invention relates to foundry, in particular, to methods for producing high-weight cast iron, and can be used in various parts of the engineering and machine-tool industry for A-Lp, to which the prior requirements are high in mechanical properties.
В современном литейном производстве машиностроени при получении высокопро ного чугуна в качестве модификатора-глобул ризатора графита примен ютс в основном магний или лигатура на его основе.In modern foundry engineering, in the production of high-strength cast iron, mainly magnesium or a ligature based on it is used as a modifier-globulizer of graphite.
Однако все известные способы получени высокопрочного чугуна за счет модифицировани чугуна магнием или его лигатурами не обладают необходимой стабильностью получаемых результатов по механическим свойствам и структуре, а также требуют дополнительных дорогосто щих устройств дл модифицировани .However, all known methods for producing high-strength cast iron by modifying the cast iron with magnesium or its ligatures do not have the required stability of the obtained results in terms of mechanical properties and structure, and also require additional expensive devices for modification.
Известны также способы получени высокопрочного чугуна при модифицировании церием, его лигатурами и лигатурами РЗМ содержащими перий и другие редкоземельные элементы fl.There are also known methods for producing high-strength cast iron when modifying with cerium, its ligatures and ligatures of rare-earth metals containing peria and other rare-earth elements fl.
Основным преимуществом способа получени высокопрочного чугуна с использованием цери , его лигатур или лигатур РЗМ, содержащих церий, вл етс то, что при ;6воде их в чугун не происходит бурной реации взаимодействи чугуна с модификатором . Процесс происходит спокойно, без выплесков из ковша. Поэтому отпар ет надобность в постройке специальных защитных камер, специальных герметических ковшей или автоклавов.The main advantage of the method of obtaining high-strength cast iron using cerium, its ligatures or ligatures of rare-earth metals containing cerium is that when they are fed into the cast iron, there is no rapid reaction of the iron with the modifier. The process is easy, without splashing out of the bucket. Therefore, the need to build special protective chambers, special hermetic buckets or autoclaves is necessary.
Недостатком чугуна, модифицированного церием или лигатурами РЗМ, содержащими церий и иругпе редкоземельные элементы, вл етс очень высока чувствительность к толщине стенки отливки. Причем, чем бопьше лерк вводитс в чугун, тем эта чувствительность выше. Получить тонкостенные детали из чугуна, обработанного церием или лигатурами РЗМ, содержащими перк Н аругке редкоземельные элементы, без отбепа практически невозможно. Снижать ; количество вводимого цери или лигатур РЗМ, содержащих церий и другие редкоземельные элементы, дл устранени отб&ла в тонких сечени х гахже нельз , так как в этом случае в массивных сечени х шаровидный графит образуетс только на перифе рии, а в центре графит кристаллизуетс в пластинчатой форме. Дл получени шаровид ного графита в отливках, имек цих толстые стенки, необходимо вводить бопыйёё количест во цери , его лигатур или РЗМ. Поэтому если отливка имеет разные толщины стенок то в тонких част х отливки чугун получ етс белый. Это приводит к по влению трещин вследствие различной величины усад ки белого чугуна, получак цегос в тонких част х отливки, и серого чугуна - в масси Т1ЫХ част х. При использовании.в качестве модификатора иттри с целью получени высокопрочного чугуна сохран ютс все преимущества цери как модификатора, т.е. процесс модифицировани происходит спокойно, без выплесков чугуна, из ковша, так как температура парообразовани иттри соста& п ет 2630 С без выделени дыма и поэтому не требуетс никаких дополнительных устройств , а также герметических ковшей или автоклавов. Модифицирование чугуна иттрием в количествах 0,20 - О,ЗО% (т.пл. 1539) можно проводить непосредственно как в электропечи (дуговой или индукционной) или на желобе электродуговой печи, так и в ковше, обеспечива требуемую температуру. Кроме того, иттрий как модификатор дает улучшенную форму графита (а соответственно и более высокие механические свойства) по сравнению с использованием цери или лигатур/РЗМ, содержащих церий. Ввиду того, что иттрий обладает высокой температурой плавлени и парообразовани , эффект сохранени i модифицировани увеличиваетс до ЗО4О мин1 Также важным преимуществом при-использовании иттри как модификатора вл етс отсутствие высокой чувствительности к толщине отливки, характерной дл чугуно модифицированных церием или лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы. Поэтому использование иттри как. модификатора дл получени высокопрочного чугуна дает возможность попучать отливки переменного сечени . Основным недостатком иттри как модификатора вл е.с его дороговизна (150руб за 1 кг). Целью изобретени вл етс получение высокопрочного чугуна с высокими механическими свойствами в литом состо нии за счет комплексного:модифицировани лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы, например, марки ИИТМИШ1 Ключевского завода (ТУ 145-50-74 ) и металлическим иттрием, например . ИТМ-4, ИТМ-5(ТУ 48-4-20872 ). Поставленна цель достигаетс тем, что в известном способе получени высокопрочного чугуна, включающем операции раславлени исходного чугуна в электропечи, модифицировани с целью получени глобул рной формы, графита, операцию модифицировани ведут лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элемен ты, и иттрием. А дл получени структуры металлической основы в литом состо нии без структурно-сводного цементита проводитс дополнительна обработка ферросилицием {С 75 от 0,3 да 1,5% в зависимости от толщины сечени деталей. Таким .образом, операци модифицировани дробитс на две части: 1)предварительное модифицирование лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы. Последн даетс так, чтобь получить вермикул рную форуму графитами составл ет 0,15-0,21% из расчета суммы РЗМ в зависимости от толщинь сечени отливок. В этом случае свод тс на нет недостатки, свойственные модифицированию чугуна церием или лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы, с целью получени глобул рного графи.та; 2)модифицирювание иттрием. Иттрий Вводитс в таком количестве, чтобы завершить процесс кристаллизации графита из вермикул рной в глобул рную форму и составл ет 0,04-0,07%. Таким образом, на чугун, предварительгно обработанный лигатурой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы , даетс такое количество-иттри , которое вл етс остаточным содержанием при модифицировании чугуна только иттржем. Минимальное содержание иттри в таких высокопрочных чугунах составл ет 0,03%. При предварительном модифицировании чугуна лигату|эой РЗМ, содержащей церий и другие редкоземельные элементы, последний обессериваетс , раскисл етс , а также освобождаетс от азота, т.е. чугун дезактивй- зируетс от тех вредных примесей, которые оказывают вредное вли ние на кристаллизацию графита в глобул рной форме. Причем некоторое количество редкоземельных элементов остаетс в жидком металле, но их количество недостаточно дл заверьшени процесса кристаллизации графита в глобул5фной форме. Поэтому графит принимает вермикул рную форму.The disadvantage of cast iron modified with cerium or rare-earth metals containing cerium and rare earth elements is a very high sensitivity to the wall thickness of the casting. Moreover, the more Lerk is introduced into the cast iron, the higher is this sensitivity. It is practically impossible to obtain thin-walled parts from cast iron treated with cerium or rare-earth metals, containing rare earth elements, without bleaching. Reduce; the amount of cerium or ligatures of rare-earth metals containing cerium and other rare-earth elements to be eliminated in thin sections could not be eliminated, since in this case spherical graphite is formed only on the periphery, and in the center graphite crystallizes in plate-like form. In order to obtain spherical graphite in castings that have thick walls, it is necessary to introduce the quantity of cerium, its ligatures or rare-earth metals. Therefore, if the casting has different wall thicknesses, the cast iron is white in thin parts of the casting. This leads to the appearance of cracks due to different sizes of shrinkage of white cast iron, half of castings in thin parts of the casting, and gray cast iron in the mass of T1YX parts. When used as an yttri modifier to obtain high-strength cast iron, all the advantages of cerium as a modifier are retained, i.e. the modification process proceeds smoothly, without splashes of iron, from the ladle, since the vaporization temperature is yttri composition & 2630 ° C. without smoke emission and therefore no additional devices, as well as hermetic buckets or autoclaves, are required. Modification of cast iron with yttrium in quantities of 0.20 - O, ZO% (mp. 1539) can be carried out directly either in an electric furnace (arc or induction) or on an electric arc chute, or in a ladle, providing the required temperature. In addition, yttrium as a modifier gives an improved form of graphite (and, accordingly, higher mechanical properties) compared to using cerium or ligatures / REM containing cerium. Due to the fact that yttrium has a high melting point and vaporization, the effect of preserving and modifying increases to ZO4O min. Also an important advantage when using yttrium as a modifier is the lack of high sensitivity to the thickness of the casting characteristic of cast iron modified with cerium or a ligature of REM containing cerium and other rare earth elements. Therefore, the use of yttri like. the modifier for producing high-strength cast iron makes it possible to pull out castings of variable cross-section. The main disadvantage of yttri as a modifier was its high cost (150 rubles per 1 kg). The aim of the invention is to obtain high-strength cast iron with high mechanical properties in a cast state due to the complex: modification with a ligature of rare-earth metals containing cerium and other rare-earth elements, for example, IITMISH1 grades of Klyuchevsky Plant (TU 145-50-74) and metallic yttrium, for example. ITM-4, ITM-5 (TU 48-4-20872). The goal is achieved by the fact that in a known method of producing high-strength iron, including the operations of melting the original iron in an electric furnace, modifying to obtain a globular shape, graphite, the modification operation is carried out with a RGM ligature containing cerium and other rare-earth elements, and yttrium. And in order to obtain the structure of the metal base in the cast state without structural consolidated cementite, additional treatment with ferrosilicon {C 75 from 0.3 and 1.5% is carried out, depending on the thickness of the section section. Thus, the modification operation is split into two parts: 1) preliminary modification by a ligature of rare-earth metals containing cerium and other rare-earth elements. The latter is given so that to obtain a vermicular forum with graphites is 0.15-0.21% based on the sum of REMs, depending on the thickness of the section of the castings. In this case, the drawbacks inherent in the modification of cast iron with cerium or a ligature of rare-earth metals containing cerium and other rare-earth elements, in order to obtain globular graph, are eliminated; 2) modifying yttrium. Yttrium is introduced in such a quantity as to complete the process of crystallization of graphite from vermicular to globular form and is 0.04-0.07%. Thus, for cast iron, preliminarily treated with a ligature of rare-earth metals containing cerium and other rare-earth elements, is given such a quantity of yttrium, which is the residual content in the modification of cast iron only with yttrzhem. The minimum yttrium content in such high-strength cast irons is 0.03%. During the preliminary modification of the pig iron with a ligatum of rare-earth metals containing cerium and other rare-earth elements, the latter is desulfurized, deoxidized, and also released from nitrogen, i.e. cast iron is decontaminated from those harmful impurities that have a detrimental effect on the crystallization of graphite in a globular form. Moreover, a certain amount of rare earth elements remains in the liquid metal, but their amount is not enough to verify the crystallization process of graphite in a globular form. Therefore, graphite takes vermicular form.