SU587872A3 - Способ получени чугуна с шаровидным графитом - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к способу получени  сфероидального графита в чугуне с высокой ковкостью после лить  и повышенными механнческими свойствами. Известен способ получени  чугуна с uiapoвидным графитом, включающий расплавление чугуна с чешуйчатым графитом, последующую обработку расплава щелочноземельными и редкоземельными металлами, а затем залнвку в форму 1. Добавление сферо дизирующнх сплавов, в особеннбсти тех, которые содержат магний, сопровождаютс  испар ющим пиротехническим воздействием, которое вредно с точки зрени  экологии и которое вследствие испаренн  трудно дЛ  количественного контрол . С целью устранени  этих недостатков и повышени  однородкостн отливки и увеличени  на 50-150% величины отбела редкоземельные металлы 0,1-1, от веса {Расплава предложено вводить в расплав в плавильной емкости, а щeлoчJ oэeмeльныe металлы 0,01 -l. от веса расплава- в форму перед заливкой расплава. Изобретение основываетс  на том, что магнни не должен добавл тьс  в полностью однородной форме в литниковую систему  зложннцы , и что вредное вли ние неоднородного рас- пределени  магни  может быть устранено за счет тщательной предварительной обработки расплавленного металла в ковше перед литьем его в изложни1ьу, содержан1ую сплав магни . Это должно быть проведено таким образом, чтобы избежать применени  пиротехники и и.чбежать разруп1ений во врем  обычно используемого лить  металла в изложницу, и таким образом, чтобы достигнуть однородных хороших результатов в отливке. Имеютс  три основные стадии при производстве сфероидальных отЛивок: I. Расплавление загрузки и десульфудиэаци  металла. 2.Добавление выбранйых агентов, обеспечивающих сфероиднзацию с низким коэффициентом пиротехники н высоким сопротивлением к металлу в ковше. 3.Литьо отливки в изложницу, содержащую литниковую систему, в которой находитс  сплав магни  с кремнием. Кажда  нз этих стадий  вл етс  необходимой частью изобретени , но кажда  из них сама по себе  вл етс  малозначащей. Только когда кажда  из стадий проведена соответствующим-образом и стадии совмещены в один процесс, то в результате получитс  изделие согласно изобретению.

Перва  стади  предложенного способа пключает расплавление основного чугуна обычного химического производства дл  получени  сфероидального чу1уна и имеющего низкое содержание серы. Такой чугун включает углерод в диапазоне от 3,30 до 4,00Vn, содержание кремни  от 1,0 до 3,0/о, содержание магни  от 0,20 до 1,00%, содержание фосфора от 0.02 до 0, и содержание серы от 0,005 до 0,. Химические вещества, выход щие за рамки указанных пределов, также могут быть использованы дл  определенных целей. В качестве сплавов дл  огфеделенных целей могут быть использованы такие, как никелевые, молибденовые или медные.

Важной особенностью  вл етс  то, что железо относительно углерода и кремни  должно быть вблизи эвтектического состава, име  эк8и-. валентное содержание углерода, наход щеес  в диапазоне от примерно 4,0 до 4,6%. Это может рассматриватьс  ка:: обычна  практика дл  получени  сфероидального чугуна. Плавление может проводитьс  в любойпечи, например в электрической, в вагранке или .отражательной печи, которые могут быть кислотными или основными в соответствии с применением. Содержание серы должно быть преимущественно низким, исход  из ссюбражений экономии и чистоты металла, но допустимо присутствие начального содержани  серы в зависимости от того, проводитс  или нет десульфураци  внешними средствами, такими, как использование содовой золы или карбида кальци .

На второй стадии, где добавл етс  сфероидизируюший агент, сод :ржание серы уменыйаетс  до величины меньнлей, чем 0,02%, поэтому обычно первое понижение содержани  серы осуществл етс  другими, менее дорогими способами . Предпочтительно, чтобы содержание серы было меньше, чем 0,025°/о и даже меньше, чем 0,015% перед проведением второй стадии описываемого способа.

Дл  уменьшени  содержани  серы до такой величины по предлагаемому способу используют карбид кальци  в качестве десульфурируюшего агента и пористой пробки как средства дл  перемешивани  металла. Этот процесс хорошо известен.

Втора  стади  процесса  вл етс  критической , потому что было обнаружено, что  игде она не -проводитс  успеиию, достигаетс  предварительна  обработка металла, котора  устран ет неэффективное сфероидизирование в литниковой системе в изложнице. Способ фактически мсет услови  дл  обработки металла в ковше, при которых процесс сфероидизации в изложнице становитс  менее крихичным, а конечный продукт  вл етс  отливкой с более равномерными сфероидами.

Втора  стади  включает добавление агента, состо щего из редкоземельных элементов, а именно цери , и щелочноземельных элементов, а именно кальци , к металлу в ковше, так что измен етс  величина отбеливани  металла до величины, завис щей от начальной величины отбеливани  ванны. Она направлена на опреде , увеличение этой величины отбеливани .

Дл  этого имеютс  две причины. Перва  состоит 8 том, что кальций и церий не увеличивают величину отбеливани  до тех пор, iioKa они, во ервых, эф(|)ектипно не нейтрализуют содержание серы. Когда сера нейтрализована, кальций и церий начинают образовывать метастабильные карбиды в сплаве, таким образом увеличива  величину отбеливани . Поскольку величина отбеливани  может быть легко и быстро измерена, то достигаетс  весьма эффективный контроль процесса на стадии предварительной обработки металла дл  последующей сфероидизации. Это  вл етс  существенной особенностью процесса изобретени .

Было обнаружено, что наиболее общий способ введени  кальци  и цери  в металл состоит в использовании смеси силицида кальци  и фторида цери  или смеси карбида кальци  и

5 фторида цери . В некоторых случа х можно также доба1 л ть небольшие количества магни  на этой стадии, но это не  вл етс  существенной частью процесса, такого как добавление цери , которое дает весьма определенное увеличение величины отбеливани .

0 Кальций и церий добавл ютс  к ванне на второй стадии до того, как величина отбеливани  .увеличитс  по крайней мере на 50%, но желательно не более, чем на 150%. Выража е в терминах действительных величин отбеливг ниЯ, это подразумевает, что отбеливание увели

5 чиваетс  от диапазона 1/32 до 8/32 до величины , наход щейс  между 1,5/32 и 24./32. Важна  особен1гость состоит в том, что величина от(5еливани  увеличиваетс  выше той, котора  была перед добавлением кальци  и цери .

Типична  смесь, используема  дл  второй

0 ртадии изобретени , содержит 80% силицида кальци  и 20% фторида редких земель (церий). Количество, которое способно увеличить величину отбеливани  до нужного уровн -, находитс  в диапазоне от 1/81 до. 11/8%, а более

5 обычно - примерно 3/4% в зависимости от содержани  серы в ванне. Другие соотношени  кальци , и цери  также допустимы, но они  вл .ютс  следствием определенных применений и экономических соображений. Важной особенностью второй стадии процесса  вл етс  введение достаточных количеств кальци  и цери  в расплав дл  того, чтобы достичь заметное увеличение величин 1 отбеливани  металла. Когда это осуществлено, металл предпарительмо подготовлен дл  проведени  окончательной стадии, на которой осуществл етс  полна  с(1ероидизаци  в литниковой системе изложницы. Из других редкоземельных металлов, которые могут быть использованы, можно указать на неодим, а другим щелочноземельным материаломможет быть барий.

Треть  стади  изобретени  включает литье металла со второй стадии в изложницу, котора  содержит магниевокремицевый сплав в определенным образом изготовленной лит}п-1ковой системе. Металл протекает над сплавом и раствор ет его на своем пути в той части изложницы , котора  содержит саму отливку. Растворенный сплав приводит в результате к образованию полностью сферолитной структуры, отличающейс  большим числом небольших совершенно оформленных сфероидов в основной ферритной матрице, котора  полностью свободна от

твердых и крупных карбидов. Как уже было