SU834141A1 - Способ получени чугуна с шаровиднымгРАфиТОМ - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ

Изобретение относитс  к литейному производству , а именно к способам получени  чугуна с шаровидным графитом, и может быть использовано при массовом производстве тонкостенных машиностроительных отливок . Известен способ получени  чугуна с шаровидным графитом, состо щий в обработке расплава сфероидизируюш.ими элементами в ковше 1. Однако дл  осуществлени  такого спог соба требуетс  повышенный расход дорогосто щих модификаторов, наблюдаетс  пироэффект и дымовыделени . Область применени  способа модифицировани  высокопрочного чугуна в литейной форме ограничена высокими требовани ми к чистоте по Ьредным примес м исходного расплава. Известен также способ получени  чугуна с шаровидным графитом, заключающийс  в двойной обработке низкосернистого расплава РЗМ Б ковше и 0,25- 1,25% магниевого сплава в литейной форме. С целью снижени  содержани  серы в исходном расплаве производитс  предварительна  обработка его карбидом кальци  с продувкой ванны газом, поступающим через пористук пробку. Вместо карбида кальци  можно вводить фториды цери  2. Недостатками известного способа  вл ютс  сложность получени  чугуна с шаровидным графитом и низкие свойства отливок при содержании серы свыше 0,06%, а также трудоемкость десульфураций карбидом каль« ци  и фторидами цери  с продувкой инертными газами. Все это ограничивает возможные области применени  известного способа получени  чухуна с шаровидным графитом, в частности при ваграночной плавке. Цель изобретени  - повышение механических свойств отливок из чугуна с шаровидным графитом при содержании серы в исходном расплаве до 0,1%. Указанна  цель достигаетс  тем, что ковшевую обработку производ т при температуре 1400-Г450°С смесью лигатуры, содержащей вес. %: РЗМ цериевой группы 20 - 40; алюминий 3,0- 15,0; магний 0,1 3 ,0; кальций 1,0 - 5,0; кремний 30 - 60; железо остальное, с криолитом в соотношении 10: (0,5 - 5,0) в количестве 0,1 -0,5%) от веса расплава, выдерживают расплав а

ковше в течение 1 -5 мин, скачивают шлак и заливают при 1320 - 1400°С расплав в форму, где его обрабатывают в реакционной камере, расположенной между сто ком и отливкой -смесью лигатуры, содержащей 5 -. 15°/о магни , 40 - кремни , остальное - железо, с криолитом в соотношении 10:. (0,1-2,0) в количестве 0,7 - 2,0% от веса расплава. С целью дополнительного рафинировани  расплава от неметаллических включений, образующихс  при взаимодействии модификатора,с расплавом в реак циоаной камере, ввод расплава в неё осуществл етс  через центральную часть боковой поверхности, а вывод - через нижнюю часть с противоположной стороны.

Применение двойной обработки расплава в ковше и форме предлагаемым способом позвол ет стабильно получать структуру шаровидного графита в отливках. Ковшева  обработка лигатурой, содержащей РЗМ церйевой группы, алюминий, магний, кальций и кремний, производит предварительную очистку расплава от серы, кислорода и азота, преп тствующих образованию шаровидного графита.- Комплексное воздействие элементов , вход щих в состав лигатуры, обеспечивает требуемую чистоту расплава при использовании исходного чугуна заграночной плавки, а также электропечного расплава при низком качестве шихтовых материалов. РЗМ церйевой группы, алюминий, магний, кальций и кремний, облада  большим сродством к сере, кислороду и азоту, св зывают их в неметаллические включени  наиболее благопри тной формы, которые затем с помощью криолита при выдержке расплава перевод т в шлак.

Температура ввода смеси определ етс . исход  из наиболее эффективного ее вли ни  на процессы рафинировани  расплава. При температуре свыше 1450°С РЗМ и кальций плохо св зывают в неметаллические включени  вредные примеси. Содержание компонентов в лигатуре установлено экспериментально . Нижний предел по РЗМ церйевой группы (20°/о) определ етс  услови ми десульфурации , верхний ограничен стоимостью и сложностью получени  высоких концентраций РЗМ в лигатуре. Нижний предел содержани  магни , кальци  и алюмини  установлен исход  из эффективности их рафинируюицего вли ни , а верхнее ограничение определ етс  ухудшением растворимости лигатуры в расплаве и пироэффектом при ее использовании. Алюминий и кремний выполн ют поми;.:о раск}1сл ющего действи  роль графитизаторов при затвердевании отливки. В установленных пределах они наиболее эффективно выполн ют указанные действи . Соотношение криолитд к лигатуре определ етс  экспериментально исход  из ус-юви  наиболее полного рафинировани  расплава.

Величина добавки смеси, вводимой в ковш, зависит от исходного содержани  вредных примесей в расплаве, в частности серы. Нижний предел (0,1% смеси) определ етс  исход  из необходимости получени 

шаровидного графита, верхнее ограничение установлено ввиду возможности по влени  отбела в тонких сечени х отливок и удорожани  стоимости лить . В процессе выдержки расплава в течение I - 5 мин наблюдаетс  удаление неметаллических включений из расплава.

При заливке расплава в форму происходит растворение лигатуры и модифицирование чугуна. Наличие остаточного содержани  РЗМ церйевой группы в совокупности с магнитем, поступающим из реакционной камеры, обеспечивает формирование шаровидного графита при содержании серы в исходном расплаве до 0,1%. Температурные пределы заливки (1320- 1400°С) обеспечивают равномерное растворение лигатуры в реакционной камере. Добавка криолита способствует более полному растворению .лигатуры и шлакованию неметаллических включений, образующихс  в резуль тате реакции. Оптимальное соотношение

5 лигатуры и криолита обеспечивает наиболее полное удаление продуктов реакции и повышение механических свойств отливок. Пределы концентрации магни  в лигатуре, вводимой в форму, ограничены исход  из необходимости получени  шаровидного графита (5%) и услови ми равномерного спокойного ее растворени  при заливке металлом (15% магни ). Кремний в предлагаемых концентраци х обеспечивает получение отливок без отбела.. Величина добавки смеси

J в реакционную камеру определ етс  исходным содержанием серы в расплаве. Нижний предел обеспечивает получение высокопрочного чугуна с исходным содержанием серы до 0,05%, верхний - до 0,1%.

.. С целью наиболее полного удалени  продуктов реакции необходимо обеспечить вихревое движение металла в реакционной / амере и создать застойную зону в верхней части камеры, куда всплывают продукты реакции. Это условие обеспечиваетс  соответствующим способом подвода металла в реакционную камеру. Вход, осуществл ют через центральную часть боковой поверхности , а вывод - через нижнюю часть с противоположной стороны. Указанный способ подвода металла может быть обеспечен через разъем формы, в верхней полуформе которой расположена часть реакционной камеры; а вывод металла - через литниковую систему, ограниченную со стороны камеры стержнем.

5 Пример. Дл  получени  сравнительные результатов примен ют два состава чугуна с содержанием серы в исходном расплаве 0,02 и 0,1%. Обработку расплава ведут

известным и предлагаемым способами, причём при содержании серы в исходном расплаве 0,02% обработку ведут на нижних пределах величин добавок смесей по предлагаемому способу, а при концентрации серы цо 0,Р/о - на верхних пределах.

После ковшевой обработки, выдержки расплава в ковше и скачивани  шлака проКак видно из таблицы, применение предлатаемого способа позвол ет устойчиво получать структуру шаровидного графита при концентраци х серы, до 0,1%. Свойства чугуна соответствуют марке ВЧ50-2. В то же врем  по известному способу не представл етс  возможным получить чугун с шаровидным графитом при содержании серы в исходном чугуне свыше 0,05%. Это приводит к резкому снижению механических свойств отливок. Предлагаемый способ получени  чугуна с шаровидным графитом обеспечивает отсутствие цементита в структуре отливок с толщиной стенки от 3 мм и выше. Дополнительна  очистка расплава от неметаллических включений производитс  путем ввода жидкого чугуна в реакционную камеру через центральную часть его боковой поверхности и вывода через нижнюю часть с противоположной стороны. Дл  осуществлени  указанного способа на выходе из реакционной камеры устанавливают стержень . Химический анализ металла в верхней застойной зоне реакционной камеры показывают , что в ней содержитс  до 0,2 - 0,3% серы в виде неметаллических включений. Следовательно, применение предлагаемого способа получени ,чугуна с шаровидным графитом обеспечивает стабильное получение высоких механических свойств отливок при концентрации серы в исходном

извод т заливку п форм1 1. и обработку в реакционных камерах, и которых находитс  модифицирующа  смесь. Образцы д,п  механических испытаний ныро.ч к)т из клиновых проб с толщиной стенки 30 .мм.

Результаты

Claims (4)

1. испытаний представлена в таблице. расплаве до 0,1% без при.менени  дополнительных дорогосто щих и трудоемких способов внепечной десульфурации чугуна карбидом кальци  с продувкой инертным газом и др. Ожидаемый экономический эффект составл ет 10 руб. на 1 тонну отливок. Формула изобретени  1. Способ получени  чугуна с шаровидным графитом, заключающийс  в отработке расплава чугуна лигатурой редкоземельных металлов в ковше и магнием в литейной форме, отличающийс  тем, что, с целью повышени  .механических свойств отливок при содержании серы в исходном расплаве до 0,1%, обработку металла в ковше ведут при температуре 1400-1450°С смесью лигатуры редкоземельных металлов с криолиTQM в соотношении 10: (0,5 - 5,0) в количестве 0,1-0,5% от веса расплава, выдерживают расплав в ковше в течение 1 -5 мин, скачивают шлак, а заливку расплава в форму ведут .при температуре 1320 - 1400°С, причем в форме обработку жидкого расплава ведут в реакционной камере, расположенной между сто ком и отливкой, смесью магниевой лигатуры с криолитом в соотношении 10: (0.1 -2,0) в количестве 0,7 - 2,0/о) от веса расплава.
2. 2.Способ по п. I, отличающийс  тем, ITO в ковше обработку ведут лигатурой, :одержащей, вес. °1а

   Редкоземельные металлы цериевой группы20 - 40

   Алюминий3-15

   Магний0,1-3,0

   Кальций1,0 - 5,0

   Кремний30 - 60

   ЖелезоОстальное:
3. 3.Способ по п. J, отличающийс  тем, что в литейной форме металл обрабатывают лигатурой, содержащей, вес. %:

   Кремний

   40 - 70

   Магний

   D IО

   Железо

   Остальное.
4. 4. Способ по пп. 1 3, отличающийс  тем, что смесь магниевой лигатуры с криолитом ввод т в реакционную камеру через центральную часть ее боковой поверхности, а вывод т через нижнюю часть с противоположной стороны камеры.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР № 623872, кл. С 21 С 1/10, 1976.

   2.Патент Великобритании № 1437372, кл. С 21 .С 1/10, 1975.