МОДИФИКАТОР ДЛЯ ЧУГУНА Российский патент 1994 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству ферросплавов, используемых для модифицирования чугуна.

Известны сплавы железа с бором, такие как ферробор, ферроборал, никельбор, хромбор, грейнал.

Недостатком указанных сплавов является высокая температура плавления и при обработке чугунов невозможность получения графита шаровидной формы.

Наиболее близким по составу к заявляемому является сплав следующего химического состава, мас. % : Кремний 30,0 - 45,0 Алюминий 2,0 - 13,0 Бор 0,5 - 5,0 Азот 0,03 - 3,0 Кальций 0,6 - 3,0 Железо Остальное
Недостатком этого сплава является невозможность получения графита шаровидной формы в обработанном чугуне.

Цель изобретения - получение чугуна с графитом шаровидной формы.

Поставленная цель достигается тем, что сплав, содержащий кремний, кальций, бор и железо, дополнительно содержит церий при следующем соотношении компонентов, мас. % : Кремний 40,0 - 55,0 Кальций 4,0 - 6,0 Бор 4,0 - 8,0 Церий 1,0 - 3,0 Железо Остальное
Вышеперечисленные отличительные от прототипа признаки обуславливают соответствие технического решения критерию "Новизна".

Для определения соответствия заявляемого решения критерию "Существенное отличие" по каждому признаку был проведен поиск по научно-технической литературе и патентной документации (основным индексом МКИ ^1-4).

Поскольку среди известных не обнаружено технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными признаками и выполняющими заявляемую функцию, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "Существенное отличие".

Кальций вводят в предлагаемый модификатор в количестве 4,0-6,0 мас. % для улучшения степени сфероидизации графита и повышения коррозионной стойкости и механических свойств чугуна за счет рафинирующего действия кальция и уменьшения неметаллических включений в чугуне. При содержании кальция в модификаторе выше верхнего предела увеличивается шлакообразование при модифицировании чугуна, повышается потеря температуры жидкого чугуна, увеличивается содержание неметаллических включений и снижаются механические свойства и коррозионная стойкость чугуна. При содержании кальция в сплаве ниже нижнего предела он не оказывает влияния на структуру и свойства чугуна.

Согласно Н. Н. Зигало и К. С. Просвирину, модифицирующая способность элементов в железоуглеродистых сплавах может быть построена в следующий убывающий по интенсивности их влияния ряд:
Ba --> Sr --> Ca --> Y --> La --> Mg --> B --> Ti
В составе чугуна бор препятствует процессу графитизации при содержании 0,01 мас. % , а при содержании 0,001-0,005 мас. % способствует образованию в ковком чугуне шаровидного графита. Вводить бор в металл следует только после раскисления, так как он является очень сильным раскислителем. С целью повышения его извлечения в железоуглеродистый сплав введение целесообразно в виде комплексного сплава с железом, кремнием, кальцием. При введении в состав лигатуры 4,0-8,0 мас. % бора будет достигаться вышеуказанный эффект. При содержании бора менее 4,0 мас. % остаточное содержание бора в чугуне будет менее 0,001 мас. % , а при его концентрации в сплаве более 8,0 мас. % остаточное содержание в железоуглеродистом расплаве будет чрезмерным.

Наличие в указанных пределах кремния (40,0-55,0 мас. % ) обеспечивает уменьшение окисляемости бора и церия и их равномерное распределение в объеме металла и также исключит образование структурно-свободного цементита.

Верхний предел концентрации церия 3,0 мас. % обеспечит получение включений шаровидного графита правильной и неправильной формы при терпимом отбеле. При его содержании менее 1,0 мас. % указанный эффект достигаться не будет из-за незначительности остаточного содержания церия в чугуне.

Сплав в виде примеси содержит железо.

Получение предлагаемого сплава может быть основано на восстановлении углеродом в руднотермической печи оксидов кремния, кальция, бора и церия.

В идентичных лабораторных условиях выплавили пять составов предлагаемого сплава и один известный со средним значением ингредиентов.

В индукционной печи емкостью 10 кг полученные сплавы использовались для модифицирования чугуна, для получения поршневых колец. От каждой плавки было отобрано по четыре кольца на металлографический анализ.

Результаты лабораторных испытаний представлены в таблице. (56) Авторское свидетельство СССР N 1661237, кл. C 22 C 35/00, 1990.

Сущность изобретения: предлагаемый сплав содержит, мас. % : кремний 40,0 - 55,0; кальций 4,0 - 6,0; бор 4,0 - 8,0; церий 1,0 - 3,0; железо остальное. 1 табл.

МОДИФИКАТОР ДЛЯ ЧУГУНА, содержащий кремний, кальций, бор и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит церий при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Кремний 40 - 55
Кальций 4 - 6
Бор 4 - 8
Церий 1 - 3
Железо Остальное