СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА Российский патент 2002 года по МПК C21C1/00 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении чугунных мелющих тел и деталей, подвергающихся ударному воздействию.

Известны составы для повышения прочностных характеристик чугуна с применением в качестве модификатора закиси железа или оксида хрома в совокупности с углеродсодержащими материалами ( а. с. 309954, кл. С 21 С 1/08, 26.07.71; а. с. 1266869, кл. 4 С 21 С 1/00. 30.10.86). Однако использование этих модификаторов не приводит к существенному повышению прочностных свойств материала, несмотря на высокий расход порошка (порядка 2% от массы чугуна).

Наиболее близкой по составу и технической сущности к предложенному модификатору является экзотермическая смесь, заявленная в а.с. 722951, кл. 2 С 21 С 1/00, 25.03.80, в которой для улучшения механических свойств чугуна использованы порошки железной окалины (50-75%), алюминия (20-35%) и серебристого графита (5-15%). Применение известной смеси повышает значения физико-механических характеристик образцов, в частности предела прочности на изгиб на 40-50%, что оказалось все же недостаточным для использования модифицированных этим составом чугунов в условиях ударного воздействия на отливки.

Наряду с подбором более активно упрочняющих добавок для дальнейшего улучшения характеристик чугуна необходим значительный рост количества центров кристаллизации в расплаве.

Задачей изобретения является повышение прочности отливок, экономичности процесса модифицирования, а также улучшение экологии окружающей среды.

Решение задачи достигается модифицированием расплава чугуна плакированной парафином смесью, включающей алюминиевый порошок, серебристый графит и компонент, содержащий оксид железа, в качестве которого используют отходы гальванического производства, содержащие также оксид хрома в соотношении 3: 1. Смесь состоит из следующих компонентов, мас.%:
Отходы гальванического производства, содержащие оксид хрома - 60-70
Алюминиевый порошок - 20-25
Серебристый графит - 10-15
Отходы представляют собой губчатую массу, активированную в ходе гальванического процесса и обладающую высокой реакционной способностью. Оксид железа, являющийся основным компонентом отходов, в совокупности с основными восстановителями алюминием и графитом обеспечивает энергичное протекание экзотермической реакции, перегрев расплава и создание эффективных центров кристаллизации чугуна за счет возникновения активных железа и оксида алюминия, образующихся при восстановлении оксида железа непосредственно в расплаве. Оксид алюминия является также и дисперсным упрочнителем чугуна. Наличие в смеси оксида хрома в составе отходов в количестве 3:1 улучшает физико-механические характеристики чугуна за счет более эффективного упрочняющего агента - свободного хром, образующегося в результате реакций с алюминием и углеродом. Совместное использование этих ингредиентов обеспечивает наиболее полное восстановление оксида.

Содержание отходов гальванического производства в предлагаемой смеси установлено исходя из требований обеспечения прочности чугуна.

Нижние пределы содержания алюминия и графита выбраны с учетом необходимости осуществления активного протекания экзотермической реакции и полного восстановления железа и хрома из их оксидов.

Более высокие концентрации восстановительных агентов повышают расход компонентов, не приводя к росту эффективности их применения.

Плакирование парафином предотвращает снижение активности компонентов смеси в результате адсорбции на их поверхности кислорода и воды из воздуха, формует порошок и создает условия для дозированного ввода смеси в расплав без рассыпания ее по поверхности. В ходе экзотермической реакции парафинирование резко повышает эффективность усвоения модификатора и увеличивает число центров кристаллизации в расплаве за счет дополнительного барботажа выделяющихся при сгорании парафина газов и более равномерного распределения модифицирующих частиц по объему расплава.

Пример. Смесь опробовали в процессе ваграночной выплавки помольных шаров из серого чугуна. Полученный расплав при температуре 1620-1570 К заливали в разливочный ковш. Модификатор добавляли в струю металла в количестве 0,008% от массы расплава в ковше.

Модифицирующую смесь готовили путем совместного помола составляющих в вибромельнице и рассева на сите 0105. Затем дозированное количество состава смешивали с расплавленным парафином и после остывания формовали таблетки.

Модифицированный расплав разливали в чугунные формы для получения помольных шаров. Из отлитых шаров вырезали образцы для определения микроструктуры и прочности на изгиб.

Исследования показали, что структура отливок становится более дисперсной и однородной. Размер перлитных зерен уменьшается в 2-3 раза, измельчаются и графитные включения.

Данные по составам смесей и результаты испытаний прочности отливок на изгиб представлены в таблице.

Согласно полученным данным прочность на изгиб чугуна обработанного предлагаемой смесью возрастает примерно на 25-30% и более стабильна по значениям, что также свидетельствует о повышении однородности отливок.

Повышение прочности и однородности отливок позволяет использовать предложенный состав для изготовления помольных шаров и деталей, испытывающих ударное и изгибающее воздействие.

Процесс модифицирования является более экономичным по сравнению с известным как в связи с получением повышенной прочности при малых добавках смеси в чугун, так и в связи с применением для обработки более дешевых компонентов - отходов гальванического производства.

Кроме того, утилизация отходов, в особенности включающих соединения хрома, улучшает экологию окружающей среды.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении чугунных мелющих тел и деталей, подвергающихся ударному и изгибающему воздействию. Обрабатывают расплав чугуна плакированной парафином смесью алюминиевого порошка и серебристого графита с компонентом, содержащим оксид железа, в качестве которого используют отходы гальванического производства, содержащие оксид хрома при следующем соотношении компонентов, мас. %: отходы гальванического производства, содержащие оксид хрома, 60-70, алюминиевый порошок 20-25, серебристый графит 10-15. Смесь позволяет повысить прочность чугунных отливок, экономичность процесса модифицирования и улучшить экологию окружающей среды. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Смесь для обработки чугуна, содержащая алюминиевый порошок, серебристый графит и компонент, содержащий оксид железа, отличающаяся тем, что в качестве компонента, содержащего оксид железа, используют отходы гальванического производства, содержащие оксид хрома, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Отходы гальванического производства, содержащие оксид хрома - 60-70
Алюминиевый порошок - 20-25
Серебристый графит - 10-15
2. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что отходы гальванического производства содержат оксид железа и оксид хрома в соотношении 3: 1. 3. Смесь по любому из п. 1 или 2, отличающаяся тем, что ее плакируют парафином.