Способ контроля процесса модифицирования чугуна Советский патент 1984 года по МПК B22D1/00 

5080

ffOS ff t/ce/f/

Изобретение относится к литейному производству, в частности к внепечной обработке расплава серого чугуна, и может быть использовано на машиностроительных предприятиях при получении модифициро- j ванного серого чугуна для контроля процесса модифицирования.

Известен метод контроля качества модифицирования, включающий отливку клиновой пробы и .определение эффекта модифицирования по высоте отбела клиновой пробы |1.

Однако известный метод связан с формовкой специальных образцов, заливкой их жидким металлом, выдержки их в форме до определенного момента времени, выбив- . ки опок с образцами и излома образца для определения глубины отбела, т. е. связан с большим числом технологических операций и продолжителен по времени, не позволяет оперативно воздействовать на процесс модифицирования..20

Наиболее близким к изобретению является способ, включающий изменение структуры металла с измерением изменения величины электросопротивления металлического расплава электродным методом {2J.

Однако данный способ характеризуется тем, что он не определяет степень усвоения модификатора и начало затухания модифицирующего эффекта в зависимости от величины электросопротивления расплава чугуна, не позволяет контролировать процесс ,Q модифицирования (степень усвоения модификатора) и время действия модификатора на чугун. В результате возможно появление отливок с неудовлетворительной структурой.

Цель изобретения - повышение точности контроля степени усвоения модификатора чугуном.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля процесса модифицирования чугуна, включающему измерение электросопротивления, по уменьше- 40 нию или увеличению отклонения электросопротивления от эталонного.определяют снижение или повышение степени усвоения модификатора чугуном, а по увеличению электросопротивления более чем на 1 - 3°/а от измеренного в течение 50-80 с с момента ввода модификатора в чугун определяют начало затухания эффекта процесса мо.аифицирования.

Способ реализуется следующим образом. В емкости (копильник,миксер, ковш) про- 50 водят модифицирование расплава серого чугуна, измеряют электросопротивление Rf и сравнивают его с величиной электросопротивления эталонного расплавй с минимальной известной степенью усвоения модификатора, при которой обеспечивается 55 заданная структура чугуна. Если измеряемая величина больше сравниваемой,то процент усвоения у данного модифицирован-

ного чугуна больше и наоборот, если измеряемая величина меньше сравниваемой, то процент усвоения ниже, что свидетельствует об отклонении процесса модифицирования от нормы (снижение температуры перегрева чугуна, увеличение размеров частиц модификатора, вводимых в расплав чугуна и др.).

Для выявления времени действия модификатора на чугун (начало затухания модифицирующего эффекта определяют по моменту времени), когда в процессе выдержки металла электросопротивление превышает величину электросопротивления расплава на II -13% от известной величины электросопротивления Rj , замеренного в течение 50-80 с.

На чертеже изображена экспериментальная кривая изменения электросопротивления модифицированного расплава чугуна во времени.

Изменение электросопротивления жидкого расплава чугуна происходит следующим образом.

Понижение начального электросопротивления жидкого металла R, при вводе модификатора происходит из-за ионизации кремния, входящего-в состав модификатора, и увеличении общего количества токоносителей - свободных электронов в расплаве. В дальнейшем при рассеивании электронов по атомам примесей, что связано с изменением структуры расплава и растворением кремния, и (по общепризнанной теории модифицирования) образовании пересыщенных кремнием объемов металла, происходит повышение электросопротивления до Ri- После выдержки жидкого модифицированного чугуна и гомогенизации расплава имеет место дальнейшее повышение электросопротивления до R .

Таким образом, посредством измерения величины электросопротивления расплава можно оценить степень усвоения модификатора, используя для сравнения величины электросопротивления эталонов расплава с известной степенью усвоения и время действия модификатора на чугун.

/ Экспериментально установлено, что в течение 50-80 с с момента ввода модификатора происходит процесс стабилизации величины электросопротивления RI (фиг. 1), которое измеряется непрерывно в течение 50-80 с с целью фиксации момента прекращения роста величины электросопротивления, стабилизированная величина которой характеризует степень усвоения модификатора и сравнивается со значением электросопротивления модифицированного чугуна, принятого за эталон.

Необходимость непрерывного замера электросопротивления в период его стабилизации связана с процессом растворения модификатора и зависит от температуры

химического состава чугуна, размеров частиц модификатора и других факторов.

Граничные значения интервала времени измерения величины электросопротивления связаны со временем, в течение которого происходит растворение ча-стиц модификатора в расплаве чугуна, т. е. процессу растворения соответствует период времени (фиг. .1), когда электросопротивление меняется от RO (электросопротивление немодифицированного чугуна) до R, (электросопротивление модифицированного чугуна). Время от начала до окончания процесса растворения модификатора в доэвтектическом чугуне, как показали эксперименты, приблизительно 50-80 с, после чего рост величины электросопротивления расплава чугуна стабилизируется.

Интервал времени растворения частиц модификатора в 50-80 с связан с колебанием химического состава и температуры расплава чугуна, что особенно свойственно чугуну ваграночной плавки.

Пример. В условиях цеха серого чугуна в ковш емкостью 150 кг подают модификатор ФС-75 в количестве 0,8% от веса чугуна и производят модифицирование чугуна следующего состава, %: С 2,8-3,0; Si 1,3-1,6; Мп 0,4-0,6; S, Р, Сг - не более 0,.

Через 50-80 с после ввода 1модификаторач1змеряют электросопротивление расплава R электродным методом.

По сопоставлению величины Rj с в& личиной электросопротивления эталонного расплава R, (степень усвоения известна) контролируют процесс модифицирования. Например, полученное R 0,23 ,Ом сравнивают с величиной электросопротивления

эталонного расплава Rj 0,2 Ом (при степени усвоения, 74%); R 0,24 Ом (при степени усвоения 81%) и Rj 0,28 Ом (при степени усвоения 89%). Из сравнения можно сделать вывод, что степень усвоения чугуна, имеющего Rj 0,23 Ом, находится между 74 и 81% и процесс модифицирования серого чугуна протекает нормально. При степени усвоения менее 74% необходимо улучшить растворение модификатора в расплаве чугуна.

Время начала затухания модифицирующего эффекта для данного чугуна составляет 11 -14 мин, т. е. после того времени, когда электросопротивление R превышает RI на 11 -13%, дальнейшая выдержка чугуна в ковше приводит к снижению механических свойств.

Использование преддагаемого способа особенно важно при модифицировании больших объемов жидкого чугуна для заливки крупных деталей, так как в этом случае предупреждается возможность появления брака отливок по низким механическим свойствам свойствам. Кроме того, предлагаемый способ дает возможность определить время начала затухания модифицирующего эффекта при вынужденной выдержке расплава модифицированного чугуна перед заливкой.

Экономическая эффективность способа состоит в том, что он снижает брак отливок из-за низких механических свойств чугуна марки вследствие некачественного процесса модифицирования. Общее количество, отливок, которые бракуются из-за низких механических свойств (1,48%), составляет 133,8 т при общем выпуске данной марки чугуна 8921 т. Годовой экономический эффект от внедрения способа равен 37649 руб.

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА, включающий измерение электросопротивления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля степени усвоения модификатора чугуиом, по уменьшению или увеличению отклонения электросопротивления, от эталонного определяют снижение или повцшение степени усвоения модификатора чугуном, а по увелнчению электросопротивления более чем на 11 - У/о от измеренного в течение 50-80 с с момента ввода модификатора в чугун определяют начало затухания эффекта процесса модифицирования.