Модифицирующий флюс Советский патент 1986 года по МПК B22D13/00 

1

Изобретение относится к литейном производству, в частности к технологии центробежного литья заготовок из алюминиевой бронзы.

Цель изобретения - повьппение равномерности физико-механических свойств алюминиевой бронзы по всей длине отливки.

Предлагаемый модифицирующий флюс является механической смесью ванадиевого шлака конвертерного произвоства и предварительно сплавленных в электродуговой шлакоплавильной печи плавикового шпата, поваренной соли и криолита.

Перед дозированием модифицирующего флюса во вращающуюся форму его составляющие просушивают при|120-; 150 С. Компоненты флюса, сплавлен- ;ные в печи, размальгеают в шаровой мельнице до фракции не более 0,25м а ванадиевый шлак конвертерного производства - не более 0,1 тщательно смешивают в требуемых пропорциях.

Перед заливкой металла в изложницу в дозатор, установленный над желобом заливочного устройства, за- сьтают модифицирующий флюс и дозируют на струю жидкого металла во время заливки во вращающуюся форму.

Модифицирующий флюс расплавляется за счет тепла перегретого жидкого металла и эмульгируется в нем. Пятиокись ванадияi которая входит в состав ванадиевого шлака, восстанавливается алюминием бронзы до ванади .модифицируя ее, а шлакообразующая составляющая флюса ассимилирует неметаллические включения, газ и центробежными силами выносится на свобоную поверхность отливки и равномерно распределяется, образуя слой шлака.

Вследствие того, что пятиокись ванадия имеет температуру плавления значительно ниже (t 670-690°C), чем феррованадий и распределен боле равномерно по объему модифицирующег флюса, происходит полное расплавление и усвоение ее в зонах повьш1е ного охлаждения металла отливки.

Ванадий совместно с алюминием, железом и марганцем бронзы образует тройные соединения с большой температурой плавления, которые служат центрами кристаллизации. В модифицированном металле, вследствие уст

S

0

5

ранения зональности, неравномерность в свойствах значительно снижается, а прочность и пластичность сплава становится вьш1е по сравнению с модифицированным металлом. Металл вблизи внутренней поверхности заготовки затвердевает в последнюю очередь. Таким образом имеет место направленное от наружной к внутренней, поверхности затвердевание отливки.

Для эффективного воздействия на структуру металла необходимо, Чтоб содержание ванадия в металле составляло 0,05-0,10%. Использование в составе модифицирующего флюса ванадиевого шлака менее 15% обеспечивает содержание ванадия в бронзе .менее 0,05%, что Недостаточно для измельчения зерна и, как следствие, влияние на физико-механические свойства металла. При содержании во флюсе шлака свыше 30% содержание ванадия в бронзе достигает свьш1е 0,1%. При вводе В бронзу ванадия свьше 0,1% металла пропадает зона равномерных кристаллов , а структура металла подобна структуре исходного сплава (без модифицирования) .

Отливают и исследуют 5 заготовок из брозы Бр А7Ж2, 5Н1 , 5Мц9 под модифицирующим флюсом в количестве 1,0% с различным содержанием ванадия в шлаке и для сравнения отливают одну заготовку лод известным модифицирую- щим флюсом с феррованадием с - содержанием ванадия 78,6%.

Заливку металла осуществляют в изложницу с рабочим диаметром 350 мм, длиною 450 мм и толщиною 0 85 мм. Изложницу футеруют огнеупорной смесью, состоящей из 90% кварцевого песка и 10% пылевидного циркония .

0

5

45

50

55

Для модифицирования центробежных заготовок из бронзы Бр.А7Ж2, 5Н1, 5Мц9 ванадием используют ванадиевый щлак конвертерного производства, который имеет следующий химический состав, мас.%: 13,0-25,0; Fe (в окислах) 30,0-43,0; SiOg 15,0- 25,0; СаО 1,5-2,0; МпО 5,0-8,0; TiOj, 4,0-9,0; MgO 2,0-3,0; MjO, -. 2,0-3,0; S и Р до 0,1.

Температура начала плавления шлака около 1250 С. Отливку заготовок из бронзы Бр. А7Ж2, 5Н1, 5Мц9.осуществляют с применением ванадиевого

шлака конвертерного производства следующего химического состава, мас,%: V,j05 24,3; Реовц (в окислах) 38,0; SiOj 20,0; СаО 1,5; МпО 6,3; TiOg 5,0; MgO 2,5; , 2,0.

Механические смеси ванадиевого шлака, плавикового шпата, поваренной соли и криолита, используемые в опытах при отливке бронзовых заготовок, имеют химический состав, приведенный в табл.1.

Физико-механические свойства опытного металла, полученного с применением предлагаемого флюса, сравнивают с металлом заготовок, отлитых по известной технологии, данные сравнительного анализа приведены в табл.2.

Из табл.2 следует, что в з астках заготовки близких к торцам (опыт 6) при использовании феррованадия в составе модификатора наблюдается не полное его расплавление, которое приводит к повьш1енному расходу металла , идущего на обрезку.

222404

Прочностные свойства металла, выплавленного с применением известного флюса в торцевых участках, составляют 25-30% от прочности метал5 ла средней части отливки.

Замена в составе известного модифицирующего флюса феррованадия на ванадиевый шлак позволяет получать центробежнолитые заготовки из алю 0 миниевой бронзы с равномерными itaw «о-механическими свойствами металла по всей длине заготовки.

При этом прочностные свойства металла не уступают металлу, отли15 ;тОму с применением модифицирующего флюса с феррованадием.

Замена в составе модифицирующего флюса феррованадия на ванадиевый шлак конвертерного производства поз20 волит получить экономический эффект за счет снижения трудоемкости приготовления флюса и уменьшения при- , пускЬв намеханическую обработку по торцам отливки на (5-20% на 1 т

25 центробежного литья из алюминиевой бронзы.

о -

fo «ч

C О

00

«t

о

LO

л,

о о

л

00

ОЧ

см -

U-1

ЧО

„ „ „ о

vO

л

о

ш

ч

см

0)

о

л

со

см

CO CO

Cst

)

f

in

см VO

J- -

о

п

ш

СП

о

со

oo

CO

о

ъ

t

«I

о

t

ю

N

о

со

t

о 00

f

го

о

ш

со

I

о )

А

о ем

«ч

о

ш

чО

со

ш ел

о

ч

vO

cs

s

о

CO

Cv|

ОЧ о

«чffk

1

in г

„ о

о

«

со

vO

«ъ

hVO

о I -

I

СЧ I

in

h

- I

о

CO

in

CO

00 CO

о

CO

CO

in

ЧО

о in

CN -

CM

II

(d

(Uя

&n) n «

.

vO

M

00

si r « Й

CO

in

VO

пыт

Содержаниеванадия в бронзе, мас.%

Механические свойства

б. , МПа

8, %

0,13

424

0,10

600

3 4 5

0,08 0,05 Следы

597 579 446

28,9 То же 26,5

18,4 Структура металла

имеет большую величину зерна, шлаковые включения не об- „ наружены

599 29 О 6 0,09 Мелко кристалличес кая структура металла в средней части отливки. Наличие включений феррованадия в торцовых участках отливки на длине до 350-400 мм.

4

599 и 450 МПа - прочность образцов на разрыв, вьфезанных из средней и торцовой частей отливки соответственно.,

к 29,0 и 17,1% - удлинение образцов,вырезанных из

средней и торцовой частей отливки соответственно.

Составитель К.Сорокин Редактор И.Дербак Техред Л.Олейник Корректор О.Луговая

Заказ 1645/10 Тираж 757Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Таблица 2

Результаты опыта

8, %

Наличие шлаковых включений по толщине отливки, большая величина зерна

Шлаковых включений не обнаружено, структура металла, отливки мелкозернистая по всей длине

То же