Способ модифицирования высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК C21C1/10 B22C9/08 B22D27/00 

113

11:5обретение относится к металлургии и лите1 1иому производству и может быть использовано при получении высокопрочного чугуна с вермикулярным гра(Ьитом5 работающего в условиях тепловых ударов, например кокильной оснастки, деталей двигателей и термических печей.

Цель изобретения - повьгоюние ста- бильности модифицирования, качества чугуна, эксплуатационной надежности в условиях теплосмен с нагревом до 350-550°С и повышения стабильности модифицирования путем более полного растворения модификатора и гомогенизации расплава.

На чертел е приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство включает литниковую ча- шу 1, входной стояк 2, литниковый канал 3, реакционную камеру 4, стопор 5, выходной стояк 6, вьшускные литниковые каналы 7, гомогенизационную камеру 8, перегородку 9, подвижный за- твор 10. Выходной стояк 6 связан с полостью литейной формы (не показана) , Устройство выполняют из формовочных смесей. Перегородку 9 и под- В1т.нъш затвор 10 вьшолняют из огне- упорных материалов.

Устройство работает следуюнлим образом.

Расплав, прошедший первичное моди фицирование графитизирующими лигату- рами и гомогенизирую1ди ш присадками, из разливочного ковша (не показан) заливают в литниковую чашу 1,откуда он через входной стояк 2 и литниковый канал 3 поступает в полость реакци- оиной камеры 4, в которой предварительно размещают сфероидизирующие добавки, смешанные с плавиковым шпатом. Расплав, проходя над модификатором, растворяет его и через выпускные литниковые каналы 7 перегородки 9 поступает в гомогенизационную камеру 8 Подвижный затвор 10 в начале устанавливают таким образом, чтобы верх его

отверстия совпадал с верхом первого

Есанапа 7 перегородки 9 (как показано на чертеже). В этом случае модифици- рованньгй расплав поступает в гомоге- иизационную камеру через верхний ка- перегородки. По мере растворения модификатора и опускания уровня рас- I плава до верха второго канала 7 опускают г одвижнь й затвор 10 и постепенно ггерекрывают верхний канал, откры5

4

5

0 5 0

с 0

0

332

вая одновременно riTopon, и пропугк;-- гот модифицнропашпий распл;пч в гомо- генизационную камеру. По мере растворения модифт1катора подвижный затвор опускают еще на один канал и т.д. до полного завершения процесса модифицирования, обеспечивая тем са- MbLM послойное равномерное растворение модификатора. Количество каналов и расстояния между ними выбирают в зависимости от размеров реакционной камеры, рода и фракции модификатора с расчетом полного его растворения. Расплав,поступающий в гомогенйзаци- онную камеру, перемет1вается, усредняется по составу, неметаллические включения всплывают. После заполнения гомогенизационной камеры вынимают стопор 5 и металл чераз выходной стояк 6 поступает в полость литейной формы. Процесс модифицирования продолжается до полного израсходования модификатора и заполнения литейной формы.

При высоте гомогенизационной каме-- ры менее 2 высот реакционной камеры усреднение состава и гомогенизация расплава недостаточны, а при увеличении высоты ее более 6 раз сних аются литейные свойства чугуна и стабильность его состава и свойств.

Площадь поперечного сечения выходного стояка равна 0,7-1,0 площади поперечного сечения выпускного литникового канала. При таком соотношении площадей поперечных сечений, которые определены экспериментально, создаются оптимальные условия для гомогенизации, перемешивания и повышения качества чугуна в отливках. При соотношении их менее 0,7 снижается модифицирующий эффект и эксплуатационная стойкость отливок, а при соотношении их более 1,0 снижается стабильность качества модифицированного чугуна и структуры чугуна в отливках,

Проводят опробование способа модифицирования высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом по известному процессу и предлагаемому. Применяют чугуны заэвтектического состава, выплавляемые дуплекс-прои,ессом: коксогазовая вагранка - индукционный миксер. Расплав в ковше модифицируют лигатурами, содержащими РЗМ (ФС ЗОРМЗ) и гомогенизирующие присадки лзотированного карбица кремния, в количестве 0,2-3% от массы металла.

В табл. 1 приведены данные о количествах используемых присадок при первичном и вторичном модифицировании, химических составах модифицированных чугунов и характеристиках стабильности модифицирования чугуна и его загрязненности неметаллическими включениями.

В качестве гомогенизирующих присадок при осуществлении предлагаемого способа используют азотированный карбид кремния, содержащий 3,5 мас.% азота.

В табл. 2 приведены данные о механических и эксплуатационных свойствах чугунов в отливках в зависимости от количества гомогенизирующей присадки в ковш и изменения конструктивных параметров реакционно-гомогенизационно- го устройства для вторичного модифицирования смесью сфероидизирующих магнийсодержащих (9,8% магния) при- садок и плавикового шпата.

Как видно из табл. 1 и 2, предлагаемый способ модифицирования чугуна обеспечивает более высокую стабильность модифицирования, качества чугуна и высокую эксплуатационную стойкость в условиях теплосмен чем базовый способ модифицирования высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом.

Применение предлагаемого способа для получения высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом обеспечива- ет повьшение эффективности модифицирования, качеств чугуна, что позволяет снизить расход модификаторов и лигатур на 20-45%.

г Q

5

0 5

0

5

«

Формула изобретения

1. Способ модифицирования высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом, включающий первичное модифицирование графитизирующ1-1ми лигатурами, присаживаемыми на дно ковша перед заливкой расплава, выдержку в ковше, скачивание шлака и вторичное модифицирование смесями, отличающийся тем, что, с целью повьш1е- ния стабильности модифицирования, ка- чест5,а чугуна и эксплуатационной надежности в условиях теплосмен с на- гревом до 350-550 С, при первичном модифицировании в расплав совместно с лигатурами вводят гомогенизирующие присадки в количестве 0,2-3,0% от массы металла, а вторичное модифицирование проводят перед литейной формой сфероидизирующими добавками, смешанными с плавиковым шпатом.

2. Устройство для модифицирования высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом, содержащее литниковую чашу, реакционную камеру, входной и выходной стояки, литниковые каналы и стопор, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества чугуна и повышения стабильности модифицирования путем,более полного растворения модификатора и гомогенизации расплава, оно дополнительно содержит гомогенизационную камеру, отделенную от реакционной камеры перегородкой с выпускными литниковыми каналами, снабженной подвижным затвором, причем высота гомогенизационной камеры равна 2-6 высоты реакционной камеры, а площадь поперечного сечения выходного стояка - 0,7-1,0 площади поперечного сечения вьшускного литникового канала.

Таблица 2

Изобретение, относится к металлургии и литейному производству и может быть использовано при получении высокопрочного чугуна с вермику- лярным графитом , работающего в условиях тепловых ударов, например кокильной оснастки, деталей двигателей и термических печей. Цель изобретения - повышение стабильности модифицирования, качества чугуна, экстшуа- тационной надежности в условиях теп- лосмен с нагревом до 350-550 С и повышение стабильности модифицирования путем более полного растворения моди-i фикатора и гомогенизации расплава. Способ модифицирования высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом включает первичное модифицирование графитизирующими лигатурами, присаживаемыми на дно ковша перед заливт кой расплава, вьщержку в ковше, скачивание шлака и вторичное модифицирование механическими смесями. .При первичном модифицировании в расплав совместно с лигатурами вводят гомогенизирующие присадки в количестве 0,2-3,0% от массы металла, а вторичное модифицирование проводят в гомо- генизационной камере литейной формы сфвроидизирующими добавками, смешанными с плавиковым шпатом. Устройство для осуществления способа модифицирования высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом включает литниковую чашу, реакционную камеру, входной и выходной стояки, литниковые каналы и стопор. Устройство дополнительно содержит гомогенизационную камеруj отделенную от реакционной камеры перегородкой с вьтускными литниковыми каналами, снабженной подвижным затвором, причем высота гомогени- зационной камеры равна 2-6 высотам реакционной камеры, а площадь поперечного сечения выходного стояка - 0,7-1,0 площади поперечного сечения выпускного литникового канала. 2 с.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл. « (Л со 00 00 4: 00 ел

7О

в

5