Модификатор Советский патент 1988 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к обработке чугуна и стали для деталей, подвергаемых эмалированию.

Цель изобретения - повьшение термостойкости эмалевого покрытия чугунных и стальных отливок.

Предлагаемый модификатор содержит кальций, магний, редкоземельные металлы (РЗМ), кремний, железо, титан и теллур при следующем соотношении компонентов, мае.%:

Кальций21-35

Магний0,Г-5

РЗМ4-10

Титан6-10

Теллур0,01-0,1

Железо9-20

КремнийОстальное

Предложенный состав модификатора применительно к обработке чугуна содержит, наряду с элементами-сфероиди заторами графита - кальций, магний, РЗМ, элементы-десфероидизато ры графита - титан, теллур. Для обеспечения эмалируемости чугуна содержание кальция в предложенном модификаторе повышено до 21-35 мас.%, а доля магния снижена и составляет 0,1-5 мас.%. Содержание РЗМ уменьшено до 4-10%. При содержании кальция свьшге 35 мас.% для нормального усвоения модификато- |ра необходим перегрев металла более 1500°С, что приводит к дополнительным энергозатратам. I При содержании кальция ниже 21 % вследствие повышения коэф(})нциента Линейного расширения (КЛР) металла JH увеличения разницы между КПР ме- ргапла и КПР эмали термостойкость эма 1певого покрытия заметно ухудшается. Когда .содержание магния превышает S%, то при хорошей степени глобуля- ризации графита одновременно наблю- j aeTCH .укрупнение графита и неметал- пических включений, вследствие чего КПР чугуна повьшается, а термостойкость эмалевого- покрытия становится Неудовлетворительной. При содержании магния менее 0,1 мас,% степень глобуляризации графита заметно понижается, что ведет к понижению механических свойств чугуна. При содер ании РМЗ менее 4% и более 10% КПР металла повышается, а степень сферо- адизации графита ухудшается,что снижает термостойкость эмалевого покрытия .

При введении в состав модификатора титана в пределах 6-10% КЛР металла понижается, термостойкость эмалевого покрытия улучшается. При содержании титана более 10 мас.% форма графита заметно деглобуляризуется и укрупняется, а КЛР металла при эт.ом еще более понижается, что приводит

к появлению трещин в эмалевом покрытии. При содержании титана в модификаторе менее 6% его влияние на форму графита и КЛР металла и улучшение термостойкости эмалевого покрытия незначительно. При содержании теллура в пределах 0,01-0,1 мас.% термостойкость эмалевого покрытия на чугуне и стали наилучшая, так как КЛР металла несколько увеличивается и достигает опт1гмальных значений. Если содержание теллура выше 0,1 мас.%, то десфероидизирующее действие теллура в таком количестве уже не удается компенсировать избытком содержания элементов-сфероидизаторов

(магния, кальция, РЗМ) и механические свойства чугуна заметно ухудшаются. При содержании теллура менее 0,01 мас.%, его влияние на термостойкость эмалевого покрытия незначительно. При содержании железа в пределах 9-20 мас.% обеспечивается нормальная усвояемость модификатора. При обработке стали модификатором предложенного состава, кальций, магНИИ и РЗМ являются сфероидизаторами неметаллических включений.При их введении улучшается также степень рафинирования стали от неметаллических включений, что способствует получению качественного эмалевого покрытия на стали - без пузьфей и укоJ lOB .

Магний, кальций, РЗМ, а также теллур относятся к поверхностно-актив- ным веществам, способствующим повышению прочности сцепления стали с эмалевым покрытием.

Титан стабилизуер микроструктуру стали за счет измельчения зерна и образования устойчивых соединений с углеродом, кислородом, азотом и водородом, не разлагакщихся при температуре обжига эмали. Титан существенно понижает коэффициент линейного расширения (КЛР) эмалируемой стали, что снижает термические напряжения между сталью и эмалевым покрытием.

Содержание кальция, магния,РЗМ, титана и теллура ниже соответственно 21; 0,1; А; 6 и 0,01 масЛ не оказывает заметного влияния на ве- . личины КЛР металла и, следовательно, на степень эмалируемости стали.

Ecjjfi содержание кальция, магния, РЗМ выше соответственно 35; 5; 10 мас.%, то вследствие образования по границам зерен вторичных хрупких фаз механические свойства стали понижаются. При содержании теллура в модификаторе выше 0,1% в микроструктуре стали образуется избыток не- металлических включений, что также способствует понижению механических свойств стали. При содержании титана в модификаторе более 10% в микроструктуре стали происходит укрупнение карбидов титана и расположение и по границам зерен, что вызывает снижение механических свойств стали, главным образом пластических, и способствует такому понижению КЛР ме- iталла (до уровня 11,0,-10 1/°С), что в эмалевом покрытии появляются трещины за счет увеличения разницы между КЛР металла и эмали.

Титан и теллур влияют противоположно на величины КПР эмалевого металла: первьй понижает, второй повышает КПР металла - и одновременно способствуют стабилизации КЛР металла, без резких изменений их ве-. личин при наличии магния, кальция, РЗМ.

Пример. Модификатор получали в графитовом тигле индукционной печи типа ЛПЗ-67 емкостью 3d кг на шихте из силикокальция марок, СК 15- CK3D, лигатуры ФСЗОРЗМЗО-ФСЗОРЗМ5, титановой губки или ферротитана марки Тив - теллура в виде порошка. Шихту расплавляли и доводили температуру до 1350-1400°С, затем в расплав н железной штанге вводили кусковой магний и перемешивали. Дешихтовку осуществляли путем дополнительного ввода металлического кальция также на штанге, как и магний, добавками стальной дроби и ферросилиция. При этом более тяжелые металлы погружали на дно тигля, а более легкие вводили в расплав по ходу плавки. Разливку лигатуры производили ручным ковшом н железный швеллер. После остывания лигатуру извлекали и измельчали до необходимой фракции.

0

. 5

5

0

0

Сравнительные испытания модификаторов проводили на чугуне и стали с их последующим эмалированием (1 - 2 слоями грунтовой эмали, 2-3 слоями покровной эмали) на деталях арматуры (в виде золотников) и дальнейшее испытание эмалированных золотников на термостойкость сначала в стандартных, а затем в ужесточенных условиях, с проверкой их механических свойств и микроструктуры и определением КЛР на оптическом дилатометре с коэффи- циен Еом увеличения 5000-7000 (образцы диаметром 5iO,1 мм, длиной 25± ± О,1 мм).

Исходные чугун и сталь выплавляли в индукционной печи МГП-102 на базе чушковых чугунов марок Л2-Л4 и отходов среднеуглеродистой стали марок ЗОЛ, 35Л. Модификатор дробили на куски размером 10-20 мм и помещали на дно 60 кг ковша в количестве 1,8кг для чугуна и 0,3 кг для стали.

Опытные составы опробованных модификаторов приведены в табл.1.

Результаты определения термостой- кости эмалевого покрытия и КЛР на чугуне (см. табл.2) и стали (см.табл.3), модифицированных известным и предложенным модификатором, представлены в табл.2 и 3.

Из результатов испытаний следует, что термостойкость эмалевого покрытия на лроэмалированных золотниках из чугуна и стали, модифицированных известным модификатором и модификаторами состава 7 и 8 с неоптимальным содержанием компонентов,.

Таким образом, предложенный состав модификатора, содержащий дополнительно титан и теллур, имеет улучшенную эмалируемость, выражающуюся в повыашнии термостойкости эмалевого покрытия чугунных и стальных изделий.

Использование предложенного модификатора для модифицирования чугуна

и стали позволяет увеличить срок . службы эмалированных изделий в 1,5 - 2 раза.

у

Формула изобретения

Модификатор преимущественно для эмалируемых отливок из чугуна и стали, содержащий кальций, магний, редкоземельные металлы, железо и кремний, отличающийся тем.

51392136

что, с целью повышения термостойкости эмалевого покрытий,, он дополнительно содержит титан и теллур при следующем со.отношении компонентов, мае Л: .

Кальций21-35

Магний. О,1-5

льные

4-10 6-10 0,01-0,1 9-20 Остальное

Изобретение относится к области литейного производства и используется преимущественно при обработке чугуна и стали, подвергаемых эмалированию. Цель изобретения - повьшение термостойкости эмалированного слоя. Предт- лагаемьий модификатор содержит,мае.%: кальций 21-35, магний 0,1-5-, редко- земельные металлы 4-10, титан 6-10, теллур 0,01-0,1, железо 9-20, кремний - остальное. Дополнительный ввод титана и теллура в состав модификатора обеспечивает повышение термо- (Стойкости эмалируемого слоя в 1,5 - 2 раза. 3 табл.

1 На .1-й тепло- смене ОТКОЛЬ эмали редлааемый Без изменений

На 1-й тепло- смене трещины эг-шли

13,5

11,0 12,5 11,5 11,9 11,8

10,8

Таблица 1

Извест- ньм

1На 1-й тепло- смене отколы

эмали Предлагаемый

2Без изменений

13,6

11,2

71392136

Продолжение табл.3

12,6 12,0 11,6 11,7

8 Продолжение табл. 3

На 2-й тепло- 11,0

смене трещины

эмали

На 1-й тепло- 1А,0

смене отколы

эмали