Смесь для модифицирования высокопрочного чугуна в литейной форме Советский патент 1988 года по МПК C21C1/10 

Изобретение относится к литейному производтву, а именно к составам, смесевых модификаторов для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом,.

Цель изобретения - уменьшение от- бела тонкостенного литья из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Предлагаемая смесь для модифицирования высокопрочного чугуна в литейной форме содержит гранулированный магний, криолит, древесный уголь, обработанный углекислым барием, и железокремниймагниевый сплав при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Гранулированный магний5-15 Криолит1-5 Древесный

уголь, обра-

ботанный углекислым барием 2-7 . Железокремниймагниевый сплав Остальное

Дополнительный ввод в состав смеси углеродсодержащего материала в виде древесного угля, обработанного углекисльм барием, позволяет стабильно получать тонкостенное литье (толщина стенки менее 10 мм) без отбела. Это связано с тем, что при кристаллизации образуются дополнительные центры кристаллизации графита, повьщ1ается графитизация моди- цг фированного чугуна. Наличие в составе древесного угля углекислого бария приводит.к разложению последнего при высоких температурах с выделением углекислого газа и окиси бария. Окись бария в расплаве служит подложкой для кристаллизации графита. Пузьфьки СО,, барботируя расплав при протекании его через реак- хщонную камеру, разрушают крупные комплексы графита, что также способствует увеличению графитных включений, тем самь1м снимая отбел при кристаллизации чугуна.

Применение в составе модификатора древесного угля, обработанного углекислым барием, не требует специальной технологии и дополнительных затрат, связанных с обработкой древесного угля BaCOj. Данный материал изготавливается в .промышленности и широко применяется в термической

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

обработке для цементации стальных изделий. Он представляет собой зерна, древесного угля, покрытые пленкой углекислого бария. Массовая доля углекислоого бария в древесном угле составляет 20%.

Криолит вводят в состав смеси с целью улучшения смачиваемости части- чек смеси и прежде Bcertf кремнийсо- держащего компонента. При протекании металла через реакционную камеру криолит образует жидкоподвижный шлак,способный усиливать процесс растекания расплава по поверхности смесевого мо- дификатора. Тем самым усиливается процесс пропитки слоя, играющего оп ределяющую роль в прогреве и растворении низлежащих слоев модификатора

Гранулированный магний в составе, смеси способствует сфероидиздции графитных включений, увеличивает реакционную способность смеси и позволяет интенсифицировать процесс взаимодействия насыпного слоя модификатора с- расплавом реакционной камеры. Образующиеся пары магния бар- ботируют насыпной слой модификатора и тем самым обеспечиват наиболее полный контакт расплава с частицами модифицирующей смеси в реакционной камере.

Пределы содержания компонентов в составе смесевого модификатора установлены экспериментально. Нижний предел по магнию (5 мас.%) обусловлен минимальным его количеством для стабильного получения шаровидной формы графита в чугуне, а также с точки зрения возможности интенсификации процесса растворения слоя модификатора. Верхний предел (15 мас.%) связан с увеличением степени пере- охлалздения расплава в процессе модифицирования и опасностью образования структурно-свободных карбвдов.

Содержание криолита на уровне 1 мас.% установлено, исходя из минимального его количества, обеспечивающего заданную вертикальную скорость растворения насыпного слоя модификатора. Верхний предел (5 мас.%) выбран в связи с возникновением опасности попадания в тело отливки шлаковых включений - продуктов взаимодействия криолита с расплавом.

Содержание древесного угля, обработанного углекислым барием, на уровне 2 мас.% установлено, исходя

из условий получения высокопрочного чугуна в стенке отливки толщиной 5 мм бе-з отбела. Верхний предел .(7 мас,%) определен в связи с малым приростом эффекта снижения отбела в тонких сечениях отливки и увеличением расхода данного материала.

Содержание элементов в составе железокремниймагниевого сплава на-- ходится в соотношении, мас.%:

Магний 5-10

Кремний 40-70

Железо Остальное

Предлагаемый состав железокремний магниевого сплава обеспечивает минимальную температуру плавления мо- дифицирзтощей смеси, что является особенно важным при внутриформенном модифицировании.

Пример. Для проведения сравнительных испытаний известного и предлагаемого смесевых модификаторов используют комплексную пробу, включающую: стояк, камеру для внутрифор- менного модифицирования, шлакоулав- лйвающие элементы и три клиновидные пробы с отношением высоты к основанию клина 6:1. Формы изготавливают методом формовки в сьфые песчано-гли нистые формы. Смесь для модифицирования засыпают в реакционную камеру, расположенную между стояком и полостью формы. В составе смеси используют гранулированньй магний, криолит, железокремниймагниевый сплав, выплавленный на основе ферросилиция ФС 75 с соответствующей присадкой магния, дрейесньй уголь, обработанньй углекислым барием.

Исходные материалы перед смешиванием имеют следующий фракционный ,состав: магний - гранулы фракцией 0,5-2 мм; Fe-Si-Mg-сплав - частицы, фракцией 2-8 MMJ криолит и древесный уголь - порошок.

Смесь загружают в дезинтегратор и перемешивают в течение 15 мин. Время перемешивания выбрано экспериментально и обеспечивает однородность состава смеси.

Елавку чугуна осуществляют в индукционной печи с кислой футеровкой тигля. Химический состав исходного

0

5

0

О

чугуна, мас.%: С 3,47 Si 1,85; Мп 0,48} S 0,03. Температура заливки постоянная и составляет 1380 С. Расход модифицирующей смеси 1,2% от . металлоемкости формы. После заливки и охлаждения форм оценивают структуру металла и величину отбела в клиньях. Содержание компонентов в составе железокремниймагниевого сплава на среднем уровне. Для сравнения получают высокопрочный чугун с применением известного смесевого модификатора при среднем содержании компонентов В: смеси и в составе железокремниймагниевого сплава, а также с применением известного модификатора с добавкой в его состав обычного графитового порошка. Результаты испытаний представлены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемая смесь обеспечивает минимальную глубину отбела в исследуемых клиньях, в то время как высокопрочный чугун, 5 полученный с помощью известного модификатора, имеет значительный от- бел, что не позволяет применять известный модификатор при производстве тонкостенного литья.

Формула изобретения

Смесь для модифицирования высокопрочного чугуна в литейной форме, содержащая гранулированный магний, криолит и железокремниймагниевый сплав, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения отбела тонко стенного литья из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, она дополнительно содержит древесный уголь, обработанный углекислым барием при следующем соотношении компонентов, мае. %: .

5

0

Гранулирован- ньй магний Криолит Древесный уголь, обработанный углекислым барием

Железокремн1й5- магниевый сплав

5-15 1-5

2-7

Остальное

Цель эксперимента

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам смесевых модификаторов для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Целью изобретения является уменьшение отбела тонкостенного литья из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Смесь для модифицирования высокопрочного чугуна в литейной форме содержит, мас.%: гранулированный магний криолит 1-5; древесный уголь, обработанный углекислым барием 2-7, и железокрем- ниймагниевый сплав - остальное. Применение смеси позволяет в 3-3,5 раза уменьпшть отбел тонкостенного литья. 1 табл. с