Модифицирующая смесь для получения высокопрочного чугуна Советский патент 1988 года по МПК C22C35/00 

1

Изобретение относится к металлУр- гии, в частности к разработке составов модифицирующих смесей для получения высокопрочного чугуна.

Цель нзЬбретения - уменьшение затрат на модифицирование, повышение мханических свойств чугуна и снижение его склонности к отбелу.

Магниевый шлак (шлам) представля- ет собой шлакометаллическую фазу - отходы производства первичного магния. Основными компонентами этих отходов являются хлориды щелочных и ще лочно-земельных металлов, оксид магния и металлический магний, р-аспре- деленный в массе хлоридов в виде корольков различной крупности. Кроме того, в шлаке присутствуют в небольших количествах хлориды кальция и бария, фторид кальция, окись кальция, алюминий. Химический состав шлака непостоянен, компоненты распределены в массе шпама неравномерно. Неравномерное распределение магния в шпаме усложняет его использование для получения высокопрочного чугуна. Необходимое усреднение состава шлака, позволяющее увеличить содержание активного магния, достигается обогащен ем металлургических отходов путем дробления и отсева солевой и оксидной составляюш 1Х на грохоте. После обогащения магниевьй шлам имеет следующее содержание компонентов, мае

55-85 0,2-25 3-jO 0,4-5 0,05-3

Остальное качестве магМагний активный

Окись магния

Фторичный кальций

Окись кальция

Алюминий

Хлориды щелочных

и щелочно-земельных

металлов

При использовании в нийсодержащего реагента обогащенного магниевого шлама достигается утилизация отходов производства первичного магния. Наличие в составе магниевого шлама галоидов магния и щелочны металлов (Са,К). способствует снижению отбела модифицированного чугуна, вызывая образование мелкодисперсного графита и предотвращая коагуляцию и флотацию последнего. Галоиды способствуют наиболее полному смепгаванию компонентов композиции, создают при модифицировании р азвитую поверхность контакта присадки с расплавом, исключают возгонку и окисление магния

(5

;5 ,,,

0

кислородом воздуха и тем самым обеспечивают стабильность результатов модифицирования. Кроме того, хлориды рафинируют металл от неметаллических включений, что повышает прочность и пластичность чугуна в литом состоянии.

Алюминий, присутствуя в обогащенном магниевом шламе в количествах, 0,05-3% по массе раскисляет чугун, повьшая его поверхностное натяжение. Учитьшая малое содержание кислорода, растворенного в чугуне, и восстановительную атмосферу в ковше, остаточный алюминий проявляет адгезионно- активные свойства, снижая межфазное натяжение расплава. При избытке углерода при температуре модифицирования образуются оксикарбиды алюминия А1404С5 которые служат центрами кристаллизации графита, снижая твердость чугуна и способствуя предотвращению появления отбела,

СаО и CaF являются постоянно при

сутствующими компонентами магниевого шпама. При вводе шлама в жидкий чугун они не ухудшают качество металла и способствуют повышению механических свойств. Являясь сильной восстановительной -смесью, СаО и CaF снижают степень окисленности металла и ускоряют переход кремния и углерода в металл. Кроме того, оксиды и фтори- дЫ кальция снижают вязкость шлаков, образующихся при модифицировании. Активный шпак предохраняет расплав от кислорода атмосферы в процессе разливки, что позволяет исключить попадание окисных плен в тело отливки.. Нижний предел содержания обогащенного магниевого шлама в составе модифицирующей композиции (15 мас.%) обусловлен достижением сфероидиза- ции графита не менее 90% при расходе смеси 1,5% от веса расплава при содержании магния активного в шламе 85 мас.%.

Верхний предел (40 мас.%) магниевого шлама определен такими же требованиями при содержании магния ак- тивного в шламе 55 мас.%.

Для подавления образования струк- турно-свободных карбидов, повышения прочностных свойств отливок в композиции для модифицирования используются отходы производства карборунда в виде шлама. Отходы производства

карборунда содержат компоненты в следунлцем соотношении, мас.%:

Карбид кремния.80-85

Окись алюминия8-15

Окись железа1-3

Углерод2-3

Двуокись кремния 1-2 КремнийДо 1

Использование отходов проиэводст

ва карборунда в составе композиции позволяет утилизировать отходы производства абразивов. Применение карбида кремния вместо ферросилиция уве- личивaet коэффициент усвоения угле- рода за счет высокой раскислительной способности Sic. Наличие СаО и вносимых магниевым, шламом, максимально увеличивает степень усвоения углерода. Коэффициент усвоения угле- рода из карбида кремния составляет 0,65-0,70. Коэффициент усвоения кремния составляет 0,30-0,35 и ниже, чем при использовании ферросилиция. Это исключает при модифицировании возмож- ность повьшения твердости при отсутствии отбела и снижение прочностных свойств отливок, так как восстановленный кремний вьтолняет функции гра- фитизатора, а не легирующего элемен- та.

Верхний предел содержания отходов карборунда в модифицирующей композиции (85 мас.%) ограничен ухудшением механических свойств чугуна, что связано с повышением степени графитиза- ции сплава, нижний предел (60 мас.%) обусловлен полным снятием отбела в отливках.

Пример. При проведении сравнительных испытаний известной смеси и предлагаемой композиции определяли глубину отбела образцов, их механические характеристики и степень сфе- роидизации графита.

Чугун, содержащий, %: С 3,1; S 1,9; Мп 0,5, выплавляли в индукционной тигельной печи ЛПЗ-67 с кислой футеровкой.

При изготовлении известной и предлагаемой смеси применялись следующие компоненты: магний гранулированный МгП1, ТУ48-10-51-78; ферросилиций ФС75, ГОСТ 415-75; шлам производства карборунда; обогащенный магниевый шла Березниковского титаномагниевого ком- бината.

Технология изготовления смесей заключается во взвешивании и переме-

0

г n 5

0 5

0

5

шивании компонентов. Перед перемешиванием шламы карборунда и магния просушивали в сушиле при 300 С до остаточной влажности 0,12%. Навеску сме- севого модификатора укладывали на дно ковша (предварительно прогретого) и сверху пригружали стальной обрезью.

Для определения механических характеристик чугуна после модифицирования заливалась клиновидная проба, из которой изготавливались образцы для испытаний на разрыв и исследование микроструктуры чугуна. Глубину отбела оценивали по излому клиновидных проб, структуру и форму графита оценивали согласно ГОСТ-3443-77.

Опытные плавки по предлагаемому варианту осуществляли на верхнем, среднем и нижнем, а также ниже нижнего и выше верхнего пределов содержания компонентов модифицирующей композиции. Содержание компонентов маг- нийсодержащего реагента и кремнийсо- держащего компонента при этом находились на среднем уровне.

Результаты проведенных плавок- с использованием известной и предлагаемой модифицирующих добавок представлены в табл. 1 и 2. .

Применение предложенной модифицирующей композиции позволяет снизить глубину в 1,7-3 раза, повысить предел прочности в I,09-1,19 раза, относительное удлинение в 1,9-4,09 раза и снизить .затраты на модифицирование в 1,02-1,5 раза.

Формула изобретения

Модифицирующая смесь для получб- ния высокопрочного чугуна, содержа - щая кремнийсодержащие и магнийсодер- жащие вещества, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения затрат на модифицирование повышения механических свойств чугуна и снижения его склонности к отбелу, в качестве магнийсодержащего вещества она содержит обогащенньй шлак производства первичного магния, а в качестве кремнийсодержащего вещества содержит отходы производства карборунда при следующем соотношении компо- нентов, мас.%:

Обогащенный шлак производства первичного магния 15-40 Отходы производства карборунда60-35

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок из высокопрочного чугуна..Цель изобретения - умень шение затрат на модифицирование, по- вьшение механических свойств чугуна и снижение его склонности к отбелу,. Новая модифицирующая смесь содержит, мас.%: обогащенный шлак производства первичного магния 15-40, отходы производства карборунда 60-85. Применение в предложенной смеси, : в качестве магний- и кремнийсодержащих веществ обогащенного шлака и отходов производ- ;ства карборунда позволило уменьшить Jзатраты на модифицирование чугуна в 1,02-1,5 раза, а такж е повысить предел прочности в 1,09-1,19 раза, относительное удлинение в 1,9-4,09 раза, снизить склонность чугуна к отбе- лу в 1,7-3 раза, 2 табл. (Л