Модифицирующая смесь для чугуна Советский патент 1989 года по МПК C21C1/10 C22C35/00 

(21)4262892/31-02

(22)18.05.87

(46) 07.03,89о Бнш. № 9

(71)Всесоюзный заочный политехнический институт

(72)Б.К. Святкин, М.И. Карпенко, Ю.Г. Серебряков и А.Н. Болотов

(53)669.15-198 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1081212, кп. С 21 С 1/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 973654, кл. С 22 С 35/00, С 21 С 1/10, 1982.

(54)МОДИадцИРУЮиЩ СМЕСЬ ДЛЯ ЧУГУНА

(57)Изобретение относится к области литейного производства, в частности к составам модифицирующих смесей для получения высокопрочного чугуна. Цель изобретения - повышение механических свойств, трещиностойкости и плотности чугуна за счет улучшения раскисляющей способности смеси. Модифицирующая смесь содержит магний, графит, силикомишметалл, ферросилиций, силикоалюминий и нитриды марганца при следукщем соотношении компонентов, мас.%: магний 7-12, графит 8-14, силикомишметалл 20-30, ферросилиций 10-18, силикоалюминий 15-20, нитриды марганца 11-35, Дополнительный ввод в состав смеси силикоапюми- ния и нитридов марганца повышает раскисляюЕЧую, графитизирующую и стабилизирующую способности смеси, что приводит к существенному (на 15-20%) повышению механических свойств, тре- щиностойкости и плотности чугуна, обработанного этой смесью, 1 табл.

(О

СЛ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к производству высокопрочных чугунов дпя отливок с повышенной -трещиностойкостью.

Цель изобретения - повьш1ение механических свойств, трещиностойкости и плотности чугуна в отливках за счет улучшения раскисляющей способности смеси.

Цель достигается тем, что модифицирующая смесь, содержащая магний, графит, силикомишметалл и ферросилиций, дополнительно содержит силикоалюминий и нитриды марганца при следукщем соотношении компонентов, мас,%:

Магний7-12

Графит .8-14

Ферросилиций Силикомишметалл

Силикоалюминий Нитриды марганца Железо

10-18

20-30 15-20 11-35 Остальное

4 О) 05

О5

СП)

Дополнительное введение силико- алюминия увеличивает раскисляющую, графитизирующую и стабилизирующую способности смеси, повьш1ает плотность и механические свойства чугуна. При концентрации силикоалюминия до 10 мас,% плотность и механические свойства модифицированного чугуна недостаточны, а при увеличении его содержания (более 20 мас.%) снижаются стабильность процесса модифицирования, технологические свойства и тотность отливок.

Нитриды марганца вводят в состав Ьмеси как эффективные модифицирующие добавки, снижающие.трещиностойкость И остаточные термические напряжения. Их концентрация ог1 аничена содержанием 35 мас.%, выше которого снижаются раскислительная способность, свойства и плотность чугуна, а нижний предел (11 мас,%) обусловлен высокими характеристиками остаточных напряжений, склонностью к трещинам и пористостью чугуна при более низких крн- |центрациях нитридов марганца.

Содержание магния в смеси ограни- |чено его нижним пределом (7 мас.%) 1необходимым для устойчивого получе- |ния шаровидного графита в чугуне. |При увеличении концентрации магния IB смеси (более 12 мас.%) усиливает- ся пироэффект, снижается стабильность iраскислительной способности смеси, значительно повышаются остаточные термические напряжения чугуна в от- ливкак. Ферросилиций в модифицирую |щей смеси в количестве 10-18 мас. :повышает технологические и механичес1463766

а верхний предел - для чугунов, содержащих легирующи-е и демодифици- рующие элементы. При концентрации силикомишметалла более 30 мас.% в структуре появляется структурно

свободньй цементит в тонких сечениях отливок, снижается однородность структуры в толстых сечениях, повьшза10 ются остаточные термические напряжения в отливках, ухудшаются форма графита и герметичность чугуна. При со- . держании силикомишметалла до,20 мас.% ухудшаются литейные свойс.тва, форма

15 графита, снижаются раскисляющая способность, характеристики -твердости и плотности, повышается содержание неметаллических включений в чугуне.

J-.V

20 Для получения модифицируюп ей смеси используют силикоалюминий, ферросилиций, графит гранулированрый, нитриды марганца, полученные путем насыщения азотом электротермического

25 металлического марга:нца, силикомиш- металла, выплавленного в электропечи алю1-1инотермическим способом и поставляемого поплавочно в кусках массой не более 10 кг, и магний. Изкие свойства, стабилизирует раскисли- зо мельченные исходные материалы до тельную способность, снижает трещино- фракции 0,1-5 мм перемешивают в механических бегунах в течение 6-12 мин. Исходньй чугун выплавляют в ивдукI стойкость и остатрчные термические : напряжения, повьш1ает плотность чугуна в отливках.

Указанные пределы содержания гра- i фита в смеси выбраны как оптимальные I для данных численных значений маг- : ния и нитридов марганца, KoTopjjie Обеспечивают повышение раскисляющей | способности и стабильности процесса 1 модифицирования.:

Содержание графита в смеси более 14 мас.% снижает твердость, плотность, прочность чугуна и его технологические свойства; . Понижение концентрации графита менее 8 мас.%) снижает стабильность процесса модифицирования, степень усвояемости магния и увеличивает остаточные термические напряжения,

Силикомишметалл усиливает раскисляющую способность и стабилизирует, процесс модифицирования при некотором колебании химического состава исходного чугуна. Нижний предел силикомишметалл а применяется для модифицирования чугунов с низким содержанием неметаллических включений, не содержащих демодификаторов.

35

40

ционных печах следукяцего химического состава, мас.%: углерод 3,5-3,7, кремний 2,0-2,2j марганец 0,3-0,5; фосфор 0,02-0,06; никель до 2,,: хром до 0,05; сера до 0,08; титан до О,(33; железо остальное. Выпуск чугуна в подогретые литейные ковши проводят при 1380-1420°С. Модифицирующие смеси, перемешанные механически в бегунах, вводят в ковш в упакованном виде при выпуске чугуна из печи. Рас- g ход моди цируюшдх смесей 1% от массы расплава.

Составы- модифицируюшлх смесей, используемых для обработки чугунов опытных плавок, а также результаты опробования предлагаемого состава смесей:в .сравнении с известной приведены в таблице.

Для определения склонности модифицированных чугунов к образованию горячих трещин используют -звездо- образную технологическую пробу. Абсолютную трещиностойкость определяют по суммарной длине трещин на поверх- ности технологической пробы. Абсолют

50

а верхний предел - для чугунов, содержащих легирующи-е и демодифици- рующие элементы. При концентрации силикомишметалла более 30 мас.% в структуре появляется структурно

свободньй цементит в тонких сечениях отливок, снижается однородность структуры в толстых сечениях, повьшзаются остаточные термические напряжения в отливках, ухудшаются форма графита и герметичность чугуна. При со- . держании силикомишметалла до,20 мас.% ухудшаются литейные свойс.тва, форма

графита, снижаются раскисляющая способность, характеристики -твердости и плотности, повышается содержание неметаллических включений в чугуне.

J-.V

Для получения модифицируюп ей смеси используют силикоалюминий, ферросилиций, графит гранулированрый, нитриды марганца, полученные путем насыщения азотом электротермического

металлического марга:нца, силикомиш- металла, выплавленного в электропечи алю1-1инотермическим способом и поставляемого поплавочно в кусках массой не более 10 кг, и магний. Из5

0

ционных печах следукяцего химического состава, мас.%: углерод 3,5-3,7, кремний 2,0-2,2j марганец 0,3-0,5; фосфор 0,02-0,06; никель до 2,,: хром до 0,05; сера до 0,08; титан до О,(33; железо остальное. Выпуск чугуна в подогретые литейные ковши проводят при 1380-1420°С. Модифицирующие смеси, перемешанные механически в бегунах, вводят в ковш в упакованном виде при выпуске чугуна из печи. Рас- g ход моди цируюшдх смесей 1% от массы расплава.

Составы- модифицируюшлх смесей, используемых для обработки чугунов опытных плавок, а также результаты опробования предлагаемого состава смесей:в .сравнении с известной приведены в таблице.

Для определения склонности модифицированных чугунов к образованию горячих трещин используют -звездо- образную технологическую пробу. Абсолютную трещиностойкость определяют по суммарной длине трещин на поверх- ности технологической пробы. Абсолют

0

ные значения плотности определяют на ставдартных литых образцах 030 мм, а раскисляющую способность - по концентрации экстрагированного кислорода из модифицированного и немодифицированного чугуна. Пробы на содержание кислорода отбирают при 1350-5°С.

ти смеси. Экономия от применения смеси составляет 5,1-13,6 руб/т чугуна.

Формула изобретения

Определение ударной вязкости проМодифииирующая смесь для чугуна, содержащая магний, графит, силикомрш- водят на образцах 10-10-55 мм с V-об-ig еталл и ферросилиций, от л и ч а - разным надрезом глубиной 2 мм. Ста-;о п а я с я тем, что, с целью повьппепень усвоения компонентов модифицирующей смеси определяют по суммарному усвоению нитридов марганца, графита, РЗМ, кремния, алюминия и магния от их d6дepжaния в модифицирующей смеси.. Определение содержания компонентов проводят методом дифференцированного .количественного анализа на пробах, взятых из литых образцов.

Как следует из полученных результатов, применение предлагаемой смеси приводит к повышению на 15-20% механических свойств чугуна, его плотности и трещиноспособности за счет « более высокой раскисляюп1ей способносСмесь

/

ти смеси. Экономия от применения смеси составляет 5,1-13,6 руб/т чугуна.

Формула изобретения

шь; механических свойств, трещикостой- кости и плотности чугуна путем улучшения раскисляющей способности сме- 5 си, она дополнительно содержит сили- коалюминий и нитриды марганца при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Магний7-12

Графит8-14

Силикомишметалл

Ферр осилиций

0

Силико алюминий 5 Нитриды марганца

20-30 10-18 15-20

11-35

Продолжение таблицы