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

Изобретение относится к литейному производству, в частности к смесям для модифицирования чугуна.

Цель изобретения - снижение стоимости смеси при сохранении высокого модуля кольцевой прочности чугуна.

Смесь, содержащая стружку магний- литиевого сплава, углерод, дополнительно содержит отходы сварочного флюса и чугунную стружку при следующем соотношении компонентов, мас.%: Стружка магний- литиевого сплава 10-40

Углерод1-10 Отходы сварочного флюса20-80 Чугунная стружка: 9-30 При этом отходы сварочного флюса содержат следующие компоненты, мас.%: Окись кремния 35-46 Окись марганца22-41 Окись кальция3-10 Окись магния2-11 Окись титана4-7 Окись циркония4-7 Окись алюминия0,5-5

Кл

3150

I Окись железа 0,5-2

Фтористый кальций5-12

Стружка магнийлитиевого сплава со держит следующие компоненты, мас,%:

Литий7-9

Алюминий 4-6

Кадмий3-5

Церий . 0,01-0,2

Марганец 0,1-0,4

Цинк0,8-2

МагнийОстальное

Наличие в рафинирующе-модифициру- ющей смеси отходов сварочного флюса в количестве 20-80% позволяет более эффективно устаиваться таким активным элементам-модификаторам из стружки магнийлитиевого сплава., как литий, магний, церий, цинк, кадмий, которые способствуют получению в чугуне вместо пластинчатой формы графита .вермикулярной и.шаровидной. При этом отходы сварочного флюса способствуют разжижению образующихся шлаков предохраняют от окисления элементы- модификаторы, а из отходов сварочного флюса восстанавливаются легирующие элементы - цирконий, марганец, способствующие повышению механичес- ких свойств чугуна.

При содержании в смеси менее 20% отходов сварочного флюса его действие как рафинирующего, защитного флюса не проявляется.

Ввод более 80% отходов сварочного флюса в состав модифицирующей смеси приводит к снижению жидкотекучести смеси, происходит ее окомковывание, что сказывается на плохой усвояемое- ти в чугуне модифицирующих и легирующих компонентов.

Чугунная струж1 а в составе модифицирующей смеси в количестве 9-30% способствует лучшему, усвоению моди- фицирующих элементов магнийлитиеврй стружки, предохраняет их совместно с рафинирующим флюсом (с отходами сварочного флюса) от угара, окисления. При этом чугунная стружка спо50

собствует утяжелению модифицирующей смеси, что предохраняет ее от быстро- . го всплывания на поверхность жидкого чугуна. Этим также усиливается эффективность модифицирования смеси. При с наличии в смеси менее 9% чугунной стружки ее действие на эффективность модифицирования смеси не проявляется. Ввод в смесь более 30% чугунной струнс

0

5 0 5 0

5

0

0

с

ки приводит к ухудшению растворимости модифицирующей смеси и, как результат, к понижению ее модифицирующей способности.

Углерод в составе смеси в количестве 1-10% способствует кристаллизации чугуна без структурно-свободных карбидов. При содержании в составе менее 1% углерода его действие на создание активных центров кристаллизации графита малоэффективно. Ввод в состав смеси более 10% углерода приводит к образованию спели.

Наличие в составе смеси стружки магнийлитиевого сплав.а в количестве 10-40%, содержащей активные элементы- модификаторы (магний, литий, церий) и микролегирующие элементы (алюминий, кадмий, марганец), способствует повышению механических свойств чугуна.

При содержании в смеси 10% магний- литиевой стружки в структуре чугуна . образуется недостаточное количество графита шаровидной и вермикулярной формы, что приводит к снижению механических свойств чугуна.

Ввод в состав более 40% дефицитной магнийлитиевой стружки при наличии в составе дешевого рафинирующего флюса (отходов сварочного флюса) является нецелесообразным и экономически не вы- выгодным.Отсутствие в составе модифицирующей смеси силикокальция, выполняющего как рафинирующую, так и, в ос-- новном, графитизирующую роль в чугу-. не, у замене его рафинирующим флюсом не сказывается на эффективности Модифицирования чугуна, на повышении его механических свойств. При этом себестоимо.сть применяемой смеси с рафинирующим флюсом значительно снижается.

Модифицирующая смесь приготавливается в смесительных барабанах, куда компоненты поступают из бункеров для- хранения. Отходы сва зочногр флюса ма рок АН60 (ГОСТ 9087-81) и АН65 (ТУ 14-11-22-54-77) имеют фракционный со-. став 0-2 мм. .Стружка магнийлитиевого сплава размером 2-5 мм является отходом производства и марки не имеет. Углерод используется в ввде графита ГЛС-3 (ГОСТ 17022-81), фракционный состав 0-2 мм.

Для испытаний подготовлены составы модифицирующих смесей, приведенных в табл. I.

Составы 1-5 соответствуют верх- ним, нижним и средним значениям предлагаемой смеси.

Составы 6-8 соответствуют значе- ниям, выходящим за верхние и нижние содержания смеси.

Стоимость смеси определяли, исходя из данных прейскуранта К 01-05. При.этом стоимости равны: отходов сварочного флюса 13 руб. за 1 т, стружки магнийлитиевого сплава - 207 руб. за 1 т, чугунной стружки - 25 руб. за 1 т соответственно. Стоимость графита в среднем равна 75 руб за 1 т.

Исследование состава смеси проводили на базовом составе чугуна, содержащем, мае. %: углерод 3,5; кремний 2,4; марганец 0,6.; хром 0,1; фосфор 0,15; сера 0,12.

Чугун плавили в вагранке с копиль ником емкостью 10 т. Температура перегрева чугуна составляла . Раход смеси составлял 0,5% от массы жидкого металла. Смесь загружали на дно ковша перед выпуском металла из .копильника. Трубы отливали по .заводской технологии.

Для исследования механических

свойств, макро- и микроструктурного

анализов от труб отбирали кольцевые

пробы и испытывали в соответствии с

ГОСТ 9583-75.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Как видно из приведенных данных, наилучшие показатели по модулю кольцевой прочности получены при использовании составов модифицирующей сме- . При модифицировании чугуна составами, отклоняющимися от верхнег и нижнего предела по основным крмпо- нентам (смеси 6-8), модуль кольцевой прочности несколько ниже из-за плохого усвоения модифицирующих элементов смеси (магния и лития). При модифи цировании чугуна известным составом

7805

(смесь 9) модуль кольцевой прочности находился на одном уровне с предлагаемыми испытываемыми составами сме- с си (смеси 1-А).

Снижение стоимости от применения предлагаемого состава модифицирующей смеси по сравнению с известным составляет 420 руб. на 1 т. При этом . 10 эффективность модифицирования и механические свойства чугуна труб находятся на одном уровне, как при применении известного состава модифицирующей смеси.

15

Формула изобретения

1. Модифицирующая смесь для обработки чугуна, включающая стружку маг- нийлитиевого сплава и углерод, отличающаяся тем, что, с целью снижения стоимости смеси при сохранении высокого модуля кольцевой прочности чугуна, она дополнительно содержит отходы сварочного флюса и угунную стружку при сле дующем соот- ощении компонентов, мас.%: Углерод 1-10 Стружка магний- литиевого сплава . 10-40 . Отходы сварочного флюса 20-80 Чугунная струж- ка9-30

2. Смесь по п. 1 , о т л и ч а ю -. а я с я тем, что отходы сварочно го

флюса содержат следующие компоненты, мас.%:

Окись кремния35-46

Окись кальция3-191

ОкиЬь титана4-7 Окись алюминия 0,5-5

Фтористый кальций5-12

Окись марганца22-41

Окись магния 2-11

Окись циркония4-7

Окись железа0,5-2

Таблица 1

Изобретение относится к литейному производству , в частности, к смесям для модифицирования чугуна. Цель изобретения - снижение стоимости смеси при сохранении высокого модуля кольцевой прочности чугуна. Модифицирующая смесь содержит стружку магнийлитиевого сплава, углерод, отходы сварочного флюса и чугунную стружку при следующем соотношении компонентов, мас.%: стружка магнийлитиевого сплава 10-40

углерод 1-10

отходы сварочного флюса 20-80

чугунная стружка 9-30. При этом в отходы сварочного флюса входят следующие компоненты, мас.%: окись кремния 35-46

окись марганца 22-41

окись кальция 3-10

окись магния 2-11

окись титана 4-7

окись циркония 4-7

окись алюминия 0,5-5

окись железа 0,5-2

фтористый кальций 5-12. Дополнительный ввод в состав смеси отходов сварочного флюса и чугунной стружки повышает степень усвоения компонентов магнийлитиевого сплава, позволяет сохранить на высоком уровне модуль кольцевой прочности чугуна при существенном (в 5-10 раз) снижении стоимости смеси. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

Таблица 2

197- Феррито-перлит- ная, перлита - 12%.

Графит - шаровидный + вер- микулярный

207 Феррито-пе рлитная, перлита - 14%

Графит - шаровидный + вер- микулярный

207 Феррито-перлитная,перлита - 16%

Графит - шаровидный + вер- микулярный

207 Феррито-перлит- ная, перлит - 14%

Графит - шаровидный + верми- кулярный

72 197 Феррито-перлитная, перлита - 14%

Графит - шаровидный . Еврми- кулярный

62 217 Феррито-перлитная, перлита - 17%

Графит -- вер- микулярный + пластинчатый

65 217 Феррито-перлитная, перлита - 16%

Графит - вер- микулярный - пластинчатый

70 217 Феррито-перлитная, перлита - 18%

Графит - верми- кулярный + пластинчатый

)Графит - шаровидный + вер- микулярный

Продолжение табл. 2