Смесь для модифицирования чугуна Советский патент 1989 года по МПК C22C35/00 

л с

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок из высокопрочного чугуна. Цель - повышение механических свойств чугуна и улучшение его жидкотекучести. Смесь для модифицирования чугуна содержит, мас.%: гранулированный магний 5-15

графит 2-5

марганцевый шлак 16-20

ферросилиций остальное. Используется марганцевый шлак от производства стали 110Г13Л. Дополнительный ввод в состав модифицирующей смеси марганцевого шлака позволяет повысить жидкотекучесть в чугуне в 1,16-1,24 раза, σ в 1,06-1,12 раза, δ в 1,5-1,7 раза. 1 табл.

Изобретение откосится к металлургии, в частности к разработке .составов смесей для модифицирования чугуна.

Цель изобретения - повьшение механических свойств чугуна и улучшение его жидкотекучестИо Выбор граничных пределов содержания компонентов в смеси предложенного состава обусловлен следующим.

Содержание гранулированного магния в составе смеси установлено исходя из условия получения высоких прочностных свойств отливок Нижний предел содержания магния (5-мас.%) соответствует образованию графита шаровидной и вермикулярной формы при об- щей степени сфероидизации графита не менее 65%. Ниже этого предела в структуре преобладает графит пластин-: чатой формы и свойства чугуна снижа-.

ютсяа Верхний предел содержания магния (15 масо%) обусловлен его сильным карбидостабилизирующим действием и ухудшением экологического эффекта- модифицирования

Использование графита в модифицирующей смеси позволяет дополнительно создать большее число центров кристаллизации графита и тем самым увеличить количество эвтектических зерен. Измельчение структуры в свою очередь повышает прочность чугуна.Оптимальным, содержанием графита в смеси является 2-5 мас. Добавка графита менее 2 мас.% не дает существенного прироста положительного эффекта, 6ojjee 5 мас,% - графит полностью :не усваивается расплавом, его части- цы коагулируют и вьщеляются при кристаллизации в виде спели, снижая прочность чугуна и ухудшая жидкотекучесть.

3150

Выбор ферросилиция в качестве компонента модифицирующей смеси обусловлен рядом факторов, 75 ферросилиций хорошо растворим в жидком чугуне и обладает высокой степенью усвоения расплавом. Графитизирующее действие ферросилиция позволяет исключить возможность появления отбела в тонких сечениях отливки и повышает пластич- кость чугуна.о Кроме того, кремний по- вьппает технологические свойства расплава. Оптимальным количеством является содержание ферросилиция в составе смеси 60-77 мас.%, что в пересчете на чистый кремний составляет 45 - 58 масо%.

Марганцевый шлак представляет собой окислы, образующиеся при восстановительной плавке высокомарганце- вых сталей, например при плавке стали ПОПЗЛ, имеющие следующий химический состав, масо%:

СаО25-40

MgO15-20

SiO j29-33

Mn15-25

FeO1,5-3,5

PДо 0,05

Выбор -марганцевого шлака, как компонента смеси для модифицирования чу Гуна, обусловлен его высоким рафинирующим и легирующим действием на расплав. Марганец, входящий в состав марганцевого щлака, является эффективным перлитизатором металлической основы чугунао Отбеливающее действие его на структуру чугуна проявляется при более высоких количествах, чем хрома в хромовом шлаке, что позволяет щироко варьировать составом модифицирующей смеси без опасности получения отбела. Наличие соединений СаО MgO и FeO позволяет активно провести процесс десульфурации одновременно с модифицированием Пределы содержания марганцевого шлака в составе смеси (16-20%) отражают полную перлитизацию металлической матри цы. Отклонение в большую сторону от граничных содержащий вызывает появле ние отбела в тонких сечениях, а при меньших содержаниях марганцевого шлака наблюдается частичная ферритиза- ция структуры чугуна, что также снижает его прочностные характеристики, хотя и несколько повьштает жидкотекучесть и пластичность.

При изготовлении известной и предлагаемой смесей применялись следующие компоненты: магний гранулированный МгП 1, ТУ 48-10-51-78; графит черный ГЛФ-3, ГОСТ 5420-74; феррохро- мовый шлак производства феррохрома; марганцевый шлак производства стали 110Г13Л; ферросилиций ФС75, ГОСТ 1415-75.,

Технология приготовления смеси заключается в дроблении, взвешивании и перемешивании ингредиентов оТехнология применения смеси включает засыпку ее на дно прогретого ковша и последующую заливку жидким металлом„

Большое значение на ход процесса модифицирования оказьтает количественный состав марганцевых шлаков Для использования в модифицирующей смеси необходимо применять марганцевый шлак с основностью (CaO/RiO) не менее 1,6. Понижение ОСНОВНОСТИ шлака ниже 1,6 говорит о увеличении доли двуокиси кремния в шлаке, что увеличивает поверхностное натяжение шлака и снижает адгезию шлака к неметаллическим включениям в расплаве,которые остаются в нем в виде взвесей и снижают жидкотекучесть чугуна Повышение основности шлака свьшхе 2,1 не дает существенного уменьшения межфазного натяжения на границе металл-шлак, а следовательно, не влияет на более глубокое рафинирование жидкого металла

При проведении сравнительных испытаний в предлагаемой смеси для модифицирования использовался марганцевый шлак следующего химического состава, мае.%:

Окись кальция 32,5 Окись магния17

Двуокись кремния 29 Марганец20

Окись железа2

Фосфор0,03

Основность шлака составляла ,7.Для проведения сравнительных испытаний чугуна, обработанного известной и предлагаемой модифицирующей смесями, использовали высокоуглеродистый сплав железа, содержащий, мас.%:

Углерод 3,2

Кремний 2,0

Марганец 0,6

Никель 0,2

Хром0,11

Сера0,105

Фосфор 0,05

Механические свойства чугунов исследовались на образцах, изготовленных из заготовок, отлитых согласно ГОСТ 7293-85„

Испытания на растяжение проводил по ГОСТ 1497-73 на образцах диаметром 14 мм с расчетной длиной 70 мм.

Испытания на ударную вязкость проводили на трех образцах гаириной 10 мм по ГОСТ 9454-78„

В таблице приведен сравнительный анализ свойств чугуна, обработанно- го известной и предложенной модифицирующей смесью при расходе смеси на модифицирование, равном 1,2% от массы расплава

Как следует из таблицы, дополни- тельный ввод в состав смеси марганцевого шлака обеспечивает повышение жидкотекучести-в 1,16-1,24 раза d. в 1,06- 1 ,12 раз, Г в 1 ,55 - 1,77 раз,

Формула изобретения

Смесь для модифицирования чугуна, содержащая гранулированный магний, графит и ферросилиций, отличающаяся тем, что, с целью повьше- ния механических свойств чугуна и улучшения его жидкотекучести, она дополнительно содержит марганцевый шлак , при г:ледукодем соотношении компонентов, мас.%:

Гр анул ир ев анньй

магний

Графит Марганцевый шлак Ферросилиций

5-15 2-5

16-20 Остальное