Модификатор чугуна Советский патент 1989 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к литейному - производству, в частности к составам модификаторов, для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ЧШГ).

Цель изобретения - устранение тре- щинойбразования и стабилизация шаровидной формы графита в условиях длительной вьщержки расплава чугуна.

Указанная цель достигается за счет того, что модификатор чугуна, включающий магкий-и кремнийсодержащий компоненты, в качестве магнийсодержа- щего компонентаJ содержит донные остатки тигельной плавки магкийсодержа- щнх сплавов, в качестве кремнийсодержа- щего компонента - ферросилиций и дополнительно содержит висмут при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Донные остатки тигельной плавки магнийсЬ- держащих сплавов35-45

Висмут1,0-1,5

ФерросилицийОстальное

при. 1. этон донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов содержат следующие компоненты, мас.%:

со

Магний45-60

РЗМ0,8-2,5

Алюминий0,2-5,0

Цирконий0,2-0,5

Хлориды и окислы ЩЗМОстальное

Наличие в составе модификатора донных остатков тигельной плавки позволяет произвести сфероидизацию гра- фита в чугуне за счет наличия в них магния. Благодаря присутствию в донных остатках алюминия и циркония сниг жается трещинообразование в отливках из модифицированного чугуна за счет снижения структурньк напряжений в отливках. Кроме Toi O, в донных остатках тигельной плавки содержатся РЗМ.

Введение в модификатор магния и РЗМ в составе донных остатков тигель- ной плавки магнийсодержащих сплавов позволяет утилизировать отходы и значительно снизить стоимость модификатора,Входящий в состав модификатора ком плекс: ферросилиций, висмут и РЗМ (последнее вводится в составе донных остатков тигельной плавки магнийсодержащих сплавов), стабильно обеспечивает получение шаровидной формы графита и однородной микроструктуры в отливках в условиях длительной разливки (вьщержки) чугуна.. Висмут и РЗМ при вводе их в расплав чугуна, образуют тугоплавкие соединения типа , MeBij, MeBi, частички которых являются подлЬжками для графитообра- зования. Ферросилиций, растворяясь в чугуне, создает микрозоны с повышенным содержанием кремния, в которых происходит активное вьделение графита. Указанные особенности являются причиной мощного графити ирующего воздействия, длительного во времени и позволяющего стабилизировать микро- структуру ЧШГ, снизить либо полностью устранить отбел в условиях даже длительной разливки (вьдержки) чугуна.

Кроме того, РЗМ и висмут, осаждаясь на границе графит - расплав, спо- .собствуют консервации глобулей при .выдержке расплава, что позволяет ста- рильно обеспечивать шаровидную форму графита в отливках в условиях длительной рдзливки чугуна.

При содержании в составе модификатора донных остатков тигельной плавки магнийсодержащих сплавов менее 35,мае.% ухудшается форма графита

Q 5

0

g Q 5

Q ,

5

в отливках и снижаются физико-механические и эксплуатационные свойства чуг уна. При наличи донных остатков в количестве свыше 45 мас.% возрастает количество структурно-свободных карбидов в микроструктуре ЧШГ за счет повышения содержания магния, а также повышается трещинообразование в от-, ливках.

Снижение содержания висмута в модификаторе менее 1,0 мас.% приводит к невозможности стабильного обеспечения микроструктуры в отливках в условиях длительной разливки (вьщержки) расплава чугуна, т.е. по мере вьщержки расплава резко -возрастает количество стр 1ктурно-свободных карбидов, в отливках образуются трешкны. Повышение . количества висмута в составе модификатора свыше 1,5 мас.% приводит к де- глобуляризации графита в модифицированном чуг.уне, и к снижению его физико-механических характеристик, а кроме того, это не оправдано экономически .П РИМ е р. Исходный чугун химического состава, мас.%.: С 3,3-3,4; Si 2,2-2,3; Мп 0,56-0,60; Сг до 0,03; Р до 0,07, выплавляют в индукционной печи и обрабатывают известным и предлагаемым модификаторами в количестве 1,5% от массы чугуна в камере-авто-Клаве и в ковше вместимостью 200 кг. В состав модификаторов входят при различных соотношениях первичный магний ферросилиций, висмут, а также донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов (отходы малой металлургии) химического состава, мас.%:

Магний50,0

.РЗМ1,5

Алюминий0,9

Цирконий0,4

Хлориды и окислы

ЩЗМОстальное

I Температура чугуна при выпуске из печи составляет 1430-1450.С.

После модифицирования и снятия шпака чугун переливают в индукционную печь вместимостью 120 кг и подвергают изотермической выдержке при 1340- 1350°С :в течение 30-40 мин. По ходу вьдержки чугуна через каждые 2 мин заливают в песчаные формы образцы с приведенной тол.щиной 15 мм для исследования микроструктуры, а также специальные пробы на треш11ноустойчивость

515

в виде Т-образного профиля с соотношением толп(ин сопряженных стенок 3:1

Стабильность обеспечения шаровидной формы 1 рафита в условиях длитель- ной вьдержки (разливки) чугуна оценивают по длительности сохранения до 80% графита баллов Гф13 и ГФ12 в мик- роструктре образцов.

Трегаинообразование оценивают визу- ально на Т-образных пробах, которые заливают по мере выдержки чугуна че-. рез каждые 2 мин. После охлаждения образцов в форме до цеховой температуры формы выбивают и образцы осмат- ривают, фиксируя отсутствие или наличие трещин.

Данные по трещинообразованию, стабильности обеспечения шаровидной фор- мы графита и микроструктуры (по величине N) в условиях длительной разливки (вьщержки) расплава чугуна приведены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагае- мый модификатор обеспечивает отсутствие трещинообразования, позволяет стабильно получать шаровидную форму графита- и стабилизировать микроструктуру в условиях длительной разливки (выдержки) расплава ЧШГ.

Применение модификатора позволит снизить коробление, сократить цикл либо полностью устранить термообра- ботку (в зависимости от способа изгоЛ.6

товления отливок), а также снизить стоимость модификатора.

Формула изобретения

1.Модификатор чугуна, включающий магнийсодержащий и кремнийсодержагций компоненты, отличающийся тем, что, с целью устранения трещинообразования и стабилизации шаро-. видной формы графита в отливках в условиях длительной вьщержки расплава чугуна, он дополнительно содержит висмут, в качестве магнийсодержащего компонента - донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов, а в качестве кремнийсодержащего компонента - ферросилиций при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов35-45 Висмут 1,0-1,5 Ферросилиций Остальное

2,Модификатор по п. 1, отличающийся тем, что донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов содержат следующие компоненты, мас.%:

Магний45-60

РЗМ 0,8-2,5 Алюминий0,2-5,0

Цирконий0,2-0,5

Соли и окислы ЩЗМОстальное

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам модификаторов для получения высокопрочного чугуна. Цель изобретения - устранение трещинообразования и стабилизация шаровидной формы графита в отливках в условиях длительной выдержки расплава. Модификатор чугуна содержит висмут, ферросилиций и донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов при следующем соотношении компонентов, мас.% : донные остатки тигельной плавки магнийсодержащих сплавов 35-45

висмут 1,0-1,5

ферросилиций остальное. При этом донные остатки тигельной плавки содержат 45-60% магния

0,8-2,5% РЗМ

0,2-0,5% алюминия

0,2-0,5% циркония, соли и окислы ЩЗМ остальное. Дополнительный ввод в состав модификатора висмута применен в качестве магнийсодержащего компонента донных остатков тигельной плавки, а в качестве кремнийсодержащего компонента - ферросилиция позволяет устранить трещинообразование в отливках в процессе выдержки расплава модифицированного чугуна и в 2-3 раза повысить длительность модифицирующего эффекта. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.