Модифицирующая смесь для ковшовой обработки чугуна Советский патент 1991 года по МПК C21C1/10 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам модифицирующих смесей, применяемым при производстве высокопрочного чугуна, и может быть использовано при получении модифицированного чугуна.

Цель изобретения - повышение стабильности получения вермикулярного графита, повышение стойкости чугуна против теплового удара и снижение пироэффекта, при модифицировании.

Предлагаемая модифицирующая смесь для ковшовой обработки чугуна содержит йерросиликомишметалл, кремниймаг- нийбариевый сплав при отношении в нем магния к барию 1:(2,0-2,5) и сплав с

карбидообрачующими элементами на основе ферросилиция при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Оерросиликомишмет лл 10-50 Кремниймагнийбариевый сплав20-50

Сплав с карбидообра- зующими элементами на основе ферросилиция 20-50 Использование кремниймагнийбарие- вого сплава обеспечивает присутствие комплексных соединений магния с барием и кремнием, имеющих более высокую прочность межатомной связи, чем з силициде магния. В результате этого, в момент введения в расплав пред05

СО

о

Јъ Јъ СО

лагаемой смеси резко снижается интенсивность процесса выгорания магния, тем самым обеспечивается повышение его усвоения и снижается интенсивность пироэффекта. Наличие в расплаве в предкристаллизационный период соединений Ba-Si-Mg обеспечивает снижение активности атомов магния. Как показывают проведенные экспериментальные исследования, при использовании кремниймагнийбарневого сплава с отношением магния к барию 1:(2,0-2,5) обеспечивается выделение в структуре чугуна графита преимущественно в вер- микулярной форме. Получению графита в вермикулярной форме отвечает и введение в расплав силицидов железа, у которых часть атомов железа замещена карбидообразующими элементами, более электроотрицательными чем железо. Такой результат обусловлен влиянием на графитизацию примесных кластеров, образующихся при введении в расплав сплавов с силицидными фазами. Поэтому замена сплава на основе ферросилиция на ферросплав данного элемента приводит к получению чугуна с графитом преимущественно шаровидной неправильной формы, который не соответствует требуемым свойствам.

В предлагаемой модифицирующей смеси содержание сплава с карбидообра- зующими элементами на основе ферросилиция и кремниймагнийбариевого сплава выбрано с учетом их совместного влияния на стабильность получения верми- кулярного графита, а также получение преимущественно ферритной легированной металлической основы обрабатываемого чугуна, позволяющей обеспечить стойкость отливок против действия тепловых ударов.

Пример. Для экспериментальной проверки предлагаемого состава готовят 18 составов модифицирующей смеси (таблица). В качестве карбидосодержа- щего сплава на основе ферросилиция используют ферросилиций с ванадием ФС40ВД, содержащий, мас.%: Y 6-8; Si 35-40; Мп 3-5; Fe остальное (опыты 1-13), а также ферросилиций с хромом, содержащий, мас.%: Сг 8-10; Si 65-70; Fe остальное (опыты 14 и 15), и ферросилиций с бором, содержащий, мас.%: .В 5-8; Si 65-70; Fe остальное (опыты 16-18). В качестве кремниймагнийбариевого сплава используют опытный сплав с содержанием, мас.%: Mg

0

5

0

5

0

4-6; Ва 8-15; Si остальное. Ферроси- ликомишметалл содержит, мас.%: РЗМ 13-15; Si 55-60; А1 4-9; Fe остальное.

Исходный чугун с химическим составом, мас.%: С 3,0-3,2; Si 1,0-1,3; Мп 0,3-0,6; S 0,05, выплавляют в 50- килограммовой индукционной печи. Температура перегрева расплава составляет 1400+10°С. Модифицирующую смесь каждого состава в количестве 2% от массы металла помещают на дно ковша перед разливкой. После обработки в ковше чугуна заливают пробы диаметром 40 мм при 132№20°С. Сопротивление чугуна действию термических ударов определяют на цилиндрических образцах диаметром 15 мм и высотой 15 мм, тер- моциклируемых по схеме нагрев до 900°С, выдержка 15 мин и охлаждение в воде. Опыты 1-4 проведены с целью анализа влияния отношения Ba/Mg в кремниймагнийбариевом сплаве на достижение положительного эффекта. При повышении отношения Ba/Mg более 2,5 (опыт 4) и снижении его ниже 2,0% (опыт 3) происходит снижение стабильности получения вермикулярной формы графита и снижение сопротивления чугуна тепловому удару, что проявляется в снижении числа циклов до появления термических трещин.

5

0

5

0

5

При содержании компонентов модифицирующей смеси в предлагаемых пределах (опыты 5-8) графит выделяется преимущественно в вермикулярной форме. При этом процесс модифицирования характеризуется слабым проявлением пироэффекта и повышенной стойкостью чугуна против тепловых ударов, о чем, в частности, свидетельствует повышение количества циклов до появления термических трещин. Как видно из таблицы, использование составов модифицирующих смесей, в которых содержание сплава с карбидообразующими элементами на основе ферросилиция и кремниймагнийбариевого сплава (опыты 9-12) находятся ниже нижнего и выше верхнего предлагаемых пределов, не позволяет достичь положительного эффекта. Аналогичный результат (опыт 13) получается и при использовании в качестве карбидосодержащего сплава феррованадия. Опыты 14-18 проводят с целью показать эффективность использования других карбидообразуюших элементов.

Использование предлагаемо смеси позволяет повысить производительность процесса получения ЧВГ при ковшовой обработке расплава за счет стабилизации процесса модифицирования, а также снизить себестоимость отливок за счет повышения усвоения легирующих элементов, снизить брак отливок по термостойкости.

Формула изобретения

Модифицирующая смесь для ковшовой обработки чугуна, включающая ферроси- ликомишметалл, магний ч барийсодержа- щие сплавы, отличающаяся тем, что, с целью повышения стабиль

ности получения вермикулярного графита, повышения стойкости чугуна против теплового удара и снижения пирозффек- та при модифицировании, она дополнительно содержит сплав с карбидообра- зующими элементами на основе ферросилиция и кремчиймагнийбариевый сплав при отношении в нем магния к барию 1:(2,0-2,5) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ферросиликомишметалл 10-50

Кремниймагнийбариевый

сплав20-50

Сплав с карбидообразующими элементами на

основе ферросилиция 20-50

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам модифицирующих смесей, применяемым при производстве высокопроч-/ ного чугуна, и может быть использовано при получении модифицированного чугуна. Целью изобретения является повышение стабичьности получения вермикулярного графита, повышение стойкости чугуна против теплового удара и сниление пироэффекта при модифицировании. Модифицирующая смесь для ковшевой обработки чугуна содержит, мас.%: фергпгчликомишметалл ю- 50; кремниймагнинб. риевый сплав 20- 50; сплав с карбидоо&оазующими элементами на основе ферросилиция 20-50, Применение смеси позволяет увеличить термостойкость чугуна на 35-40%, уменьшить пироэф(Ьект при обработке чугуна до слабого его проявления и получить в чугуне вермикулярный графит на 90-100%. 1 табл. Ф (Л

Слабый

и

Сильный

Слабый

Слабый

Сильный Славыя Сильный Слабый