Модифицирующая смесь для получения высокопрочного чугуна Советский патент 1991 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам смесей для обработки чугунов, предназначенных для изготовления отливок с повышенными физико-механическими свойствами в литом состоянии.

Цель изобретения - повышение физико- механических свойств чугуна в разностенных отливках.

Предлагаемая модифицирующая смесь, содержащая магний, силикокальций, ферросиликомишметалл и чугунную стружку, дополнительно содержит никель и графит, а в качестве магнийсодержащего материала содержит железо-кремний-магний-кальциевую лигатуру при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Железо-кремний-магний- кальциевая лигатура60 - 80 Силикокальций 16 - 20 Ферросиликомишметалл3-8 Никель 0.1-5 Графит 0,3 - 5 Чугунная стружка . Остальное Ввод никеля в состав модифицирующей смеси способствует перлитизации структуры чугуна, измельчению перлитной основы, кроме того, снижает твердость отливок тонких сечений, кромок и углов отливки, предупреждая отбел, а также способствует выравниванию свойств разностенных отливок. Кроме того, ввод никеля в состав модифицирующей смеси способствует как лучшему усвоению модифицирующих элеО

ю

со

ментов магния, РЗМ (из-за утяжеления смеси, препятствующего всплыванию ее), так и одновременному лучшему распределению никеля по всему объему жидкого чугуна (благодаря барботажу, активному ее перемешиванию модифицирующими элементами - магнием, РЗМ),

При содержании в смеси никеля менее 0,1% его действие как микролегирующего элемента, вызывающего повышение физико-механических свойств чугуна, не проявляется. Ввод более 5% никеля в состав смеси при наличии в сплаве ферросилико- мишметалла на верхнем пределе способствует образованию в структуре чугуна цементита, появление которого резко снижает пластические свойства чугуна. При этом ввод в состав смеси более 5% никеля из-за его дефицитности и дороговизны экономически нецелесообразен.

Графит в смеси способствует образованию дополнительных центров кристаллизации, устранению отбела и уменьшению усадки.

Содержание графита в составе менее 0,3% практически не оказывает влияния на процесс зародышеобразования. Ввод фа- фита в состав смеси в количестве более 5% приводит к выделению спели в чугуне, что ухудшает качество отливок.

Ввод магния в смесь в составе железо- кремний-магний-кальциевой лигатуры обеспечивает высокую графитизирующую способность смеси при различных скоростях охлаждения, а также способствует ослаблению карбидообразующего действия магния. При содержании этой лигатуры в составе смеси менее 60 мас.% снижаются степень сфероидизации графита и механические свойства чугуна (в особенности при его обработке с повышенным содержанием серы), При увеличении содержания лигатуры в состав смеси более 80 мас.% увеличивается угар, получается неоднородная структура с отдельными включениями карбидов. Наличие в составе смеси силикокаль- ция в количестве 16-20 мас.% обусловлено его высокой графитизирующей и модифицирующей эффективностью. Кальций в совокупности с элементами смеси (с магнием, РЗМ) способствует образованию в чугуне мелкого шаровидного графита, устранению черных пятен и повышению прочностных и пластических свойств чугуна отливок.

При содержании в составе смеси сили- кокальция менее 16мас.% появляетсяотбел в тонкостенных, длинномерных отливках, а при содержании более 20 мас.% ухудшается растворимость смеси.

Наличие в составе модифицирующей смеси ферросиликомишметалла повышает степень сфероидизации графита и механические свойства высокопрочного чугуна в отливках благодаря размельчению и увеличению количества графитовых включений. При наличии в составе смеси менее 3 мас.% ферросиликомишметалла его действие на измельчение и сфероидизацию графита не проявляется. При содержании в составе смеси более 8 мас.% ферросиликомишметалла приводит к появлению отбела в тонкостенных отливках.

Чугунная стружка является покрывоч- ным материалом для смеси, способствующем ее постепенному растворению в чугуне и обеспечивающим лучшее усвоение модифицирующих компонентов.

В литейном цехе Криворожского цент- рального рудоремонтного завода изготовлены и опробованы модифицирующие смеси для обработки чугуна при отливке плит паллет кольцевого охладителя.

В табл. 1 приведены составы смесей, В качестве железо-кремний-магнийкальциевой лигатуры применяют лигатуру марки 8-СМГ-7 с низким содержанием кальция, имеющую следующий химический состав. мас,%: магний 7; кальций 0,5; кремний 53; железо остальное. Поэтому для повышения графитизирующей и сфероидизирую- щей способности смеси дополнительно вводят в состав силикокальций марки СК 20 с содержанием кальция 20%. Кальций явля- ется элементом, способствующим как гра- фитизации чугуна, так и сфероидизации графита. Особенно он эффективен как сфе- роидизатор графита в присутствии магния и РЗМ. Повышение сфероидизирующей спо- собности смеси позволяет также повысить механические, особенно пластические, свойства чугуна.

Чугун плавят в электродуговой печи емкостью 6 т. Температура выпуска чугуна 1380 - 1400°С. Расход смеси составляет 2% от массы жидкого металла. Смесь загружают на дно ковша. Для исследования механических свойств и микроструктурного анализа заливают клиновидные ступенча- тые пробы и отливки плит паллет. Темпера-, тура заливки чугуна 1320-1340 °С.i

В табл. 2 приведены механические свойства и структура исследуемых чугунов при вводе испытуемых смесей. 5 Обработка чугуна смесями предлагаемого состава позволяет получить повышение механических свойств в разностенных отливках за счет улучшения степени сфероидизации графита, а также способствует ус- гранению в структуре чугуна цементитной

составляющей, что позволяет исключить из технологического процесса высокотемпературный отжиг отливок.

Ожидаемый экономический эффект от применения предлагаемого состава смеси на одной отливке (масса отливки паллет 4,5 т) составляет около 600 руб.

Формула изобретения Модифицирующая смесь для получения высокопрочного чугуна, содержащая маг- нийсодержащий материал, силикокальций, ферросиликомишметалл и чугунную стружку, отличающаяся тем. что. с целью

0

повышения физико-механических свойств чугуна в разностенных отливках, она дополнительно содержит никель и графит, а в качестве магнийсодержащего материала содержит железо-кремний-магний-кальциевую лигатуру при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Железо-кремний-магний- кальциевая лигатура60 - 80 Силикокальций16 - 20 Ферросиликомишметалл3-8 Никель 0,1-5 Графит 0.3 - 5 Чугуная стружка Остальное

Изобретение относится к металлургии, в частности к смесям для обработки чугунов, предназначенных для изготовления разностенных отливок с повышенными физико- механическими свойствами без отбела. Цель изобретения - повышение физико-механических свойств чугуна в разностенных отливках. Модифицирующая смесь содержит силикокальций, ферросиликомишметалл, никель, графит, железо-кремний-магний-кальциевую лигатуру и чугунную стружку при следующем соотношении компонентов, мас.%: железо-кремний-магний-кальциевая лигатура 60 - 80; силикокальций 16- 20; ферросиликомишметалл 3 - 8; никель 0,1 - 5; графит 0,3 - 5; чугунная стружка остальное. Дополнительный ввод в состав смеси никеля и графита и ввод магния в составе железо-кремний-магний-кальциевой лигатуры обеспечивает повышение на 15-20% физико-механических свойств обрабатываемого чугуна в отливках с толщиной стенки 15-75 мм. 2 табл. (Л С

В известном составе (авт.св. Н 1125276) вместо железо-коемний-магний- кальциевой лигатуры содержится 8% магния и Ь% плавикового шпата.

Т а б л и

Для толщины стенок отливок 15 мм

600 590 570 560 540 00

15,0

t6,0

16,0

6,0

8,0

8,0

212 207 197 224 221 210

Для толщины стенок отливок 35 мм

13,6

16,3

14,5

5,5

7,2

7,3

191 185 179 204 201 190

Для толщины стенок отливок 75 мм

80 85 90 72 63 70

97 95 90 90 35 80

82 90 92 ЗЭ 75 75

97 95 90 90 85 80