Способ модифицирования серого чугуна Советский патент 1992 года по МПК C21C1/00 C22C35/00 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке способов внепечного модифицирования серого чугуна.

Известны различные способы комплексного (встречного) модифицирования чугуна, заключающегося в одновременном,или раздельном вводе графитизирующего и отбеливающего модификаторов.

Модификаторы-антиподы не только не ослабляют действие каждого из них, но и взаимно усиливают некоторые положительные эффекты - повышают механические свойства чугуна, улучшают микроструктуру.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ модифицирования

серого чугуна, согласно которого теллур вводят в виде соединения с висмутом BiaTea в количестве 0,0002 - 0,01 % веса жидкого чугуна при соотношении ферросилиция к соединению теллура с висмутом 1:(0,01 - 0,50).

Недостатком известных способов модифицирования является невозможность их использования для получения в одной заготовке рабочего износостойкого слоя глубиной не более 15 мм с твердостью 60-70 HSo и сердцевины с твердостью 35 - 45 HSo из чугуна одного состава.

Кроме того, известные способы не регламентируют временных показателей технологического процесса, что не позволяет достичь требуемых показателей качества,

VJ Ох (Я

Ю

поскольку действие модификаторов ограничено, как правило, 10-25 мин.

Цель изобретения - получение твердого износостойкого поверхностного слоя при сохранении удовлетворительной обрабатываемости чугуна сердцевины.

Поставленная цель достигается тем, что вначале ферросилиций с алюминием вводят в ковш при соотношении 1:(0,04 - 0,10) в количестве 0,35 - 0,6% от веса жидкого чугуна, выдерживают расплав в течение 6-15 мин, а затем заливают в литейные формы на дно,которых предварительно вводят теллур в количестве 0,08 - 0,13% от массы ферросилиция.

Технологических решений с аналогичными признаками и решающих поставленную задачу, не обнаружено. Следовательно, предложенное решение обладает существенными отличиями. Положительный результат - обеспечение необходимого качества литых заготовок - достигается за счет утонения технологических параметров модифицирования серого чугуна с учетом термовременных характеристик действия модификаторов.

Предлагаемый способ модифицирования чугуна имеет преимущество по сравнению с известным в том, что он способствует образованию достаточно крупных и устойчивых центров графитизации и глубокому раскислению расплава вводом сильнодействующих графитизирующих элементов, таких, как кремний и алюминий, понижающих растворимость углерода и способствующих выпадению из раствора графитовой фазы. Последующая обработка чугуна присадками теллура позволяет сохранять сверхравновесную концентрацию центров графитизации в течение относительно длительного периода, тем самым преодолевая длительность действия графитизирующей добавки. В то же время часть центров графитизации в результате сильной блокады дезактивируется и дальнейший их рост в период кристаллизации прекращается, то есть теллур благоприятно действует на графитизацию и микроструктуру до определенных пределов. Избыточное его содержание вызывает появление структурно-свободных карбидов. А так как максимальное действие теллура приходится на первые минуты контакта с жидким чугуном,то это приводит к получению требуемой глубины и твердости износостойкого поверхностного рабочего слоя за счет появления в структуре высокотвердого цемента и специальных карбидов с микротвердостью до 1800 Н/мм против 900 - 1100 Н/мм2 у серийного чугуна. Пределы содержания ферросилиция и алюминия

и их соотношение по предлагаемому способу выбраны опытным путем. Ввод их в расплав менее 0,35% от веса жидкого чугуна не сопровождается значительным развитием

графитизации и ограничивает его модифицирующую способность.

Ввод более 0,6% смеси затрудняет получение чистого отбеленного слоя необходимой твердости, при этом происходит

0 ухудшение механических свойств чугуна.

Отношение ферросилиция к алюминию меньше чем 1:0,04 замедляет живучесть модифицирующего воздействия модификатора. Отношение ферросилиция к алюминия

5 больше, чем 1:0,10 приводит к повышенному угару алюминия, ухудшаются литейные свойства заливаемого чугуна, в том числе и жид коте кучесть.

Время выдержки расплава в ковше до

0 заливки форм должно быть сокращено до минимума, ибо действие модификатора прекратится прежде, чем удастся получить необходимую структуру в сердцевине валка. Выдерживать расплав менее 6 мин не по5 зволяет существующий технологический процесс очистки шлака, а выдержка более 15 мин приводит к появлению в сердцевине половинчатого труднообрабатываемого чугуна, начинает уменьшаться дисперность

0 графитных включений.

Количество теллура выбрано с таким расчетом, чтобы обеспечить максимальный эффект в первые минуты и получить требу5 емую твердость рабочего слоя. Введение теллура менее 0,08% массы ферросилиция не обеспечивает достижение поставленной цели: увеличение содержания более 0,13% приводит к появлению аномальных форм

0 графита, избыточному количеству цемента в поверхностном слое, что ведет к хрупкости и трещинообразозанию чугуна.

Ввод теллура в виде таблеток или брикетов объясняется лучшей его усваиваемо5 стью и минимальным угаром. При этом обеспечиваются удовлетворительные санитарно-гигиенические условия труда.

П р и м е р. По предлагаемому способу обработке подвергали чугун, выплавленный

0 в вагранке, следующего химического состава, мас.%: С 3,25; Si 0,75; Мп 0,45; 50,11; Р 0,38; Ni 0,75; Сг 0,32. В ковш емкостью чугуна 10 т предварительно нагретый до 450 - 550°С помещали чушковый ферросилиций

5 марки ФС75 (ГОСТ 1415-78) и алюминий марки АВ97 (ГОСТ 295-79) в количестве соответственно 45 и 4 кг. После выпуска металла при 1370 - 1380°С в ковш его подают на место очистки шлака. После 10 мин выдержки заливают 4 цилиндрические заготовки через одну литниковую систему в

форме которых предварительно на днище уложены таблетки теллура массой по 12 г. Температура заливки форм 1320°С.

Расход модификаторов выбирается путем изменения заявляемых соотношений. Для сравнения чугун обрабатывали соединением BiaTea и ферросилицием по известному способу. Из отличительных заготовок вырезают образцы для металлографического анализа и испытания физико-механических свойств.

Результаты испытаний чугуна исходного химического состава (№ 3) модифицированного по известному (№№ 1 и 2) и предлагаемому способам представлены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ модифицирования серого чугуна позволяет повысить глубину отбела и твердость рабочего слоя, измельчить графитные включения в сердцевине заготовки, улучшить обрабатываемость серой зоны.

Разработанный способ модифицирования прошел испытания при отливке чугунных заготовок плунжеров для тяжелых прессов на заводе прокатных валков.

Формула изобретения Способ модифицирования серого чугуна преимущественно для цилиндрических заготовок, включающий обработку расплава ферросилицием и теллуросодержащим реагентом, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости в поверхностном слое цилиндрической заготовки, при обработке ферросилицием в расплав дополнительно вводят алюминий при соотноше- нии между ними, равном 1 : (0,04-0,10), при их совместном расходе 0,35 - 0,6 мас.%, а в качестве теллуросодержащего реагента используют теллур, присаживаемый на днолитейной формы в виде таблетки или брикета в количестве 0,08 - 0,13 массы ферросилиция.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве чугунных цилиндрических заготовок. Цель изобретения - повышение твердости в поверхностном слое цилиндрических заготовок. Предложен способ получения цилиндрических заготовок из чугуна, включающий обработку расплава ферросилицием, алюминием и теллуром. При этом расход модифицирующей смеси составляет 0,35 - 0,6 мае. % обрабатываемого расплава, а соотношение между ферросилицием и алюминием равно 1: (0,04 -0,1), причем теллур вводится на дно литейной формы в виде таблетки или брикета в количестве 0,08 - 0,13 массы ферросилиция. Дополнительный ввод AI и использование Те позволили повысить твердость в поверхностном слое до 50 мм на 5-9 Н5д . 1табл. у fe