Брикет для модифицирования чугуна Советский патент 1993 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к производству

отл

шок из серого чугуна.

Известен брикет для модифицирования чуг} на, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Магний

Флюс

Сплав, содержащий

редкоземельные

металлы (ФСЗОРЗМ)

|Ферросилиций

Юдин или несколько

элементов из группы,

содержащей медь,

никель и молибден20-65

ЖелезоОстальное

Недостатками этого брикета являются высокая стоимость и низкая механическая.

3-15 2-8

1-6 10-35

прочность. Поскольку он предназначен для внутриформенного модифицирования при получении отливок из чугуна с шаровидным графитом, то он имеет малый удельный вес и непригоден для ковшевого модифицирования при получении отливок из серого чугуна с пластинчатым графитом.

Наиболее близким по технической сущности и составу к предлагаемому является брикет для получения серого чугуна, который содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%;

Магний3-5 Графит 8-10 Железо . Остальное Недостачами известного брикета являются нестабильность результатов модифицирования, что объясняется большим содержанием в нем железа, образующим

VJ ю

ГО

ч о

Ч)

сплошной тугоплавкий каркас, и малым содержанием графитйзйрующих компонентов, а также низкая прочность получаемого чугуна. .- : .. : .. . ....... ;,. .,-,..,,-.... ....

Целью изобретения является повышение стабильности результатов модифицирования и прочности получаемого чугуна.

Указанная цель достигается тем, что в состав брикета, содержащего магний, графит и железо, дополнительно введены медь, лигатура ФСМг5 и один или несколько элементов из группы титан, алюминий, бор, а в качестве графитсодёржащего материала сухой коллоидно-графитовый препарат, при следующем соотношении компонентов, , мас.%:;;- :. ...,., ,: ;. .;.;... ,.

-.- .Магний . . . . . 6-15

Сухой коллоидно-гра- ,. :. .

фитовый препарат „ ;10-20

Лигатура ФСМг5 :15-25

Один или несколько: . : .Элементов из группы: :... ,;: ,,:;......... V 1 титан, алюминий, бор 5-10

Железо ,.,....10-20 .: Медь; :,,;;, .;,.Г.:, ; . ,: 10-54

Повышение стабильности результатов модифицирования и прочности получаемого чугуна достигается следующим: ; . наличием в составе брикетаультрадйс- ; персных частиц углерода (0,1-2 мкм) коллоидно-графитового препарата, являющихся более активными центрами графитизации, чём частицы кристаллического графита, по- вышающих количество эвтектических зерен; . : г-Г;-:;.;:-; ;;-0;- Чл: : ,::.- - -

;.:;; наличием в составе брикета меди, пас- сивирующей ультрадисперсный графит гра фй1-р.-колл Ьидногрконцентрата,4 увеличивающей удельный вес брикетов до значений, близких к значениям удельного

: веса жидкого чугуна, повышающей скорость растворения брикетов, оказывающей до-: полнительное графйтйзирующёе и пёрлити: зирующее влияние на структуру чугуна;:,;.ь. наличием в составе брикета лигатуры ФСМгб, обеспечивающей повышение степени графитизации за счет более полной десульфурацйи и раскйсленйя расплава, а

также создания высококремнистых микро- объемов чугуна с повышенной активностью углерода; -...-. -., :.,...- ... : наличием в составе брикета элементов, .имеющих высокое химическое сродство с азотом (титан, алюминий, бор) и нейтрализующих его отбеливающее действие путем

: связывания в стойкие нитриды, kotdpue являются дополнительными центрами кристаллизации; :

более высоким содержанием а брикете магния, что обеспечивает более полную

нейтрализацию отбеливающих элементов - серы и кислорода, удлиняет действие модифицирующего эффекта и расширяет возможность применения брикетов при

модифицировании высокосернистых ваграночных чугунов.

Таким образом, в заявляемом брикете комбинация графитизирующих элементов обеспечивает графитизацию чугуна за счет

комплексного влияния и обеспечивается си- нергетический принцип их действия.

Пределы содержания компонентов в составе брикета обосновываются следующим. Магний в пределах 6-15 мае.% обеспечивает графитизацию чугуна за счет связывания отбеливающих элементов - серы и кислорода. Вследствие низкой температуры кипения при температурах модифицирования он закипает и образующиеся пары магния способствует постепенному

разрушению брикета, а имеющийся при

этом барботаж обеспечивает равномерное

распределение графитизирующих компо. нентов брикета по всему объему обрабатываемого расплава. При содерхонии магния менее 6 мае.% такое влияние его снижается,

У что приводит к снижению стабильности ре- зультатов модифицирования, а при содержании магния более 15 мас.% начинает

проявляться отбеливающее влияние магния, что приводит к появлению в структуре чугуна цементита и снижению прочности чугуна. .:;:..,,,.„.;. У .

Графитсодержащий материал в виде

графито-коллоидного препарата в пределах

:: 10-20 мас.% обеспечивает насыщение расплава ультрадиспёрсными частицами углерода, являющихся активными центрами графитизации, При содержании в брикете

графитсоДержаЩего материала менее 10 мас.% снижается степень графитизации, а при содержании его более 20 мас.% снижаётся механическая прочность брикетов, уве: : личивается осыпаемость его кромок.

Лигатура. ФСМг5 в пределах 15-25% способствует повышению степени десульфурацйи и раскисления, а также обеспечивает получение в расплаве микрообъемов с пониженной активностью углерода. При со0 держании менее 15% такое ее влияние не- ; значительно, а при повышении содержания более 25% снижаются удельный вес и механическая прочность брикета, снижается стабильность результатов модифицирования.

5 Один или несколько элементов из группы титан, алюминий, бор при содержании 5-10% обеспечивают повышение стабильности результатов модифицирования и прочности чугуна путем нейтрализации от- беливающего действия азота и инокулироваь ия расплава образующимися нитридами являющимися дополнительными активными центрами кристаллизации. При содержании их менее 5 мас.% их недостаточно для полной нейтрализации азота, поэтому влияние на структурообразование и прочность чугуна незначительно. При со- держании более 10% титана и бора.избыточные титан и бор начинают проявлять отбеливающее влияние, а алюминий ухудшэ гг литейные свойства чугуна.

Железо в пределах 10-20 мас.% обеспечивав г необходимую механическую прочность кетов. Нижний предел (10 мас.%)содержания железа является тем допустимым количе- ством, при котором брикет обладает

дос npf мае

аточной для использования прочностью, увеличении содержания железа более 20 % снижается растворимость брикета и

уменьшается доля графитизирующих компо- 20

гов в составе брикета.

нен

Медь в количестве 10-54 мас.% обесп е- чив зет графитизацию чугуна в эвтектиче- ско л интервале температур затвердевания и политизацию структуры в эвтектоидном интэрвале, что обеспечивает повышение прошости чугуна. Имея высокий удельный вес и низкую температуру плавления, она уве; ичивает скорость растворения брикета и у/учшает усвоение магния чугуном. При сод ржании не менее 10% уменьшается количество перлита и снижается прочность чу- гунг, а при увеличении более 54 мас.% уве/ ичивается стоимость брикета и уменьшается доля других более эффективных гра- фитизирующих компонентов.

езультаты сопоставительных испытаний брикетов известного и заявляемого составов приведены в табл. 1 и 2, Как видно из них фименение заявляемых брикетов обес-

лечу При

вает более высокий уровень прочности, ленение коллоидно-графитового преггарата в составе брикета обеспечивает более высс кий уровень прочности чугуна по сравнен ю с использованием графита в качест- вё гэафитсодержащего материала за счет увел чения числа центров кристаллизации графита (плавка 7).

I р и м е р. В индукционной печи ИЧТ-6 выпгавляют 6 т чугуна для формирования сердцевины двухслойных прокатных валков исполнения ЛПХНд-62. Химический состав чугука, следующий, мас.%: С 3,64; Мп 0,41; SI 1,:М; Р 0,24; S 0,05; Сг 0,17; N1 0,21. Непосредственно перед выпуском чугуна в ковш на дно последнего укладывают 12 кг

0

5

0

5 5

брикетов следующего состава, мас.%: магний 10,5; железо 15; коллоидно-графитовый препарат марки С1 (ОСТ 6-08-431-75) 15; лигатура ФСМг5 20; титан 7,5; медь 32. Температура выпускаемого металла 1450°С.

После счистки шлака заливали стандартные технические пробы на исследование структуры и механических свойств чугуна. Модифицированный чугун заливали в формы двухслойных прокатных валков после завершения кристаллизации рабочего слоя из высоколегированного отбеленного чугуна с целью формирования сердцевины и шеек из серого модифицированного чугуна, обеспечивающего высокие показатели прочности и хорошую обрабатываемость шеек и треф валков.

Число центров кристаллизации графита определяли путем подсчёта количества аус- ТёниТО-Графйтовых зерен в 1 см2 поверхности травления макрошлифа (Справочник по чу гунн ому литью. Под ред. Гиршовича Н.Г. - М., Металлургиздат, 1971). Стабильность результатов модифицирования оценивали пу5- тем подсчета дисперсий (о2) значений- прочности по результатам 10 испытаний по следующей формуле

о2

1

п - 1 Д

(ai-cr)

где Of- значение предела прочности по результатам i испытаний;

0 - среднеарифметическое значение предела прочности по результатам испытаний (10). --,.. - , :

Результаты испытаний приведены в табл.2.. - .

Таким образом, применение заявляемого брикета для модифицирования чугуна обеспечивает повышение прочности на 48- 58% при снижении дисперсий значений измерения прочности в 4-6 раз.

Применительно к эксплуатации двухслойных прокатных валков на металлургических заводах будет обеспечено повышение эксплуатационной стойкости валков за счёт уменьшения поломок прокатных валков, а также повышение производительности прокатных станов за счет снижения продолжительности их простоев на перевалку валков и замену вышедших из строя, а также улучшение качества проката.

Экономический эффект от внедрения брикетов заявляемого состава на вальцели- тейных заводах составит 1290 тыс.руб.

Формулаизобретения

Брикет для модифицирования чугуна, содержащий магний, графитсодержащий компонент и железо, отличающийся тем. что, с целью повышения стабильности модифицирования и прочности чугуна, он дополнительно содержит медь, лигатуру ФСМгб и один или несколько элементов из группы титан, алюминий, бор, а в качестве графитсодержащего компонента - сухой

коллоидно-графитовый препарат при следующем соотношении компонентов, мас.%: Магний6-15 Сухой коллоидно-графитовый препарат 10-20 Лигатура ФСМг5 15-25 Один или несколько элементов из группы титан, алюминий, бор 5-10 Железо 10-20 Медь 10-54

Использование: литейное производство, при производстве отливок из серого чугуна. Сущность: в состав брикета для модифицирования чугуна, содержащего магний, графит и железо, дополнительно введены медь, лигатура ФСМгб и один или несколько элементов из группы титан, алю- миний и бор, а в качестве графитосодержа- щего компонента используют сухой коллоидно-графитовый препарат при следующем соотношении компонентов; мас.%: магний 6-15; сухой коллоидно-графитовый препарат 10-20; лигатура ФСМгб 10-25; один или несколько элементов из группы титан, алюминий, бор 5-10; железо 10-20; медь 10-54.

Брммгг известного eoctm.

Брикеты предлагаемогоеост м.

Таблица 1

Чугун, полученный с использованием брикета известного состава.

Чугун, полученный с использованием брикетов заявляемого состава

г .Та блица 2