Компактированный реагент для обработки расплава чугуна Советский патент 1993 года по МПК C22C35/00 

Иаобртение относится к литейному производству, в частности к литейному производству чугуна с вермикулярным и шаровидным графитом путем обработки исходного расплава в печи, ковше или реакционной камере литниковой системы литейной формы комлактированными реагентами, в состав которых входит лигатура, содержащая магний.

Известен магниевый брикет для получения высокопрочного чугуна, состоящий из отходов магниевой стружки л и связующего (смеси 20-30% порошка окиси магния и 70-80% раствора силиката натрия), брикеты имеют цилиндрическую Форму и содержит более 87$ магния.

К недостаткам известного магниевого брикета относится то, что при его растворении в расплаве чугуна образуется большое количество шлака, так как связующее полностью переходит в шлак и то, что он не обеспечивает получение в отливках высоких показателей прочности и трещиностойкости, так как магний не является упрочняющим металлическую матрицу чугуна элементом.

Наиболее близким по составу к предлагаемому является компактирован- ный реагент для обработки расплава чугуна, состоящий из магниевой лигатуры, например, желеэокремниймагние- вого сплава, порошка графита - суммарно 75-П5 мае. и связующего 15- 25%, в качестве связующего используют глину. Этому компактированному реагенту свойственны те же недостатки, что и аналогам - большое количество образующегося при обработке чугуна шлака и невозможность получения высоких прочности и трещиностойкости чугуна в отливках. Связующее реагента - глина, при растворении брикета В чугуне полностью переходит в шлак, загрязняя таким образом чугун и повышая вероятность брака отливок. НизI

Ј

00

го

К)

04

кие прочность и трещиностойкобть чугуна отливок вызваны тем, что вещества, входящие в состав реагента, не обеспечивают перлитиаацию металлической основы чугуна.

Целью изобретения являются уменьшение количества образующегося при обработке чугуна шлака и повышение прочности и трещиностойкости чугуна отливок.

Предлагаемый компактированный рва- гент, содержащий магниевую лигатуру, например, желеэокремниймагниевый сплав, порошок графита и связующее, в качестве связующего используют азотсодержащее вещество с температурой деструкции ниже температуры обрабатываемого чугуна, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Азотсодержащее вещество3 30

Порошок графита 0,5-6,0 Магниевая лигатура Остальное В качестве азотсодержащего вещества используют карбамид, дициандиамид, уротропин.

Использование в качестве связующего азотсодержащего вещества с температурой деструкции ниже температуры обрабатываемого чугуна позволяет сократить pa минимума количество образующегося при обработке чугуна шлака, так как продуктами деструкции азотсодержащего вещества являются атомарный азот и двухатомные газы, не образующие шлаковой фазы на поверхности расплава. Атомарный азот обладает повышенной химической активностью, растворяется в железе, проявляя по отношению к нему легирующие свойстёа, перлитизирует металлическую основу, повышая механические свойства чугуна отливок, а именно прочность и трещиностойкость.

i

Проверку преимуществ предлагаемого изобретения проводили путем выполнения опытов по обработке расплавов чугуна компактированными реагентами известного и предлагаемого составов, с оценкой шлакообразования при обработке и последующим анализом структуры и свойств чугуна отливок. Опытные плавки выполняли в литейном цехе Института проблем литья АН УССР, в 150 кг индукционной тигельной печи с кислой Футеровкой. Условия проведения опытов выдерживались идентичными при использовании для обработки чугу

5

0

S

0

5

на предлагаемого и известного реагентов. Переплавом шихты получали расплав, содержащий мас.%: С 3,4-3,6; Si 0,8-1,0; Мп 0,4-0,5; Р 0,05-0,08; Сг 0,1; S 0,01-0,20; N 0,004-0,006.. Расплав перегревали до температуры 11 50±20°С (температуру контролировали термопарой), счищали шлак и обрабатывали компактированным реагентом, вводимым на Г-образной штанге в придонную часть тигля печи, в виде цилиндров диаметром 80 мм и высотой мм. После окончания реакции растворения компактированного реагента в чугуне, счищали шлак с поверхности расплава, отбирали пробы на газовый анализ и заливали металл в песчано- глинистые формы, где происходила кристаллизация чугуна отливок. Отливки имели толщину стенки 30 мм, после их естественного охлаждения из них вырезали образцы для механических испытаний определения временного сопротивления при растяжении и трещиностойкости. Счищенный с поверхности металла после обработки его реагентом шлак взвешивали и таким образом оценивали шлакообразование.

Компактированные реагенты предлагаемого и известного составов изго- .тавливали методами порошковой металлургии. В качестве связующего извес т- ного реагента использовали каолиновую глину, предлагаемого реагента - карбамид, дициандиамид, уротропин, данные о их температурах деструкции приведены в табл. 2. В качестве основы использовали измельченные до Фракций 0,1-3 мм магниевые лигатуры и порошок графита с размером частиц менее 1 мм. Результаты опытов приведены в табл.1. Расход компактпробанных реагентов на обработку чугуна в каждом опыте выбирался так, чтобы обеспечить ввод в расплав 0,12 мас.% магния.

В результате использования предлагаемого компактированного реагента, по сравнению с иэестным реагентом, образование шлака снизилось с 1,24 кг до 0,77 кг, предел прочности при растяжении увеличился с 617 МПа до 692 МПа, трещиностойкость возросла с 58,1 до 67,0 МПа-м0 5 .

0

5

0

5

0

55 Формула изобретения

1. Компактированный реагент для обработки расплава чугуна, состоящий из магниевой лигатуры, порошка графита и связующего, отличающийся тем, что, с целью уменьше ния количества образующегося при обработке чугуна шлака и повышения прочности и трещиностойкости чугуна отливок, в качестве связующего используют азотсодержащее вещество с температурой деструкции ниже температуры обрабатываемого чугуна при следующем соотношении компонентов, мае.%:

Q22bMб

Азотсодержащее вещество3-30

Порошок грайита 0, Магниевая лигатура Остальное

2. Реагент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего вещества используют карбамид, или дициандиамид; или уротропин.

Использование: в производстве чугуна с вермикулярным и шаровидным графитом. Сущность изобретения: чугун содержит азотсодержащее вещество 3-30%, порошок графита 0,5-6,0, магниевая лигатура остальное. В качестве азотсодержащего вещества используют карбамид, дициандиамид, уротропин. 1 э.п. Ф-лы, 2 табл.

. Опыт г I шлепнем с илвстныи композитным реагентом, опыты С 2 - 12 - с мяеляемын коигемитиыи реагеи- тои;

П.ОМ - соответственно перлит, феррит, цементит; UQ - предел прочности при растяяенмч; Kjc трециностойкостц

YM - усвоение магния чугуном;

N „ - исходное еодермиие аюта vyrywv

Я, - конечно соовр« нив мот« чугуне.

Мы - насса обраюммгося после обработки чугуна впака; c°AeP IJtHH магиня а чугуне отливом; Ј.. со Аи 4 аначения соответствуоцих )1ока ателей.

6 опытах V 2, 10, II, 1в цел изобретения не была достигнута, так как опы-а 2, 10 содержание саяаутего аыхояило ааяаляемые пределы, Г 11, 18 содержание порояка гра«ита пиодило аа 1ая ляеиые пределы.

В опытах Г 1-)В, 21 и 22 кеиестее псиоаы компоэитиого реагекта ftcrKwibtoeaHa лигатура состава, нас.: И« 7, SI SO, Al 0,3, Fe ост.

опытах Г 19, 20 испопыовамы лигатуры слеяущего состава, нас Л: а опыте W 19 М 7, Si 50, Al 0,3, В 4, Fe ост., в опыте Г 20 Hfe 7, Si SO, Al 0,3, РЗМ 0,5, Fe ост.

В опытах If 2-20 в качестве свяаувяеэго иелольаоваи карбамид, е 21 - дициандмачии, а 9 22 - уротроТаблица I

1822М1

Таблица 2