Лигатура для модифицирования чугуна Советский патент 1977 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к черной метал.лургии, конкретнее к производству ферросплавов и лигатур, применяемых для модифицирования чугуна, В настояш.ее время для модифицировани чугуна применяют лигатуру силикомишмета с содержанием, вес. %; Сумма РЗМ26-37 Кремний44-50 Алюминий3,6-5 Кальций1,2-2; 5 ЖелезоОстальное l Лигатура имеет недостаток, заключающи ся, в том, что при модифицировании этой лтпчггурой угар РЗМ составляет до 50%. При использовании этой лигатуры эффект м дифицирования неравномерен в объеме чугуна и (10 ходу слива чугуна из ковша. Иавес-ча лигатура, содержащая, вес. %: Р ЗО-60 Иттрий3-15 Ллюмип ,5-15 Магний0,1-6 1,;ЛЬПИЙ0,5-ЗО bfn-ч 0,5-30 Стронций0,1-15 Кремний30-50 ЖелезоОстальное (2.J При обработке метачла такой лигатурой чугун оказывается неравномерно модифицированным по мере слива его из ковша и в объеме чугунной отливчи. Кроме того, цри модифицировании такой лигатурой наблюдается высокий угар легирующих исз-за относительно низкой скорости растворения пигату|5ы в жидком метаппе. Чугун оказывается неравномерно модифицированным также из-за образования на поверхности кусков пигагуры тугоппавкой корки шпака и графита, что приводит к образованию реликтов пигатуры в чугуне. Недостатком лигатуры является также наличие пироэффекта при введении лигатуры в расплавленный и перегретый металл, вследствие чего происходит кусков лигатуры и окисление ее кислородом воздуха. П1х;леднее определяет нестабильность усвое Н1я легирующих .eнтoБ при использовании такой лигатуры. Цель кзоОротения - разработка c;ocTaBii ли.гатуры, об(,сиеч1шающей равномерность модифнцироБания чугуна в объеме отливки при снижении угара легирующих. Цель достигается за счет введения в состав предлагаемой лигатуры меди при следующем соотношении компонентов, вес. Кальций7-25 Кремний1О-40 Алюминий1Ь-60 Магний0,2-5 РЗМО,5-12 . Иттрий.0,05-7 Медь0,1-7 ЖелезоОстальное Ли.1-атуру дану чают сплавленном чистых компонентов или же металлотермическим восстановлением кальция, РЗМ, иттрия и магния с присадкой метаппическогожепеза и меди. Лигатуру разливают в ппоские изаожниц и дробят дофракции 5-1Омм. Иомепьченную лигатуру присаживают в чугун во время слива его из плавильного агрегата в ковш, Б количестве 0,1-0,3% от веса чугунги Лигатура усваивается без пироэффекта, При введении лигатуры в жидкий чугун, ко;.тактный слой лигатуры 1Ш реваотся. Магний;, РЗМ иттрий и медь находятся в лигатуре в виде хил1ических соединений, в частности, в виде MdCUj 7 .Эти с;оединения растворяются в чугуне и разрушают образующиеся при обработке чугуна оболочки из графита и шлаковой коронки, покрывающие поверхность кусков лигатуры что обеспечивает доступ чугуна к новььм слоям лигатуры, что, в свою очеродд, спо собствует полному и быстрому растворени лигатуры в чугуне. Наличие магния и меди увеличивает скорость усвоения (раствореакя) лигатуры, в 2-4 раза. раз)уи1( ния оболочки на .поверхности кусков лигатуры, магний взаи.модействует с кисло|)0,до и серой, удаляется из металла в виде 1жис лов, оксидов и сульфидов, очи.лая мстгии и улучшая его качество. Эф{))1:}Ктивное содержание в ;1И1 мту|1о маг ния составл.яет Os2-5%, меди О.,1-7%, При наличии в лигатуре магния менео 0,2% и ди менее 08-1% их недостаточно .шгя эф|х ктир-кого разрушения оболочки на поворхнг.к:тн .хусков лнгатурыа а при количестве- магния более 5% растворение лигатур); соп;х вождается пнроэффектом. Наличие в составе лигатуры 0,5-12% .РЗМ и 0,05-7% иттрия, совместно с Maiнием (V,2.), кальцием 5,7-25%) и . (0,1-7%), взаимно усиливает модифяцирую щее действие и равномерность модифициро вания чугуна, кроме того, РЗМ и иттрий обесиечив;.ш.)т удаление из металла водоро- .., да. При содержании в менее О,5% P6i и 0,О5% иттрия и менее 7% кальция ноБьииается расход лигатуры, что значительного перегрева чугуна и ведет к снижению производительности шхавильного агрегата. При содержании РЗМ более 12% и кальция более 25% возрастает их угар и появляется пироэффект при обработке чугуна лигатурой. Мри наличии в лигатуре 16-60% алюминия и 10-40% кремния, в обрабатываемом металле снижается содержание кислорода в зоне действия РЗМ, иттрия и кальция, благодаря чему усиливается их десульфурирующее и дегидратирующее действиеИредлагаемое соотношение компонеитоБ обеспечивает образование продуктов раскисления, легко удаляемых из металла и не загрязняющих его. За счет того, что реакции .растворения алюминия и кремния в железе с образованием алюминидов и силицидов железа являются экзотермическими, повьшшется температура в зоне растворения лигатуры, что способствует равномерному модифицированию чугуна. Предлагаемое в лигатуре соотношение количеств алюминия и 1фем1 ия обеспечивает оптимальную температуру плавления лигатуры (850-1000 С). При повышении количестве кремния свыше 40% температура плавления лигатуры повышается сверх оптимальной, а при понижении количества кремния ниже 10% (за счет увеличения в лигатуре количества более лсгкошшвких компо1 онтов), температура ш1авле1Н я лигатуры становится ниже опти- л 1Г1Ы1ой, что ведет к ухудшению использс- вапия элементов ли.гатуры и к неравномерности модифицирования чугуна. При предлагае.мо.м соотношении количеств ri.MnoHGbjTOB лигатуры повь шается исполь- хз.чнле РЗЛ и иттрия, уменьшается копи чс:ство присаживаемой лих-атуры, что, В свою очерпд, позволяет снижать температуру перегрева метплла, и, следовательно, иовыПгает производптгзльность плавильного лггюгат;. Вслодствис достаточно полного усво- иия лигатуры жидким чугуном и равномер- lioro модифицирования чугуна, удельный расход лигатуры снижается па 15-30%, по сравнению с известной. Использование Л1и-,1туры для модифицирования чугуна, как 11ока;.)1.1и опыты, увеличивает ff;xaничecкиe cBuiicTBa 5iii более чем ка 30%. Пиже дан.1 примеры осу.чмствления изобретения. Лигатуру выгщавляют в |Щукционной электрог:очи емксх;ть 100 i.r расплаьяеаием смссн фс-ррисилнции, ;-и11омчния, к.,хг1Ьцня, .Ш1Ч111Я, cmiHKo.Miuii.MfiTiVijia с иттрием и мотгшлодобавок (модн и железа) при следующем соотпошсмшн компинеятов, вес,%: Кальций14,8

Кремний27,6

Алюминий42,5

MfiTHHft2,1

РЗМ3,7

Иттрий1.1

Медь2,5

ЖелезоОстальное.

В индукционной электропечи расплавляю ) 100 кг чугуна, доводят расплав до температуры 1300 С и выпускают в ковш. Во время выпуска в ковш задают 0,5 кг лигатуры.

По стандартной методике при разливле чугуна отливают образцы для механических испытаний, взятые в начале, средине и Koiiце разливки и образцы для микроисследова-

НИИ. Шлиф1.1 исс ледуюг на pi.-u-rreiiu)cKoM микрог1ИШ1Изатор1.:.

Предел црочности образцоБ чугуна а изгиб состаьш 4в-50 кг/м.

Выплавку лигатуры предлагаомоги состава провели также в дуговой электропечи с трансформатором 10О ква. Лигатуру получали меТсЦ1Лотермическ1.м способом с использованием ферросилиция, силикоалю- миния, силикокальция и порошкообразнйго алюминия. Редкоземельные металлы и иттр в лигатуру вводили в электропечи, восстановлением окислов P3jM и иттрия, ;а1ний из окиси магния и маг(езита, а медд) ме- галлодобавкой, Необходилое количество алюминия в лигатуру , как в печи, так и в ковше во время выпуска метачла и печи.

В таблице приведены примеры ; С15ставиь лигатуры.

0,23,5 0,080,08 62,1 2,55,4 1,15.9

5,00,5 0,072Д

0,64,8 2,82,4 22,2

1,811,3 5,40,8

Лигатура применялась в качестве модифи,катора при выплавке высокопрочного нугу- на. В разливочный ковш вводили 0,2% лигатуры от веса жидкого чугуна, предварительно модифицированного ферросилицием. При вторичном модифицировании лигатурой предложенного состава был получен высокопрочный чугун. Данные по однородности модифицирования (to ъ) приводятся в таблице.

Было установлено, что . усвоение предлагкймой лигатуры составило около 90%, а

усвоение известной лигатуры иэ-за нали-. чия реликтов, составило всего около 50%,

Формула изобретения

Лигатура для модифицирования чугуна, содержа- ;ая кальций, кремний, алюминий, редкозе ельные матаятл, магний, иттрий и железо, о т л и ч а ю .ч а я с я тем, что, с целью по мл О1;ий усвоения лигатур., при однородном модифицировании чугуна в

объеме отливки и повышения качества модифицированного чугуна, она дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, вес. %:.

Кальций7-25

Кремний10-40

Алюминий10-60

МагнийО,2 - 5

Редкоземельные металлы0,5-12

Иттрий

Медь Железо

Источники информации, мание при экспертизе:

2,Авторское свидетельство СССР 418548,М. Кл. С 22 С 35/00, 1972.

N9