Способ получения модифицированного серого чугуна Советский патент 1980 года по МПК C21C1/00 

1

Изобретение относится к металлургии железоуглеродистых спла ВОВ, конкретно к производству модифицированных чугунов для ответственных машиностроительных отливок с применением присадок в ковш гра1ФИТИЗИРУЮЩИХ, флюсующих и перлитизирующих добавок.

Известен способ модифицирования чугуна, включающий плавку металла в плавильной печи, накопление .и хранение, чугуна в миксере-накопителе, транспортирование его в миксердозатор с одновременным модифицированием чугуна, углерод-и кремний содержащим модификатором, заливку модифицированного чугуна в миксер-дозатор, выдачу чугуна в мерный заливочный ковш с одновременным

. модифицированием чугуна в этом ковше твердым модификатором и разливку его на карусельно-кокильных машинах 1 .

Низкое соотношение сливаемых масс чугуна, заложенное в известном,, способе, становится причиной малой степени модифицирующего воздействия чугуна заливаемой порции на чугун .отстатка в миксере-дозаторе. По

этой причине склонность чугуна к отбелу в миксере-дозаторе после доливок ocтaeтJ я высокой, т.е. отбел клиновой пробы, например для соотношения (/G),33 составляет 12мм, в то время, как максимальная величина отбела клиновой пробы, взятой из миксера-дозатора, при которой отливки в форме получаются

10 без отбела, не должна превышать 6-7 мм. Кроме того, длительность этого достигнутого модифицирующего эффекта не превышает 8-12 мин как при модифицировании твёрдьш

15 модификатором. По истечении этого времени во избежание отбела чугуна в отливках необходимо весь чугун из миксера-дозатора слить в ршаковни или ввести вторичное

20 (позднее) модифицирование твердым модификатором в мерных разливочных ковшах. Последнее имеет свои отрицательные стороны и, прежде всего, увеличение расхода де-25 фицитного 75% ферросилиция, быстрое ошлаковывание мерных разливочных ковшей и затрата времени на их замену, потребность в дополнительном оборудовании для .дозирования модификатора, брак отливок по засорам

о вине нерастворившегося модифиатора.

Кроме того, технологический процесс с использованием позднего одифицирования твердым модификатоом нестабилен, и приводит к получению отливок без отбела, но не соответствующих техническим усовиям на заготовки гильз цилинров по. целому ряду параметров: структуре, /1РОЧНОСТИ и т.д.

Цель изобретения - увеличение времени действия модифицирования и овышения его эффективности.

Указанная цель достигается тем, то в известном способе получения одифицированного чугуна, вклю- ; ающем последовательно, плавку в лавильной печи, термо-временну р выдержку в миксере-накопителе,транспортирование чугуна ковшом в миксер-дозатор с одновременным модифицированием чугуна углерод и кремнийсодержащим модификатором, заливку модифицированного чугуна в миксер-дозатор, выдачу чугуна в мерные разливочные ковши и разливку на карусельно-кокильных машинах, модифицированный чугун из транспортирующего ковща заливают в миксер-дозатор в количестве 0,5- . 2,0 от веса технологически необходимого остатка в миксере-дозаторе.

Способ получения модифицированного чугуна заключается в следующем.

Чугун плавят в дуговой, индукционнойили другой плавильной печи, затем переливают для усреднения по химическому составу и накопления в миксер-накопитель. Из миксера-накопителя чугун транспор.тировочным ков-) шом заливают Б миксер-дозатор. При этом чугун в транспортировочном ковше модифицируют твердым модификатором вводя под струю Металла при заполнении ковша 0,1-0,6% 75% ферросилиция, 0,1-0,3% графита. В этом случае емкость транспортирующего ковша выбирают такой, чтобы он вмещал пор ци-ю доливаемого чугуна,составляю1цую. .0,5-2,0 объема технологичес1ш ре;--j обходимого остатка в миксер-дозаторе заливая подготовленную таким .о.бразом порцию чугуна в указательном объеме технологически необходимого остатка, в миксер-дозатор, чем достигают .наибольшего эффекта модифицирования. Во всем диапазоне соотношения сливаемых масс от 0,5 до 2,0 глубина-отбела клиновой пробы не превьпиает 6-7 мм, что позволяет получать литьё без отбела. Кроме того, длительность модифицирующего эффекта сохраняется до 33-37 мин. Поэтому, с учетом времени транспортировки чугуна от миксера-накопителя к мик серу-дозатору и заполнение миксерадозатора, каждую последующую ДО ливку порции модифицированного чу

туна в указанном объеме производят через 25-35 мин.

Примером воспроизводства способа в новых производственных условиях может служить линейный цех, где также опробован этот способ. Чугун плавится в индукционной печи емкостью тигля 400 кг. После того , как чугун выплавлен, эта печь ста;1новится раздаточной печью . Разливка 1зедется ковшами емкостью 8 кг с циклом 20 заливок в час, т.е. довол но медленно. Модифицирование твердым реагентом в ковше емкостью 8 кг жидкого чугуна неэффективно из-за малого количества чугуна.

. По описанному способу в переливоЧный ковш емкостью до 300кг жидкого чугуна выливают из печи такую порцию чугуна на Q,, чтобы выдержать соотношение 0,5-2,0 от остатка металла в печи, при этом под струю металла вводят 0,1--0,6% 75%-ного ферросилиция и 0,1-0,3% гранулированного графита. Если разливку вести из переливочного ковша, то эффект модифицирования продлится 10-15 мин-. Сливают указанную порцию из переливочного ковша обратно в печь, соблюдая соотношения Q/Q 0,5-2,0, тем самым проводят жидкое модифицирование. Теперь модифицирующий эффект сохранится 33-37 мин. По истечении этого времени операцию повторяют, соблюдая указанное соотношение уже по отношению к новому остатку чугуна в печи.

По предложенному способу ( 0,5-2,0) получают серый модифицированный чугун, например, низколегированный чугун следующего химического состава, %: 3,0-3,6°С; 2,0-2,6 Si; 0,6-0,8Мп; 0,1-0, 0,25 Ni; 0,3-0,5 Си; 0,03 S с эвтектичностью Сэ s 3,9-4,2%, для гильз цилиндров, заливаемых центробежным способом в облицованный кокиль.

Рассмотрим пример слияния двух Macc..Qi- чугун указанного со.става, промодифицированный твердым реатентом, например, 0,1 - О, 75%-ног ферросилиция и 0,1-3,0% гранулирдванного графита и Фг чугун указанного состава, но претерпевший термрвременную выдержку и утративший эффект модифицирования, т.е. имеющи склонность к отбелу по клиновой про(бе 10 и более мм. Если .соотношение выдержано в пределах 0,5-2,0. полученный чугун характеризуется следующими показателями: глубина отбела по клиновой пробе 4-6 мм, твердость отливки толщиной 15-20 мм- 197-241 кг/мм по Брине.ллю, 2128 кг/мм, число эвтектических зерен 400-550 шт/см длительность модифицирующего эффекта 33-37 .мин.

Далее факт, что в диапазоне T/Q 0,5-20 сливаемых масс жидкого чугуна имеет место наибольший эффект модифицирования (как по продолжительности, так и по aScoлютной величине, например, характериэуемой склонностью чугуна к отделу по клиновой пробе), объясняется различием строения двух сливаемых жидкостей расплавов.

Это различие проявляется не только в параметрах,определяемых обычным технологическим контролем (химическим составом,температурой (расплавов), но и в состоянии зародышевой, фазы и строение расплава, изменяющегося в процессе его термовременной выдержки. Особенно это относится к расплаву ( технологически необходимому остатку) , нaxJOДЯIцeмycя в , иксерах-дозаторах с индукционным обогревом, где масса технологически необходимого остатка, находящегося постоянно в миксере, составляет около 30% емкости миксера. В процессе работы миксера наблюдается изменение содержания углерода-и др. элементов (угар).

При термовременной выдержке имеет место диспергирование частиц графита, вплоть до их уничтожения, или превращения их в инактивные частицы. При высоких перегревах имеет место разрушение и других флуктуации, в частности. Флуктуации, обогащенных кремнием.Иными словами, жидкий расплав при темовременной обработке приобретает особое строение, отличное от первоначального. Жидкая масса чугуна Q, (доливаемая в миксер-дозатор порция .модифицированного чугуна) по описываемому способу готовится таким образом, чтобы за счет модифицирования твердыми реагентами, в частности, углерод - и кремний содержащими реагентами, она была обогащена зародышами кристаллизации графита и флуктуациями, обогавденными кремнием и во всем объеме металла компенсировался угар элементов . Слияние же таких разнородных расплавов, содержащих субмикроскопические частицы графита, разнородные по величине, позволяют получить полидисперсный раствор коллоидного типа, в котором создаются благоприятные условия для коогуляции графитовых комплексов, в результате чего образуются активные центры графитизации.

Показано,что наибольшая эффективность жидкого модифицирования проявляется в случае, когда соотношение масс сплавляемых расплавов Q, /Q/j выдерживается в пределах 0,5-2,0.

Q.,,5 влияние Q.t на полидисперсность колоидного расгвора не существенно, в расплаве преобладают прЪцессы дезактивации зародышей графита за счет процессов их диспергирования при термо-временной выдержке, вследствие чего модифицирующий эффект незначителен.

При QT /Q 2 влияние Q. на полидисперсность смеси не существенно, а модифицирующий эффект проявляется также как и при твердом

o модифицировании расплава О.

И только при соотношении Q-,/(ij в диапазоне 0,5-2,0 обеих сливаемых масс достаточно для полного Взаимодействия двух сливаемых жид5костей в результате чего достигается максимальный модифицирующий эффект.

Усредненный химический состав чугуна в миксере-накопителе, %; С 3,0-3,2 ; Si 2, Мп 0,600,8; Сг 0,1-0,35; Ni 0,25; Си 0,30,5; S ; 0,03.

Чвтектичность Сэ (С + 1/3 .Ч±) 3,8 - 4,0. Твердость на образце Hg, 220-260 кг/мм. Склонность к от5белу по клиновой пробе 12-20 мм.

Модификатор - 0,1-0,6% 75%-ного FeSi 0,1-0,3% гранулированного графита или любой из известных , углерод - и кремнийсодержащих мо0 .дификаторов (SiCa, электродный бой, графитовая крошка и т.д.). .Химический состав модифицированното чугуна доливаемой в миксер-доI затор порции (Q) из транспортиро5вочного ковша: С 3,2-3, 6% ;Si-2 , 2- 2,6; МпО, 6-0,8; Сч 0, Ni-0,25; Си 0,3-0,5; S 0,03. Эвтектичность Сэ (С,+ 1/3 Si) и 3,9-4,2. Твердость на образце Hgj 180-240 кг/мм. Склонность к от0белу по клиновой пробе 4-6 мм.

Химический состав .чугуна остатка в миксер-дозаторе (О) С 2,9-3,3%; Si-2,0-2,4; Мп,0,6-0,8; Сч 0,l-0,35j Ni-0,25; Си 0,3-0,5; S О,03.Эв5тектичность Сэ 3,8-4,0. Твердость на образце Нв - 220-260 кг/мм. Склонность в отбелу по клиновой пробе 12-20 мм.

Химический состав полученного

0 по предлагаемому способу модифицированного серого чугуна: С 3,03,6%; Si 2,0-2,6; Мп 0,6-0,8; Сч 0,1-0,35; 5i - 0,25 Си 0,3-0,5; S 0,03. Эвтектичность Сэ 3,9-4,2.

5 Твердость на образце Hg, 180-240кг/мм. Склонность к отбелу по каиновой пробе 4-6 мм.

Длительность модифицирую(пего эфг факта 30-37 мин прй соотношении ,0,5-2,0.

0

Формула изобретения

Способ получения модифицированного серого чугуна, вк.люча1К11Ц|1й после7 76 довательно плавку чугуна в плавильНОЙ- печи, термовременную выдержку его в миксере-накопителе, транспортирование чугуна ковшом в миксер-дозатор с одновременным модифицированием чугуна углерод - и кремнийсодержащим модификатором,, заливку модифицированного 4угуна в миксер-дозатор, выдачу чугуна в разливочный ковш, отличающийся тем, что, с целью увеличения времени, 34738 действия модифицирования и повышения его эффективности, модифицированный чугун из транспортирукадегр ковша заливают в миксер-дозатор в количестве 0,5 - 2,0 веса остатка чугуна в миксере-дозаторе, 5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Технологический процесс производства отливок гильзы. Письмо фирмы Сери-Рено. 21.04.76.