Способ получения чугуна с шаровид-НыМ гРАфиТОМ Советский патент 1981 года по МПК C21C1/10 

1

Изобретение относится к металлургии и литейному производству.

Известны различные способы получения высокопрочного чугуна. Большинство из них включают модифицирова-ние чугуна сферойдизирующими и графитизирующимй присадками, последовательно одно после другого.

Некоторые способы предусматривают совмещение сфероидизирующего и гра фитизирующего модифицирования, что осуществляется при использовании модификаторов на основе ферросилиция силикокальция, которые вводят как в ковш, так и непосредственно в форму. В ряде способов производят раздельное модифицирование различными сфероидизирующими элементами (Мд, РЗМ) с последующим графитизирующим модифицированием ферросилицием и т.п. i}.

Недостатком известных способов получения высокопрочного чугуна является низкий коэффициент использования сфероидизирующих присадок, особенно РЗМ, являющихся дорогими и дефицитными, а также в случае модифицирования в форме - необходимость усложнения литниковых систем и увеличения расхода металла на заполнение реакционных камер в связи со значительным количеством (0,3-0,9%) вводимой графитизирующей присадки.

Известен способ получения чугуна с шаровидным графитом, по которому чугун, обработанный магнием в герметичном ковше (сфероидизирующая присадка) модифицируют дробленым ферросилицием ФС75 (графитизирующая

0 присадка), который перед сборкой форм помещают в реакционную зону (полость) литниковой системы в количестве 0,70,9 вес.% заливаемого в форму чугуна 2.

5

Недостатком этого способа является усложнение литниковой системы отливок и увеличение расхода металла на нее в связи с необходимостью ввода в форму значительного количества графитизирующей присадки (например, при весе з иваемого в форму металла - 10 кг количество графитизирукмцей присадки должно составлять 0,07-0,09 кг). При наличии в составе

5 чугуна демодификаторов повышается расход магния ча сфероидизацию и уменьшается надежность получения шаровидной формы графита.

Цель изобретения - сокращение расхода модиЧ икаторов при сфероидизирукнцем и графитизирующем модифицировании .

Поставленная цель лостигается тем что в известном способе получения высокопрочного чугуна модифицирование сферойдизир укхцими и графитиэируххцими присадками проводят раздельно (каждое в два этапа следукяцим образом:

1)модифицирование чугуна магнием или магнийсодержащими лигатурами до содержания магния в чугуне 0,030,07%;

2)модифицирование полученного магниевого чугуна РЗМ или РЗМ-соде зжащими лигатурами из расчета ввода в чугун, 0,005-0,03% РЗМ;

.3) модифицирование.чугуна кремнис тыми лигатурами, содержащими барий и кальций из расчета ввода в чугун 0,01-0,02% Ва. и 0,005-0,02% Са}

4) модифицирование чугуна в форме ферросилицием или ферросилицием, активированным стронцием в количестве 0,1-0,15%.

Второй этап модифицирования сфероидиэирующими присадками и первый этап модифицирования графитизирующими присадками могут быть совмещены. При этом модифицирование сфероидизйрующими и гргфиткзирующими присадками остается разделенным каждое на два этапа.

Присадки, используемые в качестве модификаторов при осуществлении второго этапа модифицирования сфероидизирукяцими присадками, а также первого и второго этапов модифицирования- графитизирующими присадками, могут содержать 0,1-3% магния, а при осуществлении первого и второго этапов модифицирования сфероидизирующими присадками и первого этапа модифицирования графитизируюадими присадками - 40-75% кремния.

Сущность способа получения высокопрочного чугуна заключается в следующем.

Процессы модифицирования сфероиди зирующими и графитизирующими присад.ками разделены каждый на два этапа. Модифицирование сфероидизирующими графит прчсадкам на первом этапе проводится магнием или ,магнийсодержащими лигатурами в количестве, позволяющем получить остаточное содержание магния в чугуне 0,03-0,07%, а на втором этапе - РЗМ или РЗМ-содержащими лигатурами в количестве . 0,005-0,03% от веса обрабатываемого чугуна. Содержание магния и церия 3 указанных пределах обеспечивает на дежное получение шаровидного графита в чугуне даже при наличии элементов-демодификаторов в количествах, сверх обычно имеющихся в чугунах. Наличие магния и церия в количествах менее, чем указано в нижнем пределе значений, недостаточно для

сфероидизадии графита, а в количествах больше верхнего предела неоправданно и экономически нецелесообразно. Разделение процесса модифицирования позволяет проводить обессеривание и раскисление чугуна, которое является обязательным при любом процессе модифицирования, только за счет магния, наиболее доступного и дешевого .сфероидизирующего элемента, а более дефицитные и:дорогие РЗМ использовать

o только на связывание и нейтрализацию демодификаторов в :магниевом чугуне.

Модифицирование магнием можно проводить в автоклавах, гермоковшах, в конверторных ковшах и другими спосо5бами. Hpif использовании магниевых лигатур на основе ферросилиция или ферросилиция с силикокальцием модифицирование можно проводить засыпкой модификатора на дно ковша при выпус0ке чугуна из плавильного агрегата и т.п.

Модифицирование РЗМ проводят после счистки шлака в том же ковше, в котором проводилась обработка чу5гуна магнием, или же во время перелива чугуна в разливочные ковши или разливочное устройство. В качестве присадки могут быть использованы любые РЗМ-содержащие лигатуры, желательно церийсодержащие с минимальным коли0чеством лантана, ухудшающего форму графита, и других дорогостоящих элементов. .

Модифицирование графитизирующими присадками также- разделено на два

5 этапа. На первом этапе чугун необходимо обрабатывать такими элементами как барий, кальций, стронций, которые эффективно действу19т в течение длительного времени. Поэтому и при0саживать их необходимо в ковш, или разливочное устройство за счет этого уменьшается количество присадки, которую необходимо ввести в форму. Количество присадки определяется из расчета ввода в чугун 0,01-0,02% Ва

5 и 0,005-0,02% Са по отнсяаению к весу обрабатываемого чугуна. Введение этих присадок в количествах меньше нижнего предела недостаточ- . но для графитизации, а в количест0вах больше верхнего предела не дает эффекта и приводит к образованию значительного количества шлака. Для графитизирующего модифицирования могут быть использованы содержащие каль5ция и барий кремнистые лигатуры: силикокальций, силикобарий, силикокальдий, содержащий стронций и т.д. Модифицирование графитизирующей присадкой в ковше или разливочном уст0ройстве дает возможность уменьшить дозу присадки модификатора в полость форглы до 0,15-0,10%, что позволяет обойтись без усложнений литниковой системы и без применения каких-либо

5 устройств для размещения присадки в

форме. Графитизирующий модификатор, обычно ферросилиций ФС75, активированный 1-2% стронция, измельчений до кусков размером не более 1 мм в поперечнике, может быть засыпан как в полость литниковой системы, так и в полость собственно отливки.

Разделение графитизирующего модифицирования на два этапа предусматривает проведение второго этапа в форме как наиболее целесообразного с точки зрения экономии модификатора и повышения эффективности действия поздней графитизирующей присадки.

Пример 1. Чугун плавили в индукционной печи. В установке КМ-1 с- емкостью ковша 200 кг чугун обработали чистым магнием МГ1 в количесве 0,4 кг (0,2 вес.% чугуна) (1-й этап модифицирования сферойдизирующими присадками).

После счистки шлака в тот же ков добавили пигатуру Сиитмиш-1 в количестве 0,15 кг. При этом ввели в чугун 0,020% РЗМ (2-й этап модифицирование сфероидизирующими присадками).

Перед разливкой на дно разливочнго ковша емкостью 60 кг поместили 0,05 кг силикобария и 0,15 кг ферросилиция ФС75, T{iicHM образом ввели в чугун 0,01% Ва (1-й этап модифицирования графитизирующими присадками),.

После этого в полость формы засыпали измельченный ферросилиций в количестве 0,15% от количества заливаемого в форму чугуна. (2-й этап модифицирования графитизируквдими присадками),

В данном примере все четыре этапа модифицирования сфероидизируюиим и графитизирующими Присадками разделены.

Пример 2. Чугун выплавляли в индукционной печи МГП-10.2 с емкостью тигля 180 кг. Лигатуру ЖКМКпомещали на дно ковша емкостью 180 кг в количестве 3,6 кг, т.е. 0,2% Мд от веса обрабатываемого металла (1-й этап модифицирования сфероидизирующими присадками).

После счистки шлака в этот же ковш внесли лигатуру Сиитмиш-1 в количестве 0,15 кг. При этом ввели в чугун 0,015% РЗМ (2-й этап модифицирования сфероидизирующими присадками) .

На дно разливочного ковша емкостью 60 кг добавили измельченную до фракции не боЛее 10 мм лигатуру Si-Ca-Ba, в количестве 0,06 кг (0,1 вес.% чугуна) и 0,15 кг ферросилиция ФС75 из расчета ввода в чугун 0,02% Са и 0,01% Ва (1-й этап модифицирования графитизирующими приссщками).

После этого в полость форьи засы пали измельченный до фракции 1 мм ферросиликостронций ФСС2 0,1% от количеству заливаемого в форму чугуна. (2-й этап модифицирования графитизирующими присгщками).

В данном примере все 4 этапа модифицирования сфероидизирующими и графитизирующими присадками также разделены

На 1-ом этапе модифицирования сфе0

роидизирующими присадками применена лигатура ЖКМУ-4, содержащая 6-9% Мд и 40% Si ,

Использование способа получения высокопрочного чузтуна обеспечило 5 по сравнению с существующими спо-. собами следующие преимущества:

1)возможность проведения модифицирования в форме без дополнительных усложнений: литниковой системы и без

0 повьвиения расхода металла на нее,

2)получение графита шаровидной форлы в чугуне даже при наличии некоторых элементов-демодификаторов,

3)надежное получение отливок без 5 отбела, что позволяет сократить расходы на термическую обработку,

4)уменьшение расхода модификаторов .

Ожйдае1Фай экономический эффект 3020 руб. на 1 т модифицируемого чугуна.

Формула изобретения

35

1.Способ получения чугуна с шаровидным графитом, заключающийся- в выплавке -чугуна, обработке его магнием или магнийсодержащими лигатурами РЗМ или РЗМ-содержащими лигатурами и вторичное модифицирование кремнийсодержащими лигатурами в форме, отличающийся тем, что, с целью модифицирования в форме без усложнения литниковой системы, и уменьшения расхода модификаторов, модифицирование сфероидизирующими играфитиэируклцими присадками проводят раздельно каждое в два этапа, сначала

модифицирование магнием или магнийсодержащими лигатурами до содержания магния в .чугуне 0,03-0,07%, модифицирование магниевого чугуна РЗМ или РЗМ-содержащими лигатурами из расчета ввода в чугун 0,005-0,03% РЗМ, а затем модифицирование кремнистыми лигатурами, содержащими кальций и барий из расчета ввода в чугун 0,01-0,03% бария и 0,005-0,02% кальция и модифицирование в форме ферросилицием или ферросилицием, активированным стронцием в количестве 0,1-0,15%.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что второй этап

модифицирования сфероидизирующими

присадкгми и первый этап модифициро вания графитиэирующими присадкаьш проводят одновременно.

3. Способ по пп, 1 и 2, о т л и чающийся тем, что при осуще.ствлении второго этапа модифицирования сфероидиэирующими присадками, а также первого и второго этапов модифицирования графитиэируюцими присадками вводит присадки, содержащие 0,1-3,0% магния, а при осуществлении первого и второго этапов модифицирования сфероидизирующими присадкгми и первого этапа модифицирования графитизирующими присадками вводят присадки с содержанием кремния 40-75%.

Источники информации, принятые во внимание при экспе изе

1.Авторское свидетельство СССР 507652, кл.С 21 С 1/00, 1973.

2.Мгшфников А.В, и др. Вторичное модифицирование магниевого чугуна в . - Литейное производство W6 1975, с 7 (прототип).