Способ получения чугуна с вермикулярным графитом Советский патент 1982 года по МПК B22D27/20 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА С ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ

1

Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению высококачественного чугуна, как материала для толстостенных отливок сложной конфигурации, и может быть использовано в литейных цехах всех отраслей машиностроения.

Известны способы получения чугунов с вермикулярным графитом, заключающиеся в обработке исходного чугуна глуболяризируюш.ими элементами (магнием, редкоземельными металлами, в количествах, недостаточных для получения шаровидной формы графита, и поспедуюш,ей заливкой расплава в песчано-глинистые формы 1.

Указанные способы обеспечивают стабильное получение структуры вертикуляриого графита в толстостенных отливках, но чугуны, полученные такими способами, имеют повышенную стоимость по сравнению с другими видами высококачественных чугунов из-за высокой стоимости лигатур, применяемых для обработки расплава. Так, при получении чугуна с вермикулярным графитом с помощью РЗМ-содержащих лигатур, затраты на них составляют до 30% от общей стоимости жидкого чугуна.

Известен способ получения чугуна с вермикулярным графитом без использования глобуляризирующих лигатур, заключающийся в предварительной десульфурации жидкого чугуна до содержания серы менее 0,002% и последующей заливке его в металлические или графитовые формы, которые обеспечивают высокую скорость охлаждения и соответственно высокую скорость кристаллизации чугуна 2.

Однако этот способ не может обеспечить

10 стабильного получения структуры вермикулярного графита в толстостенных отливках, поскольку в массивных сечениях не обеспечиваются требуемые условия теплоотвода от металла к форме, особенно в случае многократного использования этих форм. Кроме того, металлические и графитовые формы значительно дороже песчано-глинистых форм, что удорожает технологию получения чугуна таким способом.

В настоящее время на многих машино20строительных заводах в виде отходов имеется стружка чугуна с щаровидным графитом, содержащая глобуляризирующие элементы. Поэтому является рациональным ее использование в качестве модификатора

для получения чугуна с вермикулярным графитом.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ интенсификации процесса охлаждения толстостенных отливок из чугуна с шаровидным графитом, заключающийся в суспензионной заливке предварительно модифицированного чугуна с использованием в качес гве ItiKKpoхолодильников стружки чугуна с шаровидным графитом. Количество стружки составляет не более 2,5% от массы железного металла 3.

Этот способ не может обеспечить получение в чугуне вермикулярного градиента.

Цель изобретения - стабильное получение чугуна с вермикулярным графитом в толстостенных отливках и экономия дорогостоящих глобуляризирующих лигатур.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения чугуна, включающему суспензионную заливку предварительно десульфурированного перегретого чугуна в литейную форму с использованием в качестве микрохолодильников и модификатора стружки чугуна с шаровидным графитом, упомянутую стружку используют с размером фракций 1-4 мм и вводят в расплав при 1420-1450°С в количестве 2,6-3,6% от мас,сы заливаемого чугуна.

В этом случае стружка, растворяясь в жидком чугуне, интенсифицирует охлаждение отливки и обеспечивает модифицирующие действия на форму графита, поэтому отпадает необходимость в предварительной обработке чугуна глобуляризирующими лигатурами для получения графита вермикулярной формы.

Для эффективного усвоения стружки температура заливаемого металла должна находиться в пределах 1420-1450°С. Указанные температуры определены теплотехническим расчетом с целью обеспечения оптимальных условий растворения стружки в жидком чугуне.

Для проверки возможности получения чугуна согласно предложенному способу выплавляют чугун на шихте следующего состава, °/о:

Литейный чугун

ЛК-2-П-А-1(ГОСЯ 483272)45

Стальныйлом10

Возврат производства высокопрочногоо чугуна 44

Графитовый порошок1

Плавку ведут в электродуговой печи

способом переплава. Чугун перед выпуском

из печи имеет атедующий химический состав, о/о: С 3,54; Si 3,0; Мп 0,61; Р 0,06;

S 0,021.

Металл перегревают до 1500°С. Перед выпуском металла из печи на дно ковша помещают в виде механической смеси карбид кальция в количестве 1,5% и плавиковый шпат в количестве 0,2%.

После выдержки в ковше в течение 1,5- 2 мин с поверхности металла скачивается шлак и чугун заливают в сырые песчаноглинистые формы. В процессе заливки чугунную стружку вводят во вращательную воронку в центр вихря из жидкого металла с помощью дозирующего устройства.

Результаты изучения микроструктуры контрольных ОТ.ЛИВОК, приведенные в таблице, показывают, что во всех исследованных сечениях Отливок преобладает вермикулярная форма графита.

Излучение изломов контрольных отливок

показывает отсутствие усадочных раковин

и рыхлет при использовании литниковых

систем без прибылей для подпитки массив ных сечений.

Отливки из чугуна, полученного согласно предлагаемому способу, имеют следующие показатели механических свойств; 6 290- 490 МПа, В 0,9-5,4%; НВ 167-241.

Экономическая эффективность от использования предлагаемого способа получения чугуна с вермикулярным графитом достигается за счет значительного снижения стоимости литейной формы по сравнению с известным способом экономии дорогостоящих 0 глобуляризирующих лигатур, а также за счет повышения качества получаемых отливок и выхода годного литья, расширения возможностей для конструктивного снижения металлоемкости толстостенных отливок из высококачественных чугунов.

г г г -

чО-VO J-CN--Csl

LPlо -

чО О OO (V-xc

о s о m о

и

S

ОЛ vO

.- -Л-t-

Г vD

t vD

vD JCO CO

r

о CO

cvj rrf f

CM CM

О

u

oo

1

oo vD

CO--t-CM

CMCMCM- (M4D

Ln

r vO

Lr

-dФормула изобретения Способ получения чугуна с вермикулярным графитом, включающий суспензионную заливку предварительно десульфурированного перегретого чугуна в литейную форму с использованием в качестве микрохолодильников и модификатора стружки чугуна с шаровидным графитом, отличающийся тем, что, с целью стабильного получения чугуна с вермикулярным графитом в толстостенных отливках и экономии дорогостоящих лигатур, упомянутую стружку вводят с раз97мером фракций 1-4 мм в расплав при 1420-1450°С в количестве 2,6-3,6% от массы обрабатываемого чугуна. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3421886, кл. 75-123, 1970. 2.Патент Великобритании № 1316438, кл. С 7 D, 1973. 3.Кузнецов А. С. и др. Суспензионное литье чугуна с шаровидным графитом. Сборник. «Новое в процессах- литья. Киев, АН УССР, 1974, с. 227-229.