Способ модифицирования серого чугуна
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве чугунных цилиндрических заготовок. Цель изобретения - повышение твердости в поверхностном слое цилиндрических заготовок . Предложен способ получения цилиндрических заготовок из чугуна, включающий обработку расплава ферросилицием, алюминием и теллуром. При этом расход модифицирующей смеси составляет 0,35 - 0,6 мае. % обрабатываемого расплава, а соотношение между ферросилицием и алюминием равно 1: (0,04 -0,1), причем теллур вводится на дно литейной формы в виде таблетки или брикета в количестве 0,08 - 0,13 массы ферросилиция . Дополнительный ввод AI и использование Те позволили повысить твердость в поверхностном слое до 50 мм на 5-9 Н5д . 1табл. у fe
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
V о ( V
О (21) 4794538/02 (22) 26.02.90 (46) 30.09.92. Бюл. ¹ 36 (71) Научно-производственное объединение
"Комплекс" (72) И.А,Балаклеец, А.А.Сокол, Л.Р.Гольдштейн, Н,А.Будагьянц, А,З.Букин, М.M.Øâàáский, В.И.Кондратенко, В.П.Саушкин, А.А.Сирота и Ю,В.Дьяченко (56) Жуков А.А. О комплексном модифицировании серого чугуна. Л.П. 1985, ¹ 3, с.9.
Авторское свидетельство СССР
N 922154, кл, С 22 С 1/00, 1980. (54) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СЕРОГО ЧУГУНА (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстИзобретение относится к литейному производству, в частности к разработке способов внепечного модифицирования серого чугуна.
Известны различные способы комплексного (встречного) модифицирования чугуна, заключающегося в одновременном,или раздельном вводе графитизирующего и отбеливающего модификаторов, Модификаторы-антиподы не только не ослабляют действие каждого из них, но и взаимно усиливают некоторые положительные эффекты — повышают механические свойства чугуна, улучшают микроструктуру, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ модифицирования Ы,, 1765179 А1
Цель изобретения — повышение твердости в поверхностном слое цилиндрических заготовок. Предложен способ получения цилиндрических заготовок из чугуна, включающий обработку расплава ферросилицием, алюминием и теллуром. При этом расход модифицирующей смеси составляет 0,35 — 0,6 мас. ф обрабатываемого расплава, а соотношение между ферросилицием и алюминием равно 1: (0,04 — 0,1), причем теллур вводится на дно литейной формы в виде таблетки или брикета в количестве 0,08 — 0,13 массы ферросилиция. Дополнительный ввод At и использование Те позволили повысить твердость в поверхностном слое до 50 мм на 5-9Н$д, 1 табл. серого чугуна, согласно которого теллур вводят в виде соединения с висмутом BizTez в количестве 0,0002 — 0 01 веса жидкого чугуна при соотношении ферросилиция к соединению теллура с висмутом 1;(0,01 — 0,50). Недостатком известных способов модифицирования является невозможность их использования для получения в одной заготовке рабочего износостойкого слоя глубиной не более 15 мм с твердостью 60 — 70 НЯ О и сердцевины с твердостью 35 — 45 НЯО из чугуна одного состава. " Кроме того, известные способы не регламентируют временйых показателей технологического процесса, что не позволяет достичь требуемых показателей качества, 1765179 20 40 55 поскольку действие модификаторов ограничено, как правило, 10 — 25 мин. Цель изобретения — получение твердого износостойкого поверхностного слоя при сохранении удовлетворительной обрабатываемости чугуна сердцевины. Поставленная цель достигается тем, что вначале ферросилиций с алюминием вводят в ковш при соотношении 1:(0,04 — 0,10) в количестве 0,35 — 0,6% от веса жидкого чугуна, выдерживают расплав втечение 6 — 15 мин, а затем заливают в литейные формы на дно, которых предварительно вводят теллур в количестве 0,08 — 0,13% от массы ферросилиция. Технологических решений с аналогичными признаками и решающих поставленную задачу, не обнаружено, Следовательно, предложенное решение обладает существенными отличиями. Положительный результат — обеспечение необходимого качества. литых заготовок — достигается за счет утонения технологических параметров модифицирования серого чугуна с учетом термовременных характеристик действия модификаторов. Предлагаемый способ модифицирования чугуна имеет преимущество по сравнению с известным в том, что он способствует образованию достаточно крупных и устойчивых центров графитизации и глубокому раскислению расплава вводом сильнодействующих графитизирующих элементов, таких, как кремний и алюминий, понижающих растворимость углерода и способствующих выпадению из раствора графитовой фазы, Последующая обработка чугуна присадками теллура позволяет сохранять сверхравновесную концентрацию центров графитизации в течение относительно длительного периода, тем самым преодолевая длитель.ность действия графитизирующей добавки. В то же время часть центров графитизации в результате сильной блокады дезактивиру=-. -:= ется и дальнейший их рост в период кристаллизации прекращается, то есть теллур благоприятно действует на графитизацию и микроструктуру до определенных пределов. Избыточное его содержание вызывает появление структурно-свободных карбидов, А так как максимальное действие теллура приходится на первые минуты контакта с жидким чугуном,то это приводит к получению требуемой глубины и твердости износостойкого поверхностного рабочего слоя за счет появления в структуре высокотвердого цемента и специальных карбидов с микротвердостью до 1800 Н/мм против 900 — 1100 Нlмм у серийного чугуна. Пределы содержания ферросилиция и алюминия и их соотношение по предлагаемому способу выбраны опытным путем. Ввод их в расплав менее 0,35% от веса жидкого чугуна не сопровождается значительным развитием графитизации и ограничивает его модифицирующую способность. Ввод более 0,6% смеси затрудняет получение чистого отбеленного слоя необходимой твердости, при этом происходит ухудшение механических свойств чугуна. Отношение ферросилиция к алюминию меньше чем 1:0,04 замедляет живучесть модифицирующего воздействия модификатора. Отношение ферросилиция к алюминия больше, чем 1:0,10 приводит к повышенному угару алюминия, ухудшаются литейные свойства заливаемого чугуна, в том числе и жидкотекучесть. Время выдержки расплава в ковше до заливки форм должно быть сокращено до минимума, ибо действие модификатора прекратится прежде, чем удастся получить необходимую структуру в сердцевине валка, Выдерживать расплав менее 6 мин не позволяет существующий технологический процесс очистки шлака, а выдержка более 15 мин приводит к появлению в сердцевине половинчатого труднообрабатываемого чугуна, начинает уменьшаться дисперность графитных включений, Количество теллура выбрано с таким расчетом, чтобы обеспечить максимальный эффект в первые минуты и получить требуемую твердость рабочего слоя. Введение теллура менее 0,08% массы ферросилиция не обеспечивает достижение поставленной цели; увеличение содержания более 0,13% приводит к появлению аномальных форм графита, избыточному количеству цемента в поверхностном слое, что ведет к хрупкости и трещинообразоаанию чугуна. Ввод теллура в виде таблеток или брикетов объясняется лучшей его усваиваемостью и минимальным угаром. При этом обеспечиваются удовлетворительные санитарно-гигиенические условия труда. Пример, По предлагаемому способу обработке подвергали чугун, выплавленный в вагранке, следующего химического состава, мас.%: С 3,25; Si 0,75; Мп 0,45; S 0,11; P 0,38; Ni 0,75; Cr 0,32. В ковш емкостью чугуна 10 т предварительно нагретый до 450— 550 С помещали чушковый ферросилиций марки ФС75 (ГОСТ 1415-78) и алюминий марки АВ97 (ГОСТ 295-79) в количестве соответственно 45 и 4 кг, После выпуска металла при 1370 — 1380 С в ковш его подают на место очистки шлака, После 10 мин выдержки заливают 4 цилиндрические заготовки через одну литниковую систему в 1765179 Разработанный способ модифицирования прошел испытания при отливке чугунных заготовок плунжеров для тяжелых прессов на заводе прокатных валков. 5 форме которых предварительно на днище уложены таблетки теллура массой по 12 г, Температура заливки форм 1320 С. Расход модификаторов выбирается путем изменения заявляемых соотношений. Для сравнения чугчн обрабатывали соединением B12Т е з и ферросилицием по известному способу. Из отличительных заготовок вырезают образцы для металлографического анализа и испытания физико-механических свойств. Результаты испытаний чугуна исходного химического состава (М 3) модифицированного по известному (ММ 1 и 2) и предлагаемому способам представлены в таблице, Как видно из таблицы, предлагаемый способ модифицирования серого чугуна позволяет повысить глубину отбела и твердость рабочего слоя, измельчить графитные включения в сердцевине заготовки, улучшить обрабатываемость серой зоны. Формула изобретения Способ модифицирования серого чугуна преимущественно для цилиндрических заготовок, включающий обработку распла10 ва ферросилицием и теллуросодержащим реагентом, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости в поверхностном слое цилиндрической заготовки, при обработке ферросилицием в расплав допол15 нительно вводят алюминий при соотношении между ними, равном 1: (0,04 — 0,10), при их совместном расходе 0,35 — 0,6 мас,, а в качестве теллуросодержащего реагента используют теллур, присаживаемый на дно ли20 тейной формы в виде таблетки или брикета в количестве 0,08 — 0,13 массы ферросилиция, Свойства материала отливок Способ Расход модификатора, Время выдержки,мин 6, Отбел, ИПа мм ФС753+ + А1 Соо тношение фсЛ Теллур от массы ФС75 Тве рдо ст ь Н$ в на глубине, мм 5 50 Известный 2 Исходный 265 0,2 0,2 44 18 36 0>05 0,07 410 13 Составитель Н,Касторный Редактор С. Горячева Техред М.Моргентал Корректор Л.Лукач Заказ3353 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Пре дла га емый 5 7 9 11 12 l3 14 16 17 0,30 0,45 0,56 0,56 0,35 0,55 0,55 0,57 0,60 0,65 0,65 0,59 0,58 0,55 1: 0,03 1: 0,08 1:0,03 1:0,07 1:0,09 1:0,04 1:0,06 1:0,08 1:0,09 1:0,10 1:0,11 1:0,09 1:0,11 1:0,08 1:0,08 0,07 0,10 О,11 0,07 0,12 0,08 0,09 0,11 0,12 0,13 0,14 0,12 0,11 0,14 0,10 13 12 6 12 14 l5 16 11 14 505 4 9 8 12 13 12 8 14 56 58 67 68 62 64 68 68 69 66 62 63 68 47 42 44 59 44 41 42 43 46 41 
