Способ получения высокопрочного чугуна

 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к способам получения высокопрочного чугуна из исходного чугуна с содержанием серы свыше 0,4%, и может быть использовано при массовом производстве отливок. Способ включает расплавление шихты в плавильном агрегате, доведение температуры расплава до 1420 - 1450^oC, первоначальную обработку его лигатурой, содержащей 30 - 33% редкоземельных металлов, 43 - 44% кремния, 8 - 9% алюминия, в количестве 1,4 - 1,8% от массы расплава, выдержку металла. И вторичное модифицирование той же лигатурой в разливочном ковше в количестве 0,1 - 0,5% от массы металла при температуре расплава 1400 - 1300^oC. способ позволяет управлять структурообразованием матрицы и механическими характеристиками чугуна в литом состоянии. 2 з.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области литейного производства и металлургии, а именно к способам получения высокопрочного чугуна с графитом вермикулярной и шаровидной формы, и может быть использовано при массовом производстве отливок.

Существующий способ получения чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом на базе исходного чугуна с высоким содержанием серы с использованием лигатур на базе редкоземельных металлов и кремния заключается в введении лигатуры в раздаточный ковш с обязательным вторичным модифицированием для устранения отбела 75% ферросилицием в количестве 0,5-0,8% от массы жидкого металла.

Недостатком этого процесса является перенасыщение феррита матрицы кремнием и получение в структуре части графита звездообразной формы, что не позволяет получить чугун с высокими механическими свойствами (см. книгу "Высококачественные чугуны для отливок" под редакцией Н.Н. Александрова. - М.: Машиностроение, 1982, с. 193) Задачей, решаемой настоящим изобретением, является управление процессом структурообразования высокопрочного чугуна в процессе плавки и разливки.

Техническим результатом, достигаемым в результате использования изобретения, является стабильность и равномерность структуры и прочностных свойств чугуна в отливках массой от 0,5 до 30 кг при толщине стенки от 5 до 40 мм и уменьшение количества брака за счет возможности коррекции ошибок, допущенных при введении лигатуры в раздаточный ковш большой емкости. Разброс по содержанию химических элементов лигатуры в раздаточном ковше неизбежен, так как он зависит от многих факторов, например, температуры заливаемого металла, уровня заливки металла, который является чисто субъективным фактором, и т.д.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения высокопрочного чугуна из исходного чугуна с содержанием серы свыше 0,4%, включающем расплавление шихты в плавильном агрегате, доводку температуры расплава до 1420-1450^oC, обработку его лигатурой, содержащей 30-33% редкоземельных металлов, 43-44% кремния и 8-9% алюминия, в количестве 1,4-1,8% от массы расплава, вторичное модифицирование в разливочном ковше проводят той же лигатурой, что и предварительное, в количестве 0,1-0,5% от массы металла при температуре расплава от 1400 до 1300^oC.

Кроме того, первоначальную обработку расплава лигатурой ведут в раздаточном ковше.

Кроме того, в качестве плавильного агрегата используют индукционную или дуговую печь.

Способ реализуется следующим образом. Чугун плавили в шеститонной индукционной печи и перегрели до температуры 1440^oC. Химический состав исходного чугуна приведен в табл. 1. На дно разогретого раздаточного ковша засыпали лигатуру, содержащую 30-33% редкоземельных металлов, 43-44% кремния, 8-9% алюминия, остальное - железо, в количестве 1,7% от емкости ковша, накрывали лигатуру стальной вырубкой и заливали расплавом из печи. Жидкий металл выдерживали в течение 5 мин до прекращения обильного шлаковыделения. Периодически шлак снимали. Отливали детали типа серьга весом 700 г с толщиной стенки до 40 мм и стандартные разрывные образцы диаметром 20 мм. Заливку производили в земляные формы. Вторичное модифицирование проводили в разливочном ковше емкостью 30 кг, добавляя лигатуру в следующих количествах от емкости ковша: ковш N 1 - 0,10%; ковш N 2 - 0,25%; ковш N 3 - 0,50% Металлографические исследования и химический анализ проводили на деталях, механические испытания на образцах. Химический состав приведен в табл. 1, структура и механические свойства в табл. 2.

Как видно из результатов эксперимента, применение двойного модифицирования РЗМ лигатурой одинакового состава позволяет управлять процессом структурообразования высокопрочного чугуна в процессе плавки и разливки.

Формула изобретения

1. Способ получения высокопрочного чугуна из исходного чугуна с содержанием серы выше 0,4%, включающий расплавление шихты в плавильном агрегате, доводку температуры расплава до 1420 - 1450^oC, первоначальное модифицирование его лигатурой, содержащей 30 - 33% редкоземельных металлов, 43 - 44% кремния, 8 - 9% алюминия, в количестве 1,4 - 1,8% от массы расплава, выдержку металла и вторичное модифицирование, отличающийся тем, что вторичное модифицирование проводят той же лигатурой в разливочном ковше в количестве 0,1 - 0,5% от массы металла при температуре расплава 1400 - 1300^oC.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первоначальную обработку расплава лигатурой проводят в раздаточном ковше.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве плавильного агрегата используют индукционную или дуговую печь.

РИСУНКИ

Рисунок 1