Способ модифицирования чугуна с шаровидным графитом

Авторы патента:

C22C1/10 - Сплавы (кремни C06C 15/00; обработка сплавов C21D, C22F)

Владельцы патента RU 2500824:

Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") (RU)

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к модифицированию легированного чугуна с шаровидным графитом, который используют в качестве быстроизнашивающихся деталей, например, мелющих элементов рудо- и углеразмольных мельниц. Способ включает засыпку на зеркало расплава чугуна покровного материала в виде порошка флюсперлита «Барьер-200» и введение в расплав чугуна твердого модификатора в виде твердой церий-магний-никелевой присадки, причем перед введением твердого модификатора на зеркало расплава засыпают первый слой покровного материала и выдерживают его до образования плотного вязкого слоя, затем на первый слой засыпают второй слой покровного материала и вводят в расплав твердый модификатор с последующей засыпкой места ввода горячим покровным материалом, при этом твердый модификатор перед введением в расплав чугуна выдерживают в воде. Изобретение позволяет повысить эффективность действия защитного покрова, что позволит увеличить массу расплава модифицируемого чугуна, ограничить взаимодействие твердого модификатора с жидким чугуном на воздухе, а также уменьшить угар магния и церия. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к способу модифицирования легированного чугуна с шаровидным графитом, которые могут использоваться в качестве быстроизнашивающихся деталей, например, мелющих элементов рудо- и углеразмольных мельниц.

Известен способ модифицирования жидкого чугуна под сыпучим покровным материалом, включающий выплавку чугуна заданного состава, последовательное размещение слоя твердого измельченного модификатора - магнийсодержащего ферросплава на дне ковша до начала заполнения его расплавом чугуна, нанесение на поверхность модификатора слоя покровного материала, слив из плавильной печи расплава чугуна в ковш, засыпку зеркала жидкого чугуна покровным материалом, который состоит из углеродного пассиватора (измельченный кокс) и теплоизолирующий добавки (вспученный перлит). Усвоение магния при этом процессе достигает 55-65%. (SU 1077929, C21C 1/10, опубликовано 07.03.1984).

Недостатками данного способа являются низкий процент усвоения магния в расплаве и сложность удаления сыпучего покровного материала с поверхности жидкого чугуна, находящегося в ковше, что увеличивает вероятность засорения частицами покровного материала тела отливок и, соответственно, возникновения брака в литье по неметаллическим включениям.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ модифицирования чугуна с шаровидным графитом, включающий засыпку на зеркало расплава чугуна покрывного материала и введение в расплав жидкого чугуна твердого модификатора, причем в качестве покрывного материала используют порошок флюсперлита «Барьер-200», а в качестве твердого модификатора -дробленные цериевую присадку и никель-магниевую лигатуру, которые вводят в расплав между футеровкой ковша и покрывным материалом.

После засыпки зеркала жидкого чугуна порошок флюсперлита «Барьер» коагулирует шлак и образует с ним плотный вязкий покров. Твердые тяжелые модификаторы вводят в расплав через зазор между футеровкой ковша и покровом. Усвоение магния и церия при этом процессе достигает 95%. Процесс модифицирования расплава преимущественно проходит без пироэффекта и дымовыделения. (RU 2422546, C22C 1/10, опубликовано 27.06.2011).

Недостатками данного способа являются его эффективность при модифицировании расплава чугуна массой до 150 кг. При большей массе чугуна требуется большее количество модификатора, что приводит к увеличению при модифицировании уровня парциального давления паров магния и церия под флюсом. Под действием паров вязкий защитный покров флюса может разрушаться, что приводит к контакту модификатора и жидкого чугуна на воздухе, протеканию пироэффекта, дымовыделению и угару магния и церия.

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение эффективности действия защитного покрова, что позволит увеличить массу расплава модифицируемого чугуна, ограничить взаимодействие твердого модификатора с жидким чугуном на воздухе, уменьшить угар магния и церия.

Технический результат достигают тем, что способ модифицирования чугуна с шаровидным графитом включает засыпку на зеркало расплава чугуна покровного материала в виде порошка флюсперлита «Барьер» и введение в расплав чугуна твердого модификатора в виде твердой церий-магний-никелевой присадки, причем перед введением твердого модификатора на зеркало расплава засыпают первый слой покровного материала и выдерживают его до образования плотного вязкого слоя, затем на первый слой засыпают второй слой покровного материала и вводят в расплав твердый модификатор с последующей засыпкой места ввода горячим покровным материалом, при этом твердый модификатор перед введением в расплав чугуна выдерживают в воде.

Технический результат также достигается тем, что твердый модификатор вводят в расплав между футеровкой и покрывным материалом; расход покровного материала за каждую засыпку составляет более 0,4% от массы модифицируемого чугуна; время введения в расплав твердого модификатора составляет менее 5 секунд; что церий-магний-никелевую присадку вводят в количестве 0,8-1,2% от массы модифицируемого чугуна.

Способ по изобретению можно проиллюстрировать следующим примером.

В электропечи расплавляли железоуглеродистые шихтовые материалы и получали легированный чугун. При температуре 1440°С расплав массой 1000 кг сливали в открытый ковш. После чего зеркало чугуна засыпали первым слоем покровного материала в количестве 0,5% от массы модифицируемого расплава чугуна и первый слой выдерживали при воздействии температуры жидкого чугуна с течение нескольких минут до образования на поверхности расплава плотного вязкого слоя (покрова). В качестве покровного материала использовали флюсперлит «Барьер» (ТУ 5717-001-11035757-2006), который представляет собой фракционированную (размеры частиц 0,63-2,5 мм) перлитовую породу, содержащую диоксид кремния, оксид алюминия, оксид железа, оксид кальция, оксид кальция и натрия, глину при следующем соотношении компонентов, мас.%: диоксид кремния 65-77, оксид алюминия 11-16; оксид железа 0,5-6,0, оксид кальция 0,1-3,5, оксид кальция и натрия 3-11, глина не более 0,5.

После образования плотного вязкого слоя флюсперлита на его поверхность засыпали тем же порошком флюсперлита «Барьер» в количестве 0,5% от массы обрабатываемого жидкого чугуна второй слой покровного материала. Второй слой также нагревается, но при этом сохраняет свое сыпучее состояние. Если при модифицировании первый защитный покров разрушался, то сыпучий горячий порошок флюсперлита второго слоя поступал в этот разрыв первого слоя и под действием температуры расплава образовывал новый плотный защитный покров, то есть ликвидировал разрыв в первом слое.

После образования двухслойного защитного покрова между футеровкой ковша и покровным материалом в расплав чугуна вводили известную твердую сфероидизирующую церий-магний-никелевую присадку в количестве 1,0% от массы обрабатываемого расплава. Присадка содержала магний, церий, железо и никель при следующем соотношении компонентов, мас.%: 7,0-9,0 Mg; 8,0-10,0 Ce; 1,5≥Fe; Ni - остальное.

Перед введением в расплав чугуна твердую сфероидизирующую присадку предварительно выдерживали в воде в течение времени (несколько минут), достаточном для окисления наружной поверхности присадки и ее пропитки водой. Благодаря этим факторам начало взаимодействия присадки с расплавом чугуна происходило с задержкой, т.е. через 5 секунд после ввода присадки в расплав. За это время место ввода присадки в расплав засыпали горячим порошком покровного материала второго слоя. Задержка интенсивного взаимодействия присадки и расплава происходило за счет образования вокруг присадки паровой подушки и окисленности ее наружной поверхности. Благодаря этому горение магния и церия на начальной стадии взаимодействия присадки и расплава не происходило, что уменьшало угар указанных компонентов при модифицировании.

После модифицирования чугун с шаровидным графитом имел следующее содержание элементов, мас.%:

Углерод	3,5
Кремний	1,8
Хром	8,0
Марганец	1,0
Никель	4,5
Бор	0,3
Ванадий	0.6
Медь	0,4
Церий	0,03
Магний	0,03
Железа	Остальное

Результаты сравнительного анализа известного и предлагаемого способов модифицирования легированного чугуна приведены в таблице.

Приведенные данные в таблице свидетельствуют о том, что Способ модифицирования чугуна с шаровидным графитом обеспечило повышение степени усвоения магния и церия с 38-95 до 96-98%, а также исключить наличие при модифицировании расплава пироэффекта и угара церия и магния. При этом масса обрабатываемого жидкого чугуна увеличилась с 150 до 1000 кг.

Таблица
Способ модифицирования чугуна	Масса расплава, кг	Число слоев покровного материала	Материал присадки	Степень усвоения, %	Наличие пироэффекта
магния	церия
Известный		один слои	церий-магний-никель
1	150			95	92	нет
2	500			60	55	да
3	1000	40		38	да
По изобретению		два слоя
1	150			98	96	нет
2	500			98	96	нет
3	1000	98	96	нет

1. Способ модифицирования чугуна с шаровидным графитом, включающий засыпку на зеркало расплава чугуна покровного материала в виде порошка флюсперлита «Барьер-200» и введение в расплав чугуна твердого модификатора в виде твердой церий-магний-никелевой присадки, отличающийся тем, что перед введением твердого модификатора на зеркало расплава засыпают первый слой покровного материала и выдерживают его до образования плотного вязкого слоя, затем на первый слой засыпают второй слой покровного материала и вводят в расплав твердый модификатор с последующей засыпкой места ввода горячим покровным материалом, при этом твердый модификатор перед введением в расплав чугуна выдерживают в воде.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердый модификатор вводят в расплав между футеровкой и покрывным материалом.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход покровного материала за каждую засыпку составляет более 0,4% от массы модифицируемого чугуна.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что время введения в расплав твердого модификатора составляет менее 5 с.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что церий-магний-никелевую присадку вводят в количестве 0,8-1,2% от массы модифицируемого чугуна.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов, упрочненных нанодисперсными частицами. Упрочняющие нанодисперсные частицы оксида циркония вводят в расплав на основе сплава алюминий-магний.

Способ получения композиционного материала из металлических порошков с заданным физико-механическим свойством // 2499066

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к подбору состава материала при производстве изделий из порошковых металлических композиционных материалов с заданным физико-механическим свойством.

Способ получения слитков из алюминиевых сплавов с недендритной структурой // 2497966

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и, в частности, к получению слитков из алюминиевых сплавов с недендритной структурой. Способ включает введение в расплав алюминиевого сплава модифицирующей добавки и кристаллизацию расплава, при этом в качестве модифицирующей добавки используют лигатуру Al-Sc-Zr, содержащую 0,002-0,02% Sc и 0,002-0,02% Zr, которую вводят в расплав в виде прутка перед кристаллизацией.

Способ приготовления алюминиевого сплава // 2497965

Изобретение относится к производству алюминиевых сплавов, в частности алюминиевых сплавов, содержащих обладающий высокой реакционной способностью магний. При приготовлении алюминиевого сплава, содержащего Mg, к расплаву сплава добавляют Са, Sr и Ва в таком количестве, чтобы содержание кальция составляло 0,001-0,5 мас.%, а их соотношение находилось в пределах, заключенных между линиями, соединяющими пять точек на фиг.1: точку Е (Са: 28 ат.%, Sr: 0 ат.%, Ва: 72 ат.%), точку F (Са: 26 ат.%, Sr: 30 ат.%, Ва: 44 ат.%), точку G (Са: 54 ат.%, Sr: 46 ат.%, Ва: 0 ат.%), точку Н (Са: 94 ат.%, Sr: 6 ат.%, Ва: 0 ат.%), точку I (Са: 78 ат.%, Sr: 0 ат.%, Ва: 22 ат.%), при исключении соотношений на образованных между указанными точками линиях.

Способ получения высокопористого ячеистого материала // 2497631

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению высокопористых ячеистых материалов на основе жаростойкого сплава. Может применяться для получения фильтров, носителей катализаторов, шумопоглотителей, теплообменников в энергетике, машиностроении и химической промышленности.

Способ получения борсодержащего композиционного материала на основе алюминия // 2496899

Изобретение относится к области металлургии, в частности к борсодержащим алюмоматричным композиционным материалам, и может быть использовано при получении изделий, к которым предъявляются требования низкого удельного веса в сочетании с высоким уровнем поглощения при нейтронном излучении.

Способ получения высокоплотного порошкового фосфорсодержащего материала на основе железа // 2494836

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения изделий на основе железного порошка, и может быть использовано при изготовлении средне- и тяжелонагруженных конструкционных деталей, испытывающих динамические и истирающие нагрузки.

Cпособ получения жаростойкого высокопористого проницаемого сплава // 2493934

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению жаростойких высокопористых проницаемых ячеистых сплавов. Может использоваться для получения блочных высокотемпературных носителей катализаторов, высокотемпературных фильтров газов и расплавов.

Способ получения наноразмерных порошков алюминий-кремниевых сплавов // 2493281

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для производства сплавов на основе алюминия, например, силуминов, применяемых в авиастроении, ракетной технике, машиностроении и других отраслях промышленности.

Литой композиционный сплав и способ его получения // 2492261

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению литых композиционных сплавов для отливок ответственного назначения. .

Способы производства нефтепромысловых разлагаемых сплавов и соответствующих продуктов // 2501873

Изобретение относится к области производства новых разлагаемых металлических материалов, таких как разлагаемые сплавы на основе алюминия, и к способам получения продуктов из разлагаемых в среде ствола нефтепромысловой скважины алюминиевых сплавов, применимых на нефтепромыслах при разведке, добыче и испытаниях нефтяных месторождений. Способ получения разлагаемого алюминиевого сплава включает введение в расплав алюминия или алюминиевого сплава одного или более легирующих элементов, выбранных из группы, включающей галлий (Ga), ртуть (Hg), индий (In), висмут (Bi), олово (Sn), сурьму (Sb), таллий (Tl), магний (Mg) и цинк (Zn), при этом один или более из легирующих элементов вводят в виде твердых предварительно отформованных добавок и растворение легирующих элементов в расплаве алюминия или алюминиевого сплава с образованием разлагаемого алюминиевого сплава. Если один или более легирующих элементов является жидким при температуре окружающей среды, то комбинируют эти один или более легирующих элементов с неметаллическим или металлическим носителем. Неметаллический носитель выполнен из пластиковых, керамических или огнеупорных материалов, а металлический носитель выбран из группы, состоящей из лития, магния, никеля и цинка. Обеспечивается получение разлагаемого алюминиевого сплава и деталей из него, обладающих сбалансированной комбинацией свойств, а именно скоростью разложения, прочностью, ударной вязкостью и плотностью. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 табл., 10 ил.

Состав для модифицирования и рафинирования железоуглеродистых и цветных сплавов (варианты) // 2502808

Изобретение относится к металлургии, в частности к внепечной обработке расплавов стали, чугуна и цветных металлов. Состав включает материал, содержащий карбонаты кальция, бария и стронция, при этом он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: СаО 16,0-40,0, ВаО 10,0-24,0, SrO 2,5-11,5, СО2 18,0-30,0, SiO2 2,0-15,0. Дополнительно в состав можно вводить углеродсодержащий материал или металлический алюминий в количестве 2-35 мас.%, или титансодержащий материал в количестве 0,01-35 мас.%, или редкоземельные металлы в количестве 2-49,5 мас.%. Изобретение позволяет повысить рафинирующие и модифицирующие свойства состава за счет оптимизации химического состава и добавки в состав новых элементов. 5 н.п. ф-лы, 4 пр., 5 табл.

Спеченный материал для сильноточного скользящего электроконтакта // 2506334

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым антифрикционным материалам для сильноточных скользящих контактов. Может использоваться для изготовления токосъемных щеток, например, униполярных генераторов или токосъемных башмаков, контактирующих с рельсом туннельной железной дороги. Материал сильноточного скользящего электроконтакта, работающего в паре со стальным контртелом с контактной плотностью тока более 100 А/см2 содержит, мас.%: медь 24-57; графит 2-3; железо - остальное. Обеспечивается высокая электропроводность контакта и низкая интенсивность изнашивания при скольжении. 1 табл., 1 пр.

Способ получения порошков сплавов на основе титана, циркония и гафния, легированных элементами ni, cu, ta, w, re, os и ir // 2507034

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению порошка сплава на основе элементов 4 группы периодической таблицы. Может использоваться в пироиндустрии при получении запальных устройств, в качестве газопоглотителей в вакуумных трубках, в лампах, в вакуумной аппаратуре и в установках для очистки газов. Оксид базисного элемента, выбранного из Ti, Zr и Hf, смешивают с легирующим металлическим порошком, выбранным из Ni, Сu, Та, W, Re, Os или Ir, и с порошком восстановителя. Полученную смесь нагревают в печи в атмосфере аргона до начала реакции восстановления. Реакционный продукт выщелачивают, промывают и сушат. Оксид базисного элемента имеет средний размер частиц от 0,5 до 20 мкм, удельную поверхность по БЭТ от 0,5 до 20 м2/г и минимальное содержание оксида 94 вес.%. Обеспечивается получение порошка с воспроизводимыми временем горения, удельной поверхностью, распределением частиц по размерам и временем горения. 22 з.п. ф-лы, 5 пр.

Способ модифицирования сплавов на основе золота // 2507284

Изобретение относится к области металлургии, а именно к модифицированию сплавов на основе золота, предназначенных для изготовления ювелирных изделий. Для повышения измельчения структуры сплавов золота при их модифицировании вводят рутений в расплав перед кристаллизацией сплава в виде лигатуры серебро-рутений. Лигатуру получают осаждением рутения из электролита гальваническим способом на серебро с содержанием рутения 0,001-0,01 масс.%. 1 ил., 1 табл.

Способ получения лигатуры алюминий-скандий // 2507291

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению сплавов алюминия с редкоземельными металлами. Способ получения лигатуры алюминий-скандий включает расплавление алюминия, алюминотермическое восстановление скандия из исходной шихты, содержащей фторид скандия, хлорид калия и фторид натрия под покровным флюсом и последующую выдержку полученного расплава. Перед алюминотермическим восстановлением исходную шихту помещают в тигель и предварительно нагревают до температуры 790ºС, а затем вводят в расплавленный алюминий и осуществляют алюминотермическое восстановление при температуре не менее 830ºС. После выдержки расплава производят отдельно разливку солевого и металлического расплава. Используют исходную шихту, содержащую компоненты в следующем соотношении, мас.%: фторид скандия - 40-45; хлорид калия - 40-45; фторид натрия - остальное. Предварительный нагрев исходной шихты может быть проведен в графитовом тигле, предварительно пропитанном криолитом, или тигле из стеклоуглерода. Обеспечивается улучшение технологических характеристик шихты, сокращается оборот солей, увеличивается выход скандия в расплав алюминия. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.

Способ получения высокопористого ячеистого материала // 2508962

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения высокопористых ячеистых материалов (ВПЯМ). Может использоваться для изготовления фильтров, шумопоглотителей, носителей катализаторов, теплообменных систем, конструкционных материалов, работающих в условиях высоких температур, может найти применение в энергетике, машиностроительной, химической и других отраслях промышленности. Готовят суспензию смеси порошков, наносят суспензию на пористый полимерный материал, удаляют органические вещества путем нагрева и спекают заготовку. После этого заготовку подвергают силовому воздействию в области упругости материала с доведением деформирования заготовки до начала области текучести материала, после чего заготовку освобождают от силового воздействия. Обеспечивается повышение прочности и долговечности материала при его использовании в различных устройствах. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ получения сплава на основе кобальта для металлокерамических и бюгельных зубных протезов // 2509816

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения сплавов на основе кобальта, предназначенных для каркасов металлокерамических и бюгельных зубных протезов. Способ получения сплава на основе кобальта включает выплавку в вакуумно-индукционной печи и разливку в вакууме на прутки в разъемные изложницы, имеющие квадратный или круглый профиль со стороной квадрата или диаметром не более 12 мм, соответственно. Выплавляют сплав, содержащий, мас.%: углерод 0,03-0,30, кремний 0,7-2,5, марганец 0,25-1,0, хром 27,5-30,5, молибден 3,5-6,0, никель не более 0,5, железо не более 0,3, бор 0,03-0,10, кобальт и неизбежные примеси - остальное, отношение содержания кремния к содержанию углерода в котором составляет [%Si]/[%C]≥4,0. Снижается твердость сплава и улучшается его обрабатываемость и полируемость при сохранении уровня механических, коррозионных и литейных свойств. Снижается также трудоемкость при изготовлении сплава. 2 табл., 1 пр.

Порошковый композиционный материал // 2509817

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к композиционным материалам на основе алюминия, и может быть использовано в качестве конструкционного материала для деталей, работающих в условиях высоких механических и тепловых нагрузок, например для поршней форсированных двигателей внутреннего сгорания, работающих при температурах их нагрева 350°C и выше. Порошковый композиционный материал содержит, мас.%: кремний - 12,05…14,65, никель - 2,80…3,40, железо - 1,50…1,70, оксид алюминия - 1,05…1,30, углерод - 1,35…1,65, алюминий - остальное. Материал имеет пониженный коэффициент температурного линейного расширения при одновременно высоких жаропрочности и износостойкости. 4 ил., 3 табл.

Способ получения композиционного материала // 2509818

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов с металлической матрицей из алюминия или его сплавов, армированных керамическим наполнителем из нитридов или карбидов бора и вольфрамом. Может применяться в качестве конструкционных материалов в атомной энергетике для изготовления нейтронно-защитных экранов, транспортно-упаковочных контейнеров и нейтронно-поглощающих перегородок. Готовят порошок упрочнителя путем механического легирования смеси нанопорошков борсодержащего материала в количестве 2-25 вес.% состава смеси для получения композиционного материала и вольфрама в количестве 1-30 вес.% состава смеси для получения композиционного материала до получения композиционного порошка равномерностью 75-85%. В полученную смесь вводят порошок алюминия или его сплавов в количестве до 100 вес.% состава смеси для получения композиционного материала и продолжают механохимическое легирование в течение 0,5-5 ч со скоростью 100-1000 об/мин. Полученную смесь дегазируют в вакууме при температуре 0,6-0,8 температуры плавления алюминия, спекают и подвергают горячей экструзии через фильеру под давлением 3000-15000 МПа на прессе мощностью не менее 500 т. Обеспечивается повышение физико-механических свойств материала и улучшение эксплуатационных свойств изделий, повышающих ядерную и экологическую безопасность. 1 ил., 3 пр.