Способ получения отливок из стали

 

О П И С А" и ИИЗОБРЕТЕНИЯ

Ссноз Советских

Сециал исти ческих

1веснублик

<">692689

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3аявлено 210777 (2() 2510281/22-02 (51)М. Кл.

В 22 D 27/20 с присоединением заявки Hо

Государственный комнтет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621.746.

58 (088.8) Опубликовано 2510.79, Бюллетень N9 39

Дата опубликования описания 25,1079 (72) Авторы

H3O6pOT9HH$I С.С.Затуловский, P Ê.Иванова и Б.A.Кириевский

Институт проблем литья AH Украинской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ СТАЛИ

Изобретение относится к области литейного производства и металлургии и может быть использовано при .изготовлении отливок слитков непрерывно- 5 литых заготовок иэ низколегированных сталей легированных селеном или тел луром.

Известен способ получения отливок из сталей, легированных селеном (тел- )0 луром), согласно которому легирующие материалы вводят в сталь. или сплав в виде стержней, изготовленных из лигатуры, полученной на основе туго,плавких соединений этих металлов, равномерно распределенных в железе

f1). Осуществление данного метода возможно только с помощью специальных приспособлений при обработке не больших ковшей емкостью до 100 кг..

Выдержка металла в ковше и перелив жидкого металла после легирования при заполнении формы приводят к дополнительным значительным потерям селена (теллура), требуемое качество, отливок 25 не достигается.

Известен также способ получения отливок (слитков) иэ стали, легированной селеном (теллурсм), по которому эти добавки в элементарном виде (вводят в жидкий металл в форму (из ложницу) в конце разливки „когда уже образовалась твердая корочка (2), Недостатки данного способа заключаются в том, что ввод добавок не обеспечивает высокое усвоение и равномерное распределение легирующих добавок в объеме слитка; в затвердевшей к моменту:ввода корке концент рация этих элементов будет неэначи1 ° тельна, что крайне нежелательно, так как отсутствие селена (теллура) в поверхностных слоях отливки ухудшит прокаливаемость и обрабатываемость детали, т.е. сводит к минимуму общий эффект легирования; ввод технически чистого селена (теллура) в жидкую сталь в элементарном, виде, характеризующегося высокой летучестью, приво дит к большим потерям и выделению значительного количества вредных газообразных соединений. цель изобретения — повышение степени усвоения легирующих материалов и равномерности их распределения.

Для достижения этой цели легирующие материалы вводят в виде стальной дроби фракции 0,5-2,0 мм, содержащей

3-10% селена или теллура, в количест692689 ве 1-2Ъ бт веса отливки, при этом жидкая с1аль, в которую вводят легирукщие материалы, имеет температуру перегрева на 20-60 C выше температуры ликвидус.

По предлагаемому способу селен (теллур) вводят в сталь н виде дроби, содержащей 3-10Ъ селена (теллура), (йепосредственно в процессе заполнения . литейной формы. Это позволяет после «довательно и равномерно обработать все объемы расплава легируйщими добавкамй и одновременно резко сокра- тить потери селена (теллура) эь счет ввода селена (теллура) н виде легированной стальной дроби, где зти . элементы находятся, как обычно н ста-, ли, в ниде нрочйых соединений (селенида или теллурида железа),имеюйих низ-1 кую упругбсть пара; что способствует снижению потерь на испарение (возгон-, ку), уменьшению вредных токсичных вйделений. При этом в технологическом процессе устраняется перелив лег«иро- ванного расплава при заполнении формы (изложницы, кристаллиэатора), что также уменьшает потери селена (тел- 25 лура) . С нижейие температуры расплава, которое имеет .место благодаря на«"греву и последуюшему плавлению частиц дроби„ объемный характер и увеличение 30 скорости затвердевания расплава, обусловленные инокулирующим воздействием частиц, обеспечивают снижение по- терь и более равномерное .Распределение легирующих добавок по сечению,35 отливки.

Известно, что чем выше температу ра расплава в момент ввода, тем ин"тенсивнее идет испарение добайо«к, 1тем больше потери селена (теллура). 4О

Поэтому перегрев стали должен быть минимальнйм, но достаточйым« для расплавления частиц и получения годной отливки, Если перегрев ниже 20 C, то дробь полностью не рзсйлаЪляется (при нагреве и расплавлении 1% дроби температура снижается на 18-20 C);Жид« исая с«таль переохлажцается йиже температуры ликвидус, отливай«полу«чаютСя с дефектами -" недоливы,. йе=" слитйны, газовые раковины. при температ фб стали большей 604С, п« е«р«е1рев с«намайся неполностью, что приводит, к" унеличению испарения селена (теллура), снижению равномерности усвое- ния< уменьшейию. эффективности ноз- 55 действия добавок.

С ижейие потерь селена (теллура) обесйечивается также высокой ско ростью залйвки. Однако при удельном расходе жидкой стали более 6О

2,0 кг/см сек, вследстние малой продолжительности заполнения формы вНЕсти дробь полностью и равномерно не удается. В этом случае требуется подача больших порций дроби в едини ay времени, что приводит к неоднородности, перемерзанию литниконых каналов, браку отливок. При расходе стали меньше 1,0 кг/см сек увеличиваются потери селена (теллура) и равномерность усвоения, так как черезмерно увеличивается продолжительность литья и уменьшается интенсивность эамешивания дроби в расплав струей стали.

Более полйое и спокойное усвоение селена (телЛура) обеспечивается тем, что онй вводятся в виде гранул (частиц) сплава на основе железа,: летучесть и интенсивно ть испарения (которая примерно пропорциональна содержанию легкоиспаряющегося компонента),в этом случае намного ниже, чем у истого элемента. Кроме того, в стаАи селен (теллур) находится обычно в иде прочных соединений. При соде жании в дроби менее 3% селена (тел ура) невозможно ввести необходимое го количество и получить требуемое содержание (0,06-0,15Ъ) в стали ПДи вводе

1-2Ъ дроби. При содержании этих элементов более 10% интенсивность испарения, барботажа существенно возрастает, что приводит к увеличению потерь и снижению эффективности метода.

С учетом требуемого оптимаЛьного возможно более низкого перегрева и требуемого эффекта количество дроби устанавливают в пределах 1-2%. При введении менее 1Ъ дроби эффект легиpoBàíèÿ не достигается, так как невозможно обеспечить нужное содержание селена (теллура) н стали. При вводе больше 2% из-эа снижения тем» пературы расплава, повышения вязкости наблюдается Непрлное расплавление и неравномерное распределение частиц, появление скоплений дроби, качество отливок ухудшается, Размер гранул установлен в таких пределах, чтобы достигалось их полное расплав) ение и сочетании с возможно меньшей реакционной поверхностью для снижения окисления и испарения. Если диаметр частиц меньше 0,5 мм, то реакционная поверхность черезмерно велика, более мелкие, пылевидные частйцы не технологичны„ они легко рассеиваются и теряются - все это йринодит к увеличению потерь селена (теллура) и загрязнению атмосферы цеха. Частицы более 2,б мм из-за большого размера и массы полностью не успевают расплавляться и образуют макронеоднородность í QTJIHBKBx °

Таким образом, поставленная цель дсстигается благодаря тому что, легирующие добавки ннбдят с помощью

1-2% стальной дроби, содержащей 3-10% селена (теллура), с размером частиц

0,5-2,0 мм; жидкая сталь имеет минимальный, но достаточный перегрев (2060 С) и заливается по возможности с большей скоростью (1,0-2,0 кг/см сех) .

° ф92689 йие технологичности. процесса. Для предотвращения вредных и нежелательных явлений и потерь в связи с высокой летучестью, склонностью к коагуляции и всплыванйю, токсичностью селена (теллура) и их соединений, способ обеспечивает максимально возмож1 но низкую температуру ввода и литья, позволяет увеличить скорость заливки и затвердевания — сократить время, пребывания легированного селеном (теллуром) сплава в жидком состоянии, получить однородное распределение легирующих добавок йо сечению.

Таким образом, установлено, что ,предложенный способ получения слитков (отливок) -из низколегированных селеном или теллуром, сталей, достаточно технологичен, позволяет стабильно повысить усвоение селена (теллура) до 80%, получить отливки более высокого качества,.без литейных дефектов, улучшить макроструктуру, повысить физико-химическую однородность металла, что обусловливает повышение физико-механических свойств металла на

10-20%, получить отливки с низкой прокаливаемостью и хорошей обрабатываемостью.

Внедрение планируется в литейном цехе Ждановского металлургического завода им.Ильича, ожидаемый экономический эффект 4,7-5,0 руб . на Ъ т отливок.

Формула изобретения

Способ получения отливок иэ стали, . включающий заливку литейных форм жидкой сталью и введение в н:.е легирующих материалов на основе железа, со- держащих селен или теллур, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения степени усвоения легирующих материалов и равномерности их распределения, легирующие материалы вводят в виде стальной дроби фракции

0,.5-2,0 мм, содержащей 3-10% селена

:или теллура, в количестве 1-2Ъ от ве,са отливки, при этом жидкая сталь, в которую вводят легирующие материалы, имеет температуру перегрева на 20-60 С выше температуры ликвидус.

Корректор В.Синицкая

Даказ 6040/2 Тираж 945 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобоетений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Это обеспечивает технологичность sso" да, минимум потерь на испарения, пол ноту усвоения и равномерность распределения аелена (теллура) .

Опытно-промышленная проверКа про:ведена в литейном цехе ОП ИПЛ AH УССР, В индукционной печи с основной футеровкой выплавлялась сталь следующего состава, Ъ: углерода 0,56, кремния

0,27, марганца 0,34, серы 0,03, фосфора 0,036. Перед выпуском присаживали ()

0,1Ъ титана. Раскисление проводилй алюминием в печи и окончательно в ковше из расчета получения 0,04% остаточного алюминия. Заливку деталей (заготовки диаметром 30,60, 80 мм) проводили из разливочного ковша сверху. Дробь,. содержащую 5Ъ селена, изготавливали путем распыления расплава, содержащего селениды железа. дробь вводили из бункера с тарированным затвором, установленным над вихревой воронкой, выполненной в виде надставки. Тангенциальный подвод метал" . ла обеспечивает вращение расплава в воронке, полное усвоение добавок.

Заливка производилась с удельным расходом -1 5 кг/см2сек при темпе(I ратуре 1580 С. Вводили 1,5% стальной . дроби. Эксперименты показали, что процесс заливки и ввода селена происходит спокойно, без барботажа, вы- ЗО плесков, обильного выделения газов.

Усвоение селена высокое и составило

80-90% по сравнению с 30-50% при . вводе металлического селена. Было получено содержаиие остаточйого се- : M лена в стали 0,07-0,1%. После термической обработки закалки с 820 С .была получена высокая твердость поверхностных закаленных слоев до 5.10 мм от торца (HRC от 50 до 59 еди". 4О ниц), и вязкая сердцевина (30 HRC) .

Увеличение скорости кристаллизации при вводе дроби устраняет коагуляцйю и сегрегацию неметаллических включе» ний (сульфоселенидов), измельчает . зерно. Прочность при изгибе и стрела прогиба, Ударная вязкость увеличиваются на 10-20% по сравнению с литьем по известному способу ° При ,вводе по известному способу отливки диаметром 30 мм из-эа высокой скорос,ти затвердевания пролегировать вообще не удалось, в других наблюдалась непролегированная корка и неравномерное содержание селена (теллура) .

Преимуществом способа является то, что он позволяет реализовать процесс литья с учетом физико-химических свойств селена (теллура) и достижеСоставитель

Редактор Л.Веселовская Техред А .Дем

Источники;информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 235062, кл. С 21 С 7/00, 1967.

2. Патент Франции Р 2032464, кл. С 21 с 7/00, 1970, P.Èâàíoâà ьянова