Способ получения отливок из синтетического чугуна

 

Союз Советских

Социалистических

Республик огг 697255 (61) Дополнительное к аат. саид-ау (22) Заявлено 190877(21) 2516996/22-02 (51)М. Кл.2

В 22 Э 27/20 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретен и и н открытий (5З) Д) 621, 746 . 58 (088.8) Опубликовано 15.1179, Бюллетень М 42

Дата опубликования описания 1511,79 (72) Авторы

ИЗО З ЗЕтЕНИя С, С. Затуловский, В. С, Шумихин и Б. А, Кириевский (71) Заявитель

Институт проблем литья АН Украинской ССР (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ СИНТЕТИЧЕСКОГО

ЧУГУНА

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлении отливок иэ синтетического чугуна различных марок.

Выплавка синтетического чугуна в большегрузных индукционных электропечах на основе стальных отходов является одним иэ основных направлений развития производства высококачественных чугунных отливок. Этот процесс позволяет получать жидкий металл чистый по вредным приме сным элементам с требуемым высоким перегревом, что способствует повышению физико-механических свой ств литого мет алл а.

Известен р яд способов получения отливок иэ синтетического чугуна различных марок. Например, пут ем смешивания (сли вани я) в ковше чугунов различных составов белого и серого синтетического чугунов (1).

Для этого способа характерны следующие недостатки; необходимость наличия и работы, по крайней мере, 2-х плавил ьных печей, техноло ги ческая сложность выполнени я операций слив ания и дозировакия больших масс высокотемпературного расплава, необходимость пер мешивакия металла,. ограниченность временного интервала до заливки форм, неоднородность соста5 ва и структуры чугуна после сливакия, что приводит к ухудшению. и нестабильности качества отливок.

Известен способ, по которому тре буемая марка синтетического чугуна может быть получена путем добавления в расплав углеводородного материала (животные, растительные, н ефтяные масла, керосин, бензин, воск) и углеродсодержащего материала (графит, кокс, уголь, бой электро15 дов) !2), Кроме описанных выше недостатков для этого способа характерно выделение значительного количества газа и дыма, использование дефицитных продуктов.

Известен также способ получения различных марок синтетического чугуна путем введения углеродсодержащих веществ в жидкую ванну в расплавленком или частично восстановленном виде (3 1.

Для данного способа характерны следующие существенные недостатки; повышенный угар карбюриэаторов и, ЗО кв следствие, нестабильность соста< 9"255 ва, структуры и свойств отливок; увеличение длительности выплавки з связи с необходимостью гемогенизации расплава после вв ода: — ау глеоо живателя, что приводит к увеличениюю расхода электроэнергии (до

1, 5 раза), огнеупоров, к росту содержания в отливках экз огенных примесей в св язи с интенсификацией и увеличением продолжительности взаимодействия расплава с футеровкой .

В связи с нестабильностью прсцесса науглероживания в отливках возникает неоднородность графита: в зонах обогащенных графитом — крупные грубые включения; в обедненных междендритный точечный графит. Эта неоднородность приводит к снижению физико-механических свойств отливок.

Цель изобретения — повышение стабильности и эффективности науглероживания, сокращение времени гомогенизации расплава, повышение дксперсности и однородности структуры отливок из синтетического чугука.

Поставленная цель достигается тем, что э жидкий чугун, перегретый на 100-200 С выше температуры лкквидус и поступающий в литейную форму с удельник<расходом 0,5-1,0 кг/см -". вводят металлическую дробь,. соде/У жащую 1-10Ъ графита, причем расход дроби составляет 2,0-5,0Жот эеса отливки, Узким звеном в технологическом процессе производства отливок и з синтетического чугуна, которое:1репятствует расширению использования этого ценного материала, являет=я получение различных марок синтетического чугуна в индукционной печи.

Вместе с тем для получения низких марок чугуна по этой технологии требуется большой расход ферросплавов и карбюризатороэ. Поэтому очевидна целесообразность производства в электропечах только высококачественного синтетического чугуна с низким углеродом и кремнием (c суммарным содержанием до 0,6Ъ) с получением более низких марок пу-ем внепечной обработки. При этом устраняются такие недостатки технологии„„ характерные для низких марок, как повышенный угар ферросплавов, нестабильность процесса науглерожквания к соответственно качества отливок,. увеличение .расхода электроэнергии в связи с необходимостью более длительной гомогениз ации расплава, износ футеровки пеЧи вследствие взаимодействия кремнезема с углеродом

° расплава.

Хаждой марке чугуна, т. е. определенному уровню прочности отвечает определенное оптимальное соатнсшенке

К абоопя-;-<О::. КО< ЧЕСтВО .ГЛЕрОда И ,,->ем-, .-.—,,—,,:, .э сшей марки <;-<т3 60 j

c jij ;арно - содержанке = кх 1е Гкрующих элементов находится э пределах

4, 0--6, 0-.. Для перехода к другим мар I=;j-; необходимо дополнительно ввести в чугун О, 1-0, сЪ углерода в заэксимости от о, ер>;анкя креи1ия. Если э н е je B o e. л е гкpo B IIB II e кремнием не

:;,- .вы<за<=т зат зудне1.кй, Тс, как было показ ано ран ес, ввод углерода .::Ст аточн= сложен и сэяз ан с cyjj,:ecTBенными :рудностями.

В прегЛагаемом изобретении углерод вводят в жидкий чугун э процессе разливки в виде экзогеннopo графкта, который содержится в стальной дроби э количестве 1 10 =. Это !03Bo ляет последовательно и равномерно ввести углерод в жидкий чугун и одновременно:овыскть его усвоение H раэнОмеpHОсть pаспрcÖелeнBЯ блаГОдаря следующим основньм факторам.

Дро бh c =-. K 3o 1eH HEIM гр афктом обл адает большим насвпным весом и лучшей т ехноло гичнос т ью э р аботе, чем порошкообразные к арбюризаторы (кап<ример, графит), Поскольку эклк<ченкя графита находят с я в металлических 1асткцах,, то унос воздухом, окисление частиц гра.фита прк вводе меньше, чем прк эво.qe порошкообра-.-ного к арбюриз атора. равномерный ввод частиц ". экзогенным графи — îì, ин.-.енсифккацкя и объемный арактер затэердеэанкя,. обусловленные кнокулирующим воздействием частиц дроби „-способствует дкспергкрованию к оптимизации распределения включений графит :.

При содержании зкзогенного графита в дроби меньше 1Ъ колке —.во углерода, вводимое с дробью недостаточно для получения требуемого содержания углерода для перехода на HОвуи магку cTpуктуpа и cBОЙст" ва чугуна нc изменяются. ".1ри сОдержании больше 10Ъ усвоение углерода ухудшается, увеличиваются потери на укос. и окисление,, вследствие образ ов ани я крупных част кп, гр афита к выкрашивания их с поверхности дробинок .

ЭФФективное ycвоение углерода

Обеспечив аетс я Опткиальным кнтер— валом скорости заливки литейных форм. При удельном расходе жидко гс чугун а более 1, 0 кг/см -,, BBecTB дробь с ==:êçoãeííûÿ графитом полностью и равномерно -" удается. Прк расходе чугуна меньш<з 0 „5 к г/см с увеличиваются погеря графи ". к ухудшает с я е го условие, т а к я =.к ре;— мерно увеличивается продолжит "! ьHOCTb 3 RJIHBKH фоо.::::::-j P. y Me i B BRACT C P, Кктзк СИЭНО<" < Ь - :-< ><с aI

1О

3 Г

4Р

55 Источники информации, ттринятые во внимание при экспертизе

1. Шумихин H.Ñ. и др. Синтет ический чугун. Киев, Наукова думка, 1971, с. 144-147.

gQ 2. Патент США М 3764298, кл, С 21 В 15/0?, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 220996, кл. С 211 В 11/00, 1965.

Тираж 945 11одписное

Ужгород, ул. Проектная,4

Расход дроби составляет 2-5% от веса отливки. При введении менее 2% эффект не достигается, так как невозможно обеспечить требуемое увеличение содержания углерода в чугуне. При вводе дроби более 5Ъ из-за снижения температуры расплава, повышения вязкости, наблюдается неполное расплавление дроби, неравномерное распределение частиц углерода, качество отливок ухудшается.

Перегрев чугуна должен быть достаточйым для нагрева и расплавленияя дроби, воз мэжно более полного усвоения графита. Если чугун перегрет менее, чем на 100 С выае температуры ликвидус, то Boçможно неполНое расплавление частиц дроби (1% дроби при нагреве и распл::çT енин снижает температуру основного расплава на 18-20 C) вследствие низо кой температуры получается неоднородность отливок по структуре, возникают дефекты типа неслитин, пор и газовых раковин . увеличение перегрева выше 200 С приводит к перерасходу электроэнергии, ухудшениюю качеств а отливок в следствие снижЕния эффективности инокулирующего воздействия частиц.

Пример, Выплавление из чистой стальной стружки и скрапа и нагревание до 1500-1550 С проводят в индукционных печах. Состав базового чугуна марки СЧ 38-60,%: углерод

2, 8-3, О; креиий 1,7-1, 8; хром менее 0,2; "åðà и фосфор до 0,05. Анализируют сост ав и свойств а, полученные из опытных отливок диаметром

60 мм. Для перехода к более низким маркам при переливе из печи в ковш вводят 0,3% углерода в виде порошкообразного карбюризатора — электрод— ного порошка с рамером частиц 5-7мм.

Исследования подтверждают достаточно полное усвоение углерода прч вводе его в указанных небольших количествах. При- добавке большего количества карбюризатора его усвоение и качество отливок резко ухудшается.

При заливке форм в жидкий чугун, поступающий с удельным расходом

О, 5 к -/см с, вводят дробь с экзогенным графитом с помощью надставки т ан генциальн ого смесителя . Р азмер гранул дроби из углеродистой стали О, 5-2, О мм, размер частиц экзогенного графита О, 1-2, О мм, количество графита в дроби 5, ЗЪ. Дробь получают методом распыления жидкой стали с вводом в распыляющем агенте порошк а графита.

Ввод металлической дроби с экзогенным графитом позволяет получать требуемые марки синтетического чугу11НИИПИ Заказ 6534/2

Филиал ППП Патен, г на гри высокой степени однородности структуры отливок. Вместе с тем ввод более 5% приводит к неполному растворению частиц, к ухудшению однородности отливок. Ввод менее 1Ъ дроби позволяет только измельчить структуру, но не перейти к новой марке чугуна

Проведенные эксперименты показывают, что предлагаемый способ позволяет получить следующие эффекты1 ввод зкзогенного графита, содержащегося в стальной дроби, позволяет постучать требуемые марки чугуна (от

СЧ 35-5,6 до СЧ 15-36) на основе базового сплава с низким суммарным содержанием углерода и кремния, выплавленного в электропечи . Это, в частности, дает следующие технологические преимущества: стабильность усвоения углерода, возможность получения большой номенклатуры марок чугуна в соответствии с программой цеха при Hpпрерывном процессе плавки,* выплавка чугуна высокой марки, ввод углерода при заполнении формы позволяет cîêðàòèòü на 50-100% термо-временную обработку, которая требуется обычно для растворения углерода и гомогенизации расплава при вводе е го в печь, равномерный ьвод, инокулирующее влияние частиц с,", ".ственно повышает однородность и дисперсность структуры, что положт;тельно сказывается на качестве отливок .

Формула из обретени я

Способ получения отливок из синтетического чугуна, включающий предварительную обработку его при переливе в разливочный ковш углеродсодеръащими добавками и последующую заливку формы перегретым чугуном, отличающий с ятем,что, с целью сокращен ия времени гомогенизации расплава, повышения дисперсности и однородности отливок, при заливке чугуна в форму его дополнительно обрабатывают углеродсодержащими добавками в виде дроби на основе железа с содержанием графита

1-10% и расходе 2-5% от веса отливки, при этом перегрев чугуна сос=.àâëÿåò 100-200 С над линией ликвидус, а удельный расход — 0,5-1,0 кг/см с,