Смесь для обработки чугуна

Смесь для обработки чугуна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА, включающая сурьму и алюминий, о тличающаяся тем, что, с целью уменьшения зоны междендритного графита в роверхностных слоях по периметру заготовок и продления времени действия эффекта модифицирования , она дополнительно содержит порошок графита при следующем соотношении компонентов, мае. %: Сурьма10-40 Порошок графита 10-40, АлюьмнийОстальное

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ае ао

3(5ц С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО 4ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3612720/22 -02 (22) 30.06.83 (46) 30.09.84. Бюл. В 36 (72) М.В.Жельнис, В.С.Шумихин, И.Г.Раздобарин, Ю.Т.Соколюк, В.Н.Бабич, В.И.Московка, П.В.Землявичюс и А.С.Добровольскис (71) Каунасский литейный завод "Центролит" (53) 669.15-198(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 765386. кл. С 22 С 35/00, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 739125, кл. С 22 С 35/00, 1980. (54) (57) СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА,включающая сурьму и алюминий, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения зоны междендритного графита в поверхностных слоях по периметру заготовок и продления времени действия эффекта модифицирования, она дополнительно содержит порошок графита при следующем соотношении компонентов, мас. 7.:

Сурьма 10-40

Порошок графита 10-40

Алюминий Остальное

1116085 2

Известный модификатор обладает достаточным эффектом для стабилизации перлитной составляющей металлической матрицы и увеличения в ней количества перлита при его расходе

0,8-1,0% от веса жидкого чугуна. При этом при значительном влиянии Йзвест. ного модификатора на структуру метал. лической матрицы не наблюдается заметного влияния его на форму и размер графитовых включений. Это связано с теплофизическими особенностями процесса непрерывного литья. В поверхностных слоях непрерывнолитой за. готовки на глубине 4-6 мм по всему периметру от поверхности, контактирующей с охлаждаемой графитовой вставкой кристаллизатора, превалирует зона междендритного и междендритно-точечного графита с размерами

15-30 мкм. Для изделий (например, накладных направляющих металлорежущих станков, изготавливаемых методом непрерывного литья, и других деталей ответственного назначения), S0 работающих в условиях трения скольжения, такая форма графита поверхностной зоны является дефектной, так как, снижает их износостойкость. Эту зону назначают как припуск на механи- Ы ческую обработку. Кроме того, обработка чугуна известным модификатором не обеспечивает сохранения эффекта

Изобретение относится к литейному производству, преимущественно к составам для обработки чугуна, и мажет быть использовано для улучшения качества,литого материала при проиэвод- э стве иэделий методом непрерывного литья °

Известно использование для обработки чугуна комплексной добавки, содержащей модифицирующие и легирующие элементы, такие как алюминий, кальций, РЗМ, сурьма (1) .

Однако известная добавка не обеспечивает получения в поверхностных зонах непрерывнолитых заготовок тре- 15 буемой формы и размеров графитовых включений, что вызывает повышенный припуск на механическую обработку.

Наиболее близким к изобретению по составу, технической сущности и достигаемому эффекту является модификатор (2) следующего состава, мас. %: церий 2-5; алюминий 20-30; кремний 30-35; сурьма 6-10; барий и железо остальное. 25 модифицировапия более 15 мин, в то время как при установившемся производственном цикле на линиях непрерывной разливки чугуна интервал между последующими заливами расплава в металлоприемник производится через 2025 мин.

Целью изобретения является уменьшение зоны междендритного графита в поверхностных слоях по периметру заготовок и продление времени действия эффекта модифицирования.

Поставленная цель достигается тем, что в смесь для обработки чугуна, включающую сурьму и алюминий, дополнительно введен порошок графита при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Сурьма 10-40

Порошок графита 10-40

Алюминий Остальное

Положительное действие предлагаемой механической смеси на уменьшение зоны междендритного графита в поверхностных слоях непрерывнолитных чугунных заготовок проявляется при расходе смеси в количестве 0,2 — 0,4% от массы обрабатываемого чугуна.

Порошок графита является модифицирующей добавкой, эффект модифицирования которой сохраняется на протяжении 20-25 мин при 1300-1400 С, в то время как эффективность действия кремния и бария сохраняется в течение 10-15 мин после ввода модификатора. Порошок графита фракции

O 2-1,0 мм, введенный в расплав в количестве 10-40% от веса смеси, растворяясь в чугуне, образует включения графита в поверхностных слоях непрерывнолитых заготовок размерами 100130 мкм. Такие включения графита обеспечивают длительное по действию зародышеобразование в процессе кристаллизации чугуна, благодаря чему зона междендритного графита в поверхностных слоях по периметру заготовки уменьшается до 2-2,5 мм, что способствует ограничению припусков на механическую обработку в этих пределах.

Ввод более 40% порошка графита в смеси приводит к формированию крупных включений графита в чугуне, существенно снижающих прочностные характеристики непрерывнолитных заготовок. Ввод менее 10% порошка в смеси не обеспечивает стабильного

111б085

Э действия смеси в результате растворения графита, когда зародышеобраэующий эффект включений графита исче. зает, и эффективность модифицирования определяется лишь действием 5 алюминия.

Использование фракции порошка графита менее 0,2 мм затруднено, так как под действием восходящих потоков . теплового воздуха такую фракцию вы- 10 дувает иэ смеси и ввод ее в металл крайне затруднен, кроме того ухудшаются экологические условия в литейном цехе.

При высокой степени окисленности (металла действие порошка графита как модификатора незначительно, так как кислород, адсорбируясь íà его поверхности, препятствует растворе нию, затрудняет зародышеобразующее действие графита. Для устранения этого в составе смеси присутствует алюминий, раскисляющий металл как при низких, так и при высоких температурах. 25

Использование алюминия (20-80%) как основы смеси для обработки чугуна обеспечивает стабильное действие порошка графита как модификатора.

Менее 20 . алюминия в составе смеси использовать нецелесообразно, так как при высокой степени окисленности металла действие порошка графита как модификатора нестабильно. ролее 80 алюминия использовать не следует, поскольку 80% А(обеспечи35 вает стабильность действия порошка графита при любой степени окисленности чугуна.

Присутствие сурьмы в смеси в ука40 занных пределах обеспечивает получение перлитной структуры в заготовках (перлита на менее 95 на удалении 22,5 мм от поверхности заготовки).

При содержании сурьмы менее 10 . коли45 чество перлита уменьшается, а превышение ее количества более 40% приводит к повышению твердости чугуна выше 240НВ, что затрудняет механическую обработку заготовок.

Проверку эффективности модифицирующего действия смеси для обработки чугуна проводили в условиях опытного производства на базовом чугуне слдующего состава, мас. : углерод 3,5; кремний 2,2; марганец О,б; фосфор

0,04 и сера 0,03.

Составы используемых присадок приведены в табл. 1.

Исходный чугун плавили в индукционной печи МТП-102. Температура чугуна при обработке находилась в пределах 1380-1420 С. Обработку чугуна проводили путем погружения смеси на дно ковша перед выпуском металла из печи. Количество вводимой смеси составляло 0,3 от веса жидкого чугуна. После заполнения ковша металлом очищали шлак и переливали расплав в металлическую изложницу для отливки заготовок.

Для исследования структур модифицированных чугунов известным и предлагаемым составами модификаторов вырезали темплеты из литых заготовок через каждые 5 мин после заполнения изложницы расплавом.

Результаты проведенных экспериментов представлены в табл. 2.

Из данных табл. 2 видно, что у чугунов, обработанных механической смесью, содержащей 10-40% сурьмы, 10-40 порошка графита и алюминий .остальное, наблюдается уменьшение зоны междендритного графита с 5 до 22,5 мм, а эффект модифицирования сохраняется до 25 мин, в то время как у чугунов, обработанных известным модификатором, эффект модифицирования сохраняется 15 мин.

Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения составляет 9-10 руб. при производстве 1 т чугунных заготовок за счет уменьшения зоны междендритного графита в 22,5 раза и увеличения времени действия эффекта модифицирования в 1,4 раза.

1116085

Таблица 1

«

Состав присадок, мас. Х

Аюпоминий Сурьма Церий Кремний Барий Железо Порошок графита

Смесь

1 (2) 30 6

2 Остальное 10.

4 32

7 Остальное

3 То же

40

4

30

20

Таблица2

Средний размер графитовых включений, мкм, в заготовках на расстоянии 6 мм от поверхности через мин, пребывания чугуна в металлической зложнице

Составы ис

I пользуемых присадок

Сразу по- 5 сле обработки

25

10

5,0 120

«

2,5 130

1 (2) 2,0 100

2,2 120

2,3 120

180

150 160

Составитель К.Сорокин

Редактор H.Øâüäêàÿ Техред A.Ач, Корректор С.Черни

Заказ 6870/21 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 азмер .оны межденритно о графита, 150 180

130 150

1 10 150

130 140

125 140

230 300 360

160 170 180

160 170 180

160 160 180