Способ получения высокопрочного чугуна

Способ получения высокопрочного чугуна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к литейному производству и может найти применение в технологии ковшового сфероидизирующего модифицирования чугуна, выплавляемого в индукционных печах дуплекс-процессом и в вагранках для машиностроительных отливок . Целью изобретения является снижение расхода модификатора и стабилизация свойств чугуна в отливках. Способ получения высокопрочного чугуна включает импульсный ввод сфероидизирующего модификатора с расходом 50-140% с непрерывным измерением активности кислорода в расплаве. Интервал между импульсами составляет 5-10 с. Импульсный ввод осуществляют с убывающей продолжительностью импульса, определяемой по формуле т/п 10 Гп(а0п - а0к), где гп - продолжительность п-го импульса, с; аоп - активность кислорода перед n-м импульсом, мае.; Эок конечная активность кислорода, мас.%; п - порядковый номер импульса, m - масса (металла в ковше, т.1 ил., 1 табл. ;fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 С 21 С 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фч

I (21) 4683068/02 (22) 21.04.89 (46) 07.12.91. Б юл. М 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейНОГО производства (72) А.В.Козлов, В.Д.Винокуров, Э.Б.Тен, В.А.Васильев, Д.Н.Ускумбаев, А.Л.Изъюров и В.И,Воронцов (53) 621.18.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

3Ф 1285007, кл. С 21 С 1/00, 1987.

Авторское свидетельство СССР пЬ 1627562, кл. С 21 С 1/00, 1988. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА (57) Изобретение относится к литейному производству и может найти применение в технологии ковшового сфероидизирующего

Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам сфероидизирующего модифицирования -жидкого чугуна для получения ВЧШГ.

Целью изобретения является снижение расхода модификатора и стабилизация свойств чугуна в отливках.

На чертеже изображена схема, поясняющая предлагаемый способ.

Схема включает датчики температуры 1 и термоЭДС 2, коммутатор 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, микропроцессор(ИП КРБ 80ИКБ5)5,перепрограммированное постоянно-зайоминающее устройство (ППЗУ) 6 и сервопривод (алектромагнитный клапан)7.

„„ЯЦ„„1696480 А1 модифицирования чугуна, выплавляемого в индукционных печах дуплекс-процессом и в вагранках для машиностроительных отливок..Целью изобретения является снижение расхода модификатора и стабилизация свойств чугуна в отливках. Способ получения высокопрочного чугуна включает импульс ый ввод сфероидизирующего модификатора с расходом 50 — 140=,ь с непрерывным измерением активности кислорода в расплаве. Интервал между импульсами составляет 5 — 10 с. Импульсный ввод осуществляют с убывающей продолжительностью импульса, определяемой по формуле т;; =

=10 ° в(аоп — аок), где т — продолжительность и-го импульса, c; app — активность кислорода перед и-м импульсом, мас.; аок— конечная активность кислорода, мас. ; n— порядковый номер импульса; m — масса металла в ковше, т.1 ил., 1 табл.

О

Способ осуществляют следующим образом.

После заполнения ковша жидким металлом устанавливается устройство для подачи модификатора по известному способу. Затем производится замер температуры и термоЭДС жидкого чугуна датчиками 1 и 2.

Сигналы с датчикоа у и 2 поступают на коммутатор 3, а затем через АЦП 4 — на микропроцессор 5. Производится расчет значений активности кислорода и продолжительности импульса и подача сигнала на сервопривод 7 для включения подачи модификатора в расплав.

По окончании импульсной подачи модификатора через 5-10 с производится расчет

1696480

45

50 текущего значения активности кислорода аоп, сравнение его с конечным значением аок и определяется продолжительность следующего импульса. При этом, продолжительность импульса гл не может быть менее

0,5 с иэ-эа инерционности системы управления и датчиков.

Продолжительность импульсов определяют по формуле тд 10. п (аоп -аок) 1

5 с учетом достижения активности кислорода аок, при которой степень сфероидиэации графита (ССГ) 95%.

Активность кислорода перед первым импульсом при t исходного чугуна 1425 С аоисх = 5 0 10 мас. . По достижении аох -.=

=1,0 10 мас.% ССГ равно 95%.

Расчет продолжительности импульсов для сфероидизирующего модифицирования чугуна в ковше вместимостью 1 т:

sq =40c; после первого импульса ао1 составляет

2 10 4 мас.%, г =10с; после второго импульса аог=1,510 мас,, тз=5с; после третьего импульса аоз = 1,2 ° 10 ° -4 мас.%, r< =2c; после четвертого импульса ао4 = 1,1 "10 мас,%, 5 = 1 с; после пятого импульса ащ = 1,02 10 мас.%, гэ =0,2 с.

Учитывая, что при . t <0,5 с импульса нет и происходит непрерывная подача модификатора, минимальное время импульса может быть to=0,5 с.

После шестого импульса ape = 10 мас., что свидетельствует о полной сфероидизации графита в чугуне, Аналогично рассчитываешься продолжительность импульсов для модифицирования чугуна в ковшах 3 и 5т.

Проверку предлагаемого способа модифицирования высокопрочного чугуна проводят при получении ВЧ Ш Г марки ВЧ50 — 2.

При проверке способа модифицироввния чугун исходного химического состава, мас.%: С 3,4 — 3,6, Si 1,9 — 2,3; Мп 0,4 — 0,6; S 0,05-0,07, выплавляют в индукционной ти-. гельной печи ИЧТ-10.

В качестве модификатора используют лигатуру ЖКМКЗ (Si 40-50%, Mg 9 — 12%; Са

6 — 12%; Р3М 2 — 3%) в количестве 1,4 — 1,6% от массы обрабатываемого расплава. Размер частиц модификатора составляет: для ковшей 1 и 3 т — менее 5 мм, а для ковшей 5 т— менее 10 мм.

В зависимости от емкости ковшей продолжительность первого импульса находится в пределах 40-200 с, продолжительность последнего 0,5-1,0 с, интервал между импульсами 4-11 с, расход импульсной подачи 50-140 r/c, общее время модифицирования 1-12 мин. Конкретные режимы приведены в таблице.

Проведено также сфероидизирующее модифицирование чугуна по известному способу в ковшах вместимостью 1,3 и 5 т с продолжительностью импульса, равной интервалу между импульсами.

Для оценки структуры и механических свойств ВЧШГ, а также их однородности в различных сечениях заливают клиновидные пробы типов И, Iil и ЧЧ с базовой толщиной соответственно 25, 50 и 75 мм, из которых вырезают образцы для механических испытаний по стандарту, тип! Чф10 мм и базой 100 мм; С каждого опыта изготавливают 5 образцов.

Результаты исследования предлагаемого способа получения высокопрочного чугуна приведены в таблице.

Из приведенных в таблице данных следует, что при вводе сфероидизирующего модификатора в расплав в соответствии с предлагае" ыми режимами способа (опыты

3, 4, 8, 9, 13 и 14) достигается высокая ССГ (95%) высокопрочного чугуна и, как следствие, высокая однородность свойств в различных сечениях (раэброс прочности чугуна по сечениям проб 25 — 75 мм составляет 2540 МПа) для отливок, полученных из ковшей вместимостью от 1 до 5 т, а в известном способе такой уровень свойств достигают только для отливок, полученных из ковша вместимостью 1 т. Кроме того, предлагаемый способ по сравнению с известным снижает расход модификатора на 6,6 в результате снижения общего времени модифицирования, установленного при непрерывном контроле активности кислорода и расчете продолжительности импульса по формуле, При этом, для достижения требуемой ССГ высокопрочного чугуна необходимо, чтобы значения активности кислорода находились в пределах (1,06-1,1) ° 10

П ри выходе эа и редла гаем ые граничные значения интервала между импульсами наблюдается уменьшение CCI в чугуне, снижение уровня и однородности прочности

ВЧШГ в отливках {опыты 2, 6, 7, 10, 12 и 15) и увеличивается . расход модификатора (опыты 5, 10 и 15). Это объясняется следующим.

Снижение интерэала между импульсами до 4с {опыты 2, 7 и 12) приводит к неравномерному и неполному растворению и

1696480 интенсивному шлакованию частиц модификатора и, как следствие, уменьшению ССГв, чугуне и снижению уровня и однородности прочности ВЧ Ш Г в отливках.

Увеличение интервала между импульсами до 11 с (опыты 5, 10 и 15) приводит к увеличению общего времени модифицирования в 1,2-1,6 раза и частичной потере модифицирующего действия первых импульсов за счет окисления частиц модификатора, что также приводит к снижению ССГ в чугуне и понижению уровня прочности.

Таким образом, предлагаемый способ получения высокопрочного чугуна обеспечивает снижение расхода модификатора и стабилизацию свойств чугуна в отливках.

Формула изобретения

Способ получения высокопрочного чугуна, включающий импульсный ввод сфероидиэирующего модификатора с расходом

Расход импульс мой поОпит

Конт ролируеиме покааатееве

06амй расход модмри като ра, г

Обцее время иодиОмци": роввмия, еее и

06аее коеикество ревев

Оместииост ъ

Остатомиое содврмаIeIe магмия, г

Дктмамосте

° мало оде а ° 10,мас.г

l3,1Iïe,Nç проб тОЕВеиивй, NN

Г,г Теметара тура р дкОго мугуееа, С

Дар послед ммй импуласов, мип. ховав т

25 50 75 модиаи катера е г/с

Оеред после

1-и мм- мореакк аак пупа- ааецмceN рова мил

1 !

5. 3 1,12

50 1,09

4,9 1,08

5,1 1,07

5,3 1,32

1370 !

1360

1 Ь25

1430

490 95

380 80

490 95

510 95

366 75

520 510

4S0 44о

530 515

535 525

438 405

1.5 0,038

1.5 0,03

1,4 0,045

1,4 O,ОЬ

I,6 0,025

1,0 300 10,0

Ь.О 6 1,3

5,0 5 1,2

10,0 5 Iе5

110 6 !9

50 1,0

50 40,0

50 40. О

50 40, 0

50 40, 0

1,0

0,5

0,5 а.5

0,5, Ье9

5,1 1,08

4.8 1,06

5,25 1,08

4.9 1,38

1,0

0,6

0,6

0,6

0,6

1350 !

1390 .1390

1350

378 80 1420

375 75 1425

500 95,1420

510 95 1430

395 75 1420

490 440

4SS 440

532 51б

540 520

450 420

o,oã8

0,029

0.038

0,039

0,024

1,5

1,4

1, 4

1,6

1,0 316 10,5

40 18 40

5еа 15 3,6

10,0 15 4,8

110 IS 60

95 1,0

50 120,0

50. 120,0

50 120, О

50 120, О

3.

3

5.3 l, О9

5,1 107

5,0 1,06

4,6 1,10

5. 25 1. 32

1395 !

136а

360 70 1430

370 75 1425

495 95 1425

500 95 1420

385 80 143о

445 408

445 410

525 510

530 510

460 425

0,02

О,O2

О.о37

0,039

О,02

1!.8

6,8

6,1

8,1

Io,г

1, Ь

1 I

1,6

1,0 357

4,о 30

5,0 25

10.0 25

11 ° 0 30

I,O

I,O

I,0

1,0

1,О!

ЬО I,O

IЬО 200,0

140 200,0

140 200,0

140 200,0

5

S

Составитель А. Щербаков

Техред М.Моргентал Корректор М. Кучерявая

Редактор И, Дербак

Заказ 4277 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1 (иаасстмид) г

4

6 (ив° естиид)

8

11 (прототип)

12

13

14

50-140 r/ñ, непрерывное измерение активности кислорода в расплаве, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения расхода модификатора и стабилизации

5 свойств чугуна в отливках, импульсный ввод осуществляют с убывающей продолжительностью импульса, определяемой по формуле

tn-10; в(аол — aors, Я7

10 где r)) — продолжительность и-го импуль-. са,с; аоп — активность кислорода перед и-м импульсом, ;

15, ао)(,— конечная активность кислорода, ;

n — порядковый номер импульса;

m — масса металла в ковше, т, а интервал между импульсами составляет

5-10 с, 20