Способ ковшового модифицирования расплава чугуна легкими магнийсодержащими лигатурами

Способ ковшового модифицирования расплава чугуна легкими магнийсодержащими лигатурами

Реферат

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу получения высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом ковшовым модифицированием легкими магнийсодержащими лигатурами.

Широко известно, что для получения высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом легкими лигатурами (удельный вес меньше удельного веса расплава чугуна) применяют такие способы ковшового сфероидизирующего модифицирования как «сэндвич-процесс», «ковш с крышкой» и др. (Knustad, О. Проблемы, возникающие при производстве высокопрочных чугунов. Обзор существующих способов получения ВЧ и используемых модификаторов [Текст] / О. Knustad // Литейщик России. - 2011. - №4. - С.19-26; Косников, Г.А. Основы литейного производства [Текст] / Г.А.Косников. - СПб: СПбГПУ, 2002. - 204 с.; Александров, Н.Н. Высококачественные чугуны для отливок [Текст] / Н.Н.Александров. - М: Машиностроение, 1982. - 222 с.; патент РФ №2074894). Существующие способы ковшового сфероидизирующего модифицирования предполагают использование специальных технологических схем для размещения модификатора, например, таких как реакционный карман для модификатора на днище ковша, и/или дополнительного оборудования для наполнения ковша расплавом чугуна из печи, таких как крышка-резервуар с отверстием для накопления расплава чугуна из печи и дозированной его подачи в ковш, вилочный погрузчик для снятия и одевания крышки на ковш.

Недостатками всех известных способов ковшового сфероидизирующего модифицирования чугуна являются: повышенная трудоемкость, необходимость применения дополнительного оборудования и техники, снижение производительности труда.

Задачей настоящего изобретения является снижение трудоемкости, отказ от применения дополнительного оборудования и техники, повышение производительности труда.

Технический результат при осуществлении изобретения заключается в создании упрощенного по сравнению с «сэндвич-процессом» способа ковшового модифицирования высокопрочного чугуна не требующего использования дополнительного оборудования и техники и позволяющего стабильно получать необходимое качество чугуна в отливках.

Поставленная задача решается тем, что разработан способ ковшового сфероидизирующего модифицирования (фиг.1), в соответствии с которым в задней части днища ковша (напротив носка) с помощью наклонного желоба располагают один или несколько в зависимости от массы обрабатываемого чугуна расплавляемых сварных контейнеров из листовой стали толщиной 1,5…2,0 мм насыпным объемом до 10 кг с плотно упакованным сфероидизирующим модификатором («легкая» лигатура типа ФСМг) и герметично закрытых, после чего ковш интенсивно за время не более 40 с заполняется расплавом чугуна с направлением струи в свободную (носковую) часть днища ковша.

Выполнение условия быстрого наполнения ковша расплавом чугуна обусловлено тем, что «плавящийся» контейнер, изготовленный из листовой стали толщиной 1,5…2,0 мм, расплавляется достаточно быстро, а скорость реакции расплава чугуна с модификатором высока. Однако самая активная фаза реакции расплава чугуна с модификатором при данном способе модифицирования протекает менее интенсивно, чем при «сэндвич-процессе», и не сопровождается сильным вскипанием и барботажем, что подтверждено визуальной оценкой протекания процесса. Иначе разработанный способ ковшового модифицирования расплава чугуна легкими магнийсодержащими лигатурами может быть назван как «сэндвич-процесс с плавящимся реакционным карманом».

Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый способ получения высокопрочных чугунов с шаровидной и вермикулярной формой графита ковшовым модифицированием легкими лигатурами неизвестен и явным образом не следует из изученного уровня техники, то есть соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Заявляемый способ модифицирования может быть использован в условиях чугунолитейного производства и соответствует критерию «промышленная применимость».

Результаты анализа состава, структуры и свойств отливок деталей из высокопрочного чугуна марок ВЧ50 (2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста» и 2101-3103015 «Ступица переднего колеса») и Gh56-40-05 (2108-2303018 «Коробка дифференциала») (таблицы 1, 2), полученных посредством контейнерного модифицирования модификатором ФСМг6, показали их полное соответствие нормативно-техническим требованиям к материалу отливок.

Таблица 1
Ковшовой химический состав чугуна в отливках, %мас.
	Содержание химических элементов, %мас.
Отливка										Mgocт
	С	Si	Mn	P	S	Cr	Сu	Ni	Sn
2108-2303018 «Коробка дифференциала»				0,016	0,006	0,050			0,017	0,045
3,52	2,65	0,52	0,35	0,33
			0,017	0,007	0,050			0,017	0,042
3,40	2,58	0,52	0,35	0,33
2101-3103015 «Ступица переднего колеса»
3,67	2,58	0,51	0,020	0,006	0,058	0,45	0,28	0,015	0,051
2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста»
3,70	2,66	0,53	0,021	0,008	0,064	0,23	0,31	0,020	0,037

Таблица 2
Микроструктура и механические свойства чугуна в отливках
				Микроструктура (по ГОСТ 3443-87)
Отливка	σв, кг/мм2	δ, %	НВ5/750/10
2108-2303018 «Коробка дифференциала»
65	12	222…234	ШГф5, ШГф4, ШГ90, ШГд45; Пт1, П45
2101-3103015 «Ступица переднего колеса»
-	-	249*	ШГф5, ШГф4, ШГ90, ШГд45; Пт1, ГГ70
2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста»
-	-	187	ШГф5, ШГф4, ШГ90, ШГд45; Пт1, Ф80
*) Твердость по Бринеллю отливок без отжига.

Способ ковшового модифицирования расплава чугуна легкими магнийсодержащими лигатурами, отличающийся тем, что в задней части днища ковша, напротив носка, с помощью наклонного желоба располагают в зависимости от массы обрабатываемого чугуна один или несколько расплавляемых сварных, герметично закрытых контейнеров из листовой стали толщиной 1,5…2,0 мм, с плотно упакованным сфероидизирующим модификатором в виде магнийсодержащей лигатуры и насыпным объемом до 10 кг, после чего ковш интенсивно за время не более 40 с заполняют расплавом чугуна с направлением струи в свободную часть днища ковша.