способ получения высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом

Формула изобретения

1. Способ получения высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом, включающий расплавление шихты в плавильном агрегате, предварительное модифицирование путем обработки лигатурой, содержащей редкоземельные металлы, кремний и алюминий, и последующее модифицирование, отличающийся тем, что последующее модифицирование осуществляют той же лигатурой, что и предварительное.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительное модифицирование производят в раздаточном ковше.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что последующее модифицирование производят в разливочном ковше.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области литейного производства и металлургии, в частности к технологии модифицирования чугуна, и может быть использовано при производстве мелких и средних отливок с толщиной стенки от 5 до 30 мм.

Одним из способов получения чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом является использование лигатуры, содержащей 30% редкоземельных металлов (РЗМ), 43% кремния, 8% алюминия. В зависимости от содержания серы количество вводимой лигатуры колеблется от 0,8 до 2,5% (см. книгу "Высокопрочные чугуны для отливок" под редакцией д. т. н. Александрова Н.Н., М.: Машиностроение, 1982 г., с. 193).

Когда остаточное содержание РЗМ в сплаве значительно превышает его оптимальную концентрацию, равную 0,05-0,06%, происходит эффект перемодифицирования, заключающийся в том, что металлическая матрица отливок состоит из ледебурита или же структурно-свободного цементита, а часть графита имеет звездообразную форму. Оба эти фактора не позволяют чугуну в литом состоянии иметь механические свойства, соответствующие маркам высокопрочного чугуна и чугуна с шаровидным графитом. Достижение требуемых свойств в таких чугунах осуществляется путем термической обработки. Для улучшения механических свойств в литом состоянии проводят вторичное модифицирование 75% ферросилицием в количестве 0,5-,8% от массы жидкого металла.

Однако известный способ не устраняет полностью эффект перемодифицирования и вероятность получения благоприятной формы графита в литом состоянии невелика, так же как и получение перлитной или феррито-перлитной матрицы.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является получение высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в устранении эффекта перемодифицирования и получении перлитной или ферритно-перлитной матрицы и более благоприятной формы графита в литом состоянии.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом, включающем расплавление шихты в плавильном агрегате, предварительное модифицирование путем обработки расплава лигатурой, содержащей редкоземельные металлы, кремний и алюминий и последующее модифицирование, это последующее модифицирование проводят той же лигатурой, что и предварительное модифицирование.

Кроме того, предварительное модифицирование ведут в раздаточном ковше, а последующее модифицирование - в разливочном ковше.

Способ реализуется следующим образом. Чугун плавили в шеститонной индукционной печи и перегрели до температуры 1450^oC. Химический состав исходного чугуна приведен в табл. 1. На дно разогретого раздаточного ковша засыпали лигатуру, содержащую 30% РЗМ, 43% кремния, 8% алюминия, остальное - железо, накрывали лигатуру стальной вырубкой и заливали расплавом из печи, жидкий металл выдерживали в течение 5 мин до прекращения обильного шлаковыделения. Периодически шлак сливали. Отливали стандартные разрывные образцы диаметром 20 мм, трефовидные пробы, заформованные в земляные формы. Заливку производили в следующем порядке: разогретый разливочный ковш заполнили металлом из раздаточного ковша и залили формы (чугун N 1 табл. 1 и 2). На дно разливочного ковша насыпали лигатуру, содержащую 30% РЗМ, 43% кремния, 8% алюминия, остальное - железо. Количество лигатуры составляло 0,4% от веса металла в разливочном ковше и после снятия шлака залили формы (чугун N2 табл. 1 и 2).

Как видно из результатов эксперимента, применение двойного модифицирования РЗМ-лигатурой одинакового состава позволяет получить высокопрочный чугун с высокими механическими характеристиками.