SU652903A3 - Method of producing spheroidal iron - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к производству сфероидального чугуна в литейных формах.This invention relates to the production of spheroidal cast iron in molds.

Известен способ обработки расплавленного чугуна с целью получени  сфероидального чугуна, а именно с целью получени  распределени , например, частиц графита в отливках 1.A known method of treating molten iron with the aim of producing spheroidal iron, namely with the aim of obtaining a distribution of, for example, graphite particles in castings 1.

В этом процессе примен етс  така  технологи  лить , при которой во внутреннюю полость формы вноситс  точное количество сфероидизирующего сплава перед тем как закрыть форму. Процесс должен обеспечить оптимальный так называемый «коэффициент растворени , который определ етс  как соотношение скорости истечени  расплавленного чугуна к площади поперечного сечени  камеры плавлени . Коэффициент растворени  определ ет скорость растворени  сплава в расплавленном чугуне, протекающем через указанную камеру.In this process, such a technique is used, in which the exact amount of the spheroidizing alloy is introduced into the internal cavity of the mold before closing the mold. The process should provide an optimal so-called "dissolution coefficient, which is defined as the ratio of the rate of flow of molten iron to the cross-sectional area of the melting chamber. The dissolution coefficient determines the rate of dissolution of the alloy in the molten iron flowing through the specified chamber.

Известный процесс, однако, не применим в производстве отливок в щироком диапазоне весов. Например, нужно изготовить две отливки весом соответственно 50 кг и 400 кг. Во избежание проблем, возникающих в св зи с эрозией труб, по которым течет в формы .расплавленный металл, предпочтительно не повыщать до сколько-нибудь значительной величины коэффициент растворени , в частности невозможно увеличивать этот коэффициент в 8 раз, что может потребоватьс  дл  получени  второй отливки, чтобы уложитьс  в то же самое врем  лить . Но тогда необходимо иметь такое операционное врем , которое достаточно дл  заполнени  формы, причем скорость растворени  и течени  потока должна поддерживатьс The known process, however, is not applicable in the production of castings in a wide range of weights. For example, you need to make two castings weighing 50 kg and 400 kg respectively. In order to avoid problems arising from the erosion of pipes through which the molten metal flows into the molds, it is preferable not to increase the dissolution coefficient to any significant amount, in particular, it is not possible to increase this factor by 8 times, which may be necessary to obtain a second casting. to lay down at the same time to pour. But then it is necessary to have such an operating time that is sufficient to fill the form, and the rate of dissolution and flow must be maintained.

равной тем скорост м, которые примен ютс  при получении первой отливки, принима  в расчет оптимальную величину коэффициента растворени  (дл  второй отливки врем  получени  отливки должно быть, таким образом, в 8 раз больще, чем дл  первой).equal to the rates that are used to obtain the first casting, taking into account the optimal value of the dissolution coefficient (for the second casting, the casting production time should therefore be 8 times longer than the first one).

Однако это требует применени  системы лить , имеющей одинаковые размеры в обоих случа х, причем единственным различием  вл етс  вертикальный размер камеры наполнени , который должен быть строгоHowever, this requires the use of a casting system having the same dimensions in both cases, the only difference being the vertical size of the filling chamber, which must be strictly

пропорционален количеству сплава, необходимого дл  соответствующей отл-ивки.proportional to the amount of alloy required for the appropriate casting.

Так как количество сплава пропорционально весу получаемой отливки, нужно сконструировать такую литьевую камеру дл  второй отливки, вертикальный размер которой (глубина) в несколько раз больше, чем у камеры дл  получени  первой отливки при одинаковых прочих параметрах поперечного сечени . Литьева  камера в этом случае имеет очень большое соотношение между глубиной камеры и ее поперечным сечением и обеспечивает удовлетворительные результаты только на начальной стадии изготовлени  отливки (например в первую половину периода изготовлени  отливки). Затем скорость растворени  сплава в текущем чугуне прогрессивно понижаетс  в результате неблагопри тной формы заливочной камеры, и,таким образом, начина  с определенного времени, например с середины процесса, расплавленный чугун не будет удовлетворительно обогаш.атьс  сфероидизируюш .им агентом, в результате чего полученна  отливка не полностью сфероидизирована .Since the amount of alloy is proportional to the weight of the casting obtained, it is necessary to construct such a casting chamber for the second casting, the vertical dimension of which (depth) is several times larger than that of the chamber to produce the first casting with the same other cross-section parameters. In this case, the casting chamber has a very large ratio between the depth of the chamber and its cross section and provides satisfactory results only at the initial stage of casting (for example, in the first half of the casting production period). Then, the dissolution rate of the alloy in the current iron progressively decreases as a result of the unfavorable shape of the casting chamber, and thus, starting from a certain time, for example, from the middle of the process, the molten iron will not satisfactorily enrich the spheroidizing agent, resulting in the resulting casting not fully spheroidized.

Чтобы преодолеть это преп тствие, мешаюш ,ее использованию процесса дл  пол-учени  т желых отливок (или доз лить ), можно примен ть известную практику разделени  литьевой системы на две или больше параллельных ветвей, кажда  из которых снабжена литьевой камерой точных размеров , включа  вертикальные размеры. Однако , если число отливок в каждой дозе не будет уменьшено, такой процесс потребует значительных плошадей, которых обычно нет, и это также приводит к значительному ухудшению эффективности процесса лить  (отношени  чистого веса полученных полезных отливок к весу израсходованного чугуна).In order to overcome this obstacle, which makes it difficult to use its process for half-student heavy castings (or dose casting), one can apply the well-known practice of dividing the casting system into two or more parallel branches, each of which is provided with an exact-sized casting chamber, including vertical sizes. However, if the number of castings in each dose is not reduced, such a process will require significant areas, which are usually not available, and this also leads to a significant deterioration in the efficiency of the casting process (the ratio of the net weight of the resulting useful castings to the weight of cast iron).

Целью изобретени   вл етс  повышение качества сфероидизированного чугуна.The aim of the invention is to improve the quality of spheroidized cast iron.

Цель достигаетс  тем, что расплав чугуна пропускают через две или более последовательно расположенные камеры, заполненные одинаковым количеством сфероидизирующего сплава, суммарное количество которого равно стехиометрически необходимому дл  обработки чугуна, при этом во вторую и все последующие камеры на поверхность сфероидизируюшего сплава ввод т реагент - ингибитор растворени  сплава, скорость растворени  которого в чугуне выше скорости растворени  сфероидизируюшего сплава в предыдущей камере. Слой ингибитора - замедлител  растворени  ввод т в объеме, обеспечивающем его растворение в расплаве чугуна за 70-90% времени, необходимого дл  растворени  сферридизирующего сплава в камере, предыдупхей по р ду той, в которой находитс  замедлите.ль растворени .The goal is achieved by melting the cast iron through two or more successively located chambers filled with the same amount of spheroidizing alloy, the total amount of which is equal to the stoichiometrically necessary for the processing of cast iron, while the second and all subsequent chambers dissolve inhibitor reagent on the surface of the spheroidizing alloy. alloy, the dissolution rate of which in the iron is higher than the dissolution rate of the spheroidizing alloy in the previous chamber. The layer of inhibitor - dissolution inhibitor is introduced in a volume that ensures its dissolution in the molten pig iron in 70-90% of the time required for the spheritizing alloy to dissolve in the chamber, the foothold along the row in which the dissolution is slowed down.

В канале между камерой, в которой размеилаетс  сплав, и литейными камерами находитс  втора  камера со сфероидизирующим сплавом; в крайних случа х возможно применение дополнительных камер. Две или более камеры сплава соединены последовательно , кажда  камера перед заливкой з полнена соответствующей долей (половиной или иной частью в зависимости от конкретного случа ) общего количества потребного сфероидизирующего сплава, котора  может быть несколько увеличена на отдельно.м этапе . Цоперечные размеры камер такие же, как и у камер, используемых в основно.м п)оцессе , однако вертикальные размеры каждой камеры строго достаточны дл  размещен.ч  определенного количества сплава.In the channel between the chamber in which the alloy is laid out and the casting chambers there is a second chamber with a spheroidizing alloy; in extreme cases, additional cameras may be used. Two or more chambers of the alloy are connected in series, each chamber before filling is filled with an appropriate fraction (half or other part, depending on the case) of the total amount of spheroidizing alloy that may be slightly increased at a separate stage. The transverse dimensions of the chambers are the same as those of the chambers used in the main process, however, the vertical dimensions of each chamber are strictly sufficient to accommodate a certain amount of alloy.

В ходе процесса камеры работают не одновременно , а последовательно, гюзвсхш  раствор ть сплав за периоды времени, которые сильно различаютс , или же в последовательные промежутки времени так, чтобы поток расплавленного чугуна в достаточной мере обогащалс  сфероидизируюп;им агентом от начала и до коицл процесса лить . Этот результат достигаетс  с :ioмощью применени  соответствующих та.иированных замедлителей, помещенных в одну или более камер сплава поверх сс зероидизирующего сплава.During the process, chambers do not simultaneously, but sequentially, dissolve the alloy over periods of time that differ greatly, or at successive periods so that the flow of molten iron is sufficiently enriched in the spheroidizing agent, the agent from the beginning to the volume of the casting process. . This result is achieved with: i. The use of the respective ta.iirovannye retarders placed in one or more chambers of the alloy on top of the zeroidizing alloy.

Тарированные замедлители могут быть изготовлены из чугуна или сплава с весовым содержанием железа не менее 20-/о в виде прессованного или спеченного материала , в частности содержащего железо и кремний, предпочтительно из листовой стали. Цредночтительно замедлители лолжны бьггь изготовлены из листового материала такой формы, что они могли быть точно уложены внутри соответствующей камеры става поверх содержащегос  в ней сфероидизирующего сплава.Calibrated retarders can be made of cast iron or an alloy with a weight content of iron of at least 20 / o in the form of extruded or sintered material, in particular containing iron and silicon, preferably of sheet steel. Essentially, the moderators should be made of sheet material of such a shape that they could be precisely laid inside the corresponding chamber, standing on top of the spheroidizing alloy contained in it.

В случае, если используют только две камеры, замедлитель растворени  предпочтительно должен иметь такую толщину, чтобы обеспечить растворение нротекаюиаего расплавленного чугуна за период времени, составл ющий 70-90%, предпочтительно 80% от времени, потребного дл  растворени  сфероидизирующего сплава, содержап1егос  во второй ка.мере.If only two chambers are used, the dissolution retarder should preferably be of such thickness as to ensure the dissolution of molten pig iron over a period of time of 70-90%, preferably 80% of the time required for the spheroidizing alloy to dissolve into the second .mere

В результате в процессе лить  на прог  { ении почти всего времени, в течение которого поток расплавленного чугуна обогащаетс  сфероидизирующим сплавом из камеры без за.медлител , сп.чав в другой камере , содержащей замедлитель, или во всех остальных камерах, содержащих замедлитель , остаетс  нетронутым. Незадолго перед впуском сплава в камеру, не содержащую замедлитель, протекаюидий расплавленный чугун заканчивает растворение за.медлител  из следующей по очереди камеры или заме .п.лителей из каких-либо последовательных дополнительных камер и начинает раствор ть расположенный ниже сплав.As a result, during the casting process, almost the entire time during which the flow of molten iron is enriched with spheroidizing alloy from the chamber without slowing down is stored in another chamber containing the retarder, or in all other chambers containing the retarder, remains untouched. . Shortly before the alloy is injected into the chamber that does not contain the retarder, the molten cast iron proceeds to complete dissolution of the inhibitor from the next in turn chamber or replacement of the elongates from any consecutive additional chambers and begins to dissolve the lower alloy.

В случае, если примен ют более чем две камеры, замедлитель помещают во все ка .меры, за исключение.м одной, причем каждый замедлитель растворени  имеет такую форму , чтобы его можно было точно раз.естить внутри соответствующей камеры сплава поверх сфероидизирующего сплава, содержащегос  в камере, и каждый замедлитель имеет такую толщину, чтобы растворитьс  в протекающем расплавленном чугуне в течение периода времени, составл ющего 70-90% предпочтительно 80% от времени процесса, протекающего перед растворением сфероидизирующего сплава, содержащегос  в другой камере вслед за этой, предназначенной распредел ть содержащийс  в ней сфероидизирующий сплав сразу перед рассматриваемой камерой.If more than two chambers are used, the retarder is placed in all kamer, except for one, each dissolution retarder is of such a shape that it can be precisely located inside the corresponding alloy chamber over the spheroidizing alloy containing in the chamber, and each moderator is of such thickness as to dissolve in the flowing molten iron for a period of time of 70-90%, preferably 80% of the process time, before the spheroidizing alloy dissolves, The one in the other chamber is next to this intended to distribute the spheroidizing alloy contained in it immediately before the camera in question.

Материал и толщина замедлител  или каждого из замедлителей подбираютс  точно; поток расплавленного чугуна должен обогащатьс  соответствующей частью сфероидизирующего сплава от начала и до конца процесса.лить  дл  того, чтобы качество сфероидизации отливки (или дозы отливки) было равномерным по всей отливке.The material and thickness of the retarder or each of the retarders are selected exactly; The flow of molten iron must be enriched with the appropriate part of the spheroidizing alloy from the beginning to the end of the process. To ensure that the quality of the spheroidization of the casting (or casting dose) is uniform throughout the casting.

Выбор материала и толщины каждого замедлител  pacтвopeч i  зависит от р да физических параметров, включа  температуру лить  и скорость потока расплавленного чугуна, протекающего через камеру сплава, и это относитс  к специфическим услови м получени  каждой отливки. В частности , чем выще температура чугуна и чем ниже его скорость, тем больше должна быть толщина замедлител , необходимого дл  защиты расположенного под ним сплава в течение требуемой продолжительности времени . Точна  оптимальна  толщина замедлител  из выбранного материала дл  конкретных условий лить  может быть рассчитана, но обычно измерений рассматриваемых параметров не делают. Вместо этого оптимальную толщину более легко определ ют методом проб.The choice of material and thickness of each retarder i depends on a number of physical parameters, including the pouring temperature and the flow rate of molten iron flowing through the alloy chamber, and this applies to the specific conditions for each casting. In particular, the higher the temperature of the cast iron and the lower its speed, the greater must be the thickness of the retarder necessary to protect the alloy beneath for the required length of time. The exact optimal retarder thickness of the selected material for specific casting conditions can be calculated, but usually the measurements of the parameters in question are not made. Instead, the optimum thickness is more easily determined by the sample method.

Например, если температура расплавленного чугуна 1440°С, скорость потока расплавленного чугуна в камере сплава приблизительно 20-25 см/с и потребное врем  замедлени  примерно 12 с, то замедлитель из стального листа- должен иметь толщину 0,8-1 мм. Однако, если потребное врем  замедлени  приблизительно 20 с, то замедлитель из стального листа должен иметь толщину примерно 1,5-1,7 мм.For example, if the temperature of the molten iron is 1440 ° C, the flow rate of the molten iron in the alloy chamber is about 20-25 cm / s and the required retarding time is about 12 seconds, then the steel sheet retarder should have a thickness of 0.8-1 mm. However, if the required retarding time is about 20 seconds, then the steel sheet retarder should have a thickness of about 1.5-1.7 mm.

На чертеже приведена схема осуществлени  предлагаемого способа.The drawing shows the scheme of the proposed method.

На схеме показана часть литейной системы , содержаща  первую и вторую камеры 1 и 2 сплава, установленные последовательно . Камеры 1 и 2 выполнены в виде отростков в нижней части подвод щего канала 3 дл  расплавленного чугуна, примен емого в литейной системе, и заполнены сфероидизирующим сплавом 4. Замедлитель растворени  5 помещен в камере 2 сплава и содержит стальной лист, покрывающийThe diagram shows a part of the casting system containing the first and second chambers 1 and 2 of the alloy, installed in series. Chambers 1 and 2 are made in the form of processes in the lower part of the inlet channel 3 for the molten iron used in the casting system and filled with spheroidizing alloy 4. Dissolution inhibitor 5 is placed in the alloy chamber 2 and contains a steel sheet covering

сплав 4 во второй камере. Стрелками показано направление движени  расплавленного чугуна по каналу 3.alloy 4 in the second chamber. The arrows indicate the direction of movement of the molten iron in channel 3.

Из канала 3 расплавленный чугун поступает в систему форм, в которой получают отливки. Система форм делитс  на восемь ветвей, причем кажда  ветвь заполн етс  точно последовательно и имеет соответствующий отросток, предназначенный дл  выполнени  микрографических и аналитических проб. Благодар  конфигурации и размерам каждый отросток показывает качество сфероидизации в соответствующей ему цепи, а следовательно, и в соответствующей отливке , полученной из чугуна, который проходит через эту ветвь.From channel 3, molten iron enters the mold system in which castings are produced. The shape system is divided into eight branches, with each branch being filled exactly sequentially and having an appropriate process for performing micrographic and analytical samples. Due to the configuration and size, each process shows the quality of spheroidization in its corresponding chain, and consequently, in the corresponding casting obtained from the iron that passes through this branch.

В таблице показаны результаты, полу5 ченные соответственно на отливке А, изготовленной с применением одной камеры сплава в соответствии с известным процессом, и на отливке Б, полученной с использованием двух камер 1 и 2 сплава в соответствии с предлагаемым способом, причем камера 2 в этом примере была загружена замедлителем растворени  5, состо вщим из 1,5 мм листовой стали, расположенным примерно на 5 мм ниже нижнего уровн  канала 3.The table shows the results obtained respectively on casting A, manufactured using one alloy chamber in accordance with a known process, and on casting B, produced using two alloy chambers 1 and 2 in accordance with the proposed method, with chamber 2 in this example was loaded with a dissolution retarder 5, consisting of 1.5 mm sheet steel, located about 5 mm below the lower level of channel 3.

5five

Камера сплава дл  отливки А содержит 1120 г 5%-ного магний-кремний-чугунного сфероидизирующего сплава 4 (в количестве 0,8% от веса лить ), а две камеры 1 и 2 сплава дл  отливки Б содержат кажда  по 560 г такого же сплава 4. Общий вес каж0 дой дозы 140 кг; врем  лить  40 с; площадь поперечного сечени  канала над камерами сплава примерно 20 cм. Скорость чугуна в канале над камерами около 23 см/с. Результаты выражают в процентах по весу The alloy chamber for casting A contains 1120 g of 5% magnesium-silicon-cast iron spheroidizing alloy 4 (in an amount of 0.8% by weight of the casting), and two chambers 1 and 2 of the alloy for casting B each contain 560 g of the same alloy 4. The total weight of each dose is 140 kg; time to pour 40 s; the channel cross-sectional area above the alloy chambers is approximately 20 cm. The speed of cast iron in the channel above the chambers is about 23 cm / s. Results are expressed as percentages by weight.

5 оставшегос  магни , причем испытани  провод т на каждом из отводов восьми последовательных ветвей литьевой системы. Полученные величины показывают на эффективность растворени  сфероидизирующего сплава в процессе лить . Благодар  почти полному отсутствию окислени  в процессе сфероидизации чугуна, содержащего 0,01 вес. % серы, количество остаточного магни  0,030 вес. % достаточно дл  оптимальной сфероидизации и величины пор дка 0,06 вес. % не создают проблем.5 of the remaining magnesium, with the tests being carried out on each of the branches of eight successive branches of the casting system. The obtained values show the efficiency of the spheroidizing alloy dissolution in the casting process. Due to the almost complete absence of oxidation during the spheroidization of cast iron containing 0.01 wt. % sulfur, the amount of residual magnesium 0,030 weight. % is sufficient for optimal spheroidization and a value of the order of 0.06 wt. % do not create problems.

5five

Из таблицы видно, что в литье Б, полученном в соответствии с предлагаемым процессом , требуемое распределение магни  достигаетс  во всех ветв х литьевой системы, тогда как при известных процессах удовлет0 ворительное распределение сплава получают лишь немногим более чем в половине лить . Аналогичным образом микрографическое исследование показывает полную сфероидизацию по всей отливке Б и неполную сфероидизацию в отливке А.The table shows that in casting B, obtained in accordance with the proposed process, the required distribution of magnesium is achieved in all branches of the casting system, whereas with known processes the satisfactory distribution of the alloy is obtained only in slightly more than half of the casting. Similarly, a micrographic study shows complete spheroidization throughout casting B and incomplete spheroidization in casting A.

Claims (2)

5 Формула изобретени  1. Способ получени  сфероидального чугуна , заключаю.щийс в вводе в расплавленный чугун сфероидизцрующего сплава и заливке чугуна в фориу, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества сфероидизированного чугуна, расплав чугуна пропускают через две или более последовательно расположенные камеры, заполненные одинаковым количеством сфероидизирующего сплава, суммарное количество которого равно стехиометрически необходимому дл  обработки чугуна, при этом во вторую и все последующие камеры на поверхность сфероидизирующего сплава ввод т реагент - ингибитор растворени  сплава, скорость растворени  которого в чугуне выше скорости растворени  сфероидизирующег( сплава в предыдущей камере. 5 The claims 1. A method for producing spheroidal cast iron, consisting in introducing a spheroidizing alloy into the molten iron and pouring the cast iron into the foriou, characterized in that, in order to improve the quality of the spheroidal cast iron, the molten iron is passed through two or more successively located chambers. the same amount of spheroidizing alloy, the total amount of which is equal to the stoichiometrically necessary for the processing of cast iron, while the second and all subsequent chambers on the surface of the sphere The alloying alloy is introduced into the alloying alloy, an inhibitor of the dissolution of the alloy, the dissolution rate of which in the iron is higher than the dissolution rate of the spheroidizing alloy (in the previous chamber. 2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что слой ингибитора - замедлител  растворени  ввод т в объеме, обеспечивающем его растворение в расплаве чугуна за 70 90% времени, необходимого дл  растворени  сфероидизирующего сплава в камере, предыдущей по р ду той, в которой находитс  замедлитель растворени . Источники информаи.ии, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании 1278265 кл. С 7 D, 1968.2. A method according to claim 1, characterized in that the layer of the inhibitor - retarder is introduced in a volume that ensures its dissolution in the molten pig iron in 70 to 90% of the time required for the spheroidizing alloy to dissolve in the chamber previous to the row in which there is a dissolution retarder. Sources of information taken into account in the examination 1. UK patent 1278265 cl. From 7 D, 1968.