SU655740A1 - Inoculant - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к литейному производству и может быть использова но при получении отливок преимущественно из чугуна с шаровидным и вермикул рным графитом. В насто щее врем  дл  получени  чугуна с шаровидным и вермикул рным графитом примен етс  большое количество различных типов модификаторов магний (в кусках, в виде стружки или порошка); магниевые лигатуры на основе Mfl--Si; Mg-Ni ; Mg-Si-Ca; Mg-Si-Ca-РЗМ и т.д., редкоземельные металлы (РЗМ), в частности Се, У, La, Не, Рр или их сплавы l , . Применение указанных модификатор имеет недостатки, св занные с трудностью ввода, нестабильными свойствами отливок из этого чугуна, повышейной склонностью к отбелу, высоко стоимостью и т.д. Например, при модифицировании чистым магнием дл  исключени  сильного пироэффекта и выбросов жид кого металла из ковша примен ют автоклавные установки с давлением 4-6 атм или герметизированные ковши покрывают куски магни  огнеупорным покрытием различной толщины. Порошковый магний ввод т в жидкий чугун в потоке несущего газа, например азота. При модифицировании чистым магнием дл  снижени  склонности чугу .на к отбелу необходимо примен ть интенсивное вторичное (графитизируюwee ) модифицирование, например, ферросилицием, силикокапьцием и т.п. При модифицировании редкоземельными металлами или их лигатурами не требуетс  дополнительных устройств дл  их ввода в жидкий чугун вследствие сравнительно спокойного протекани  реакции. Однако из-за отсутстви  естественного барботажа в чугуне наблюдаетс  значительна  неоднородность структуры и свойств. Дл  исключени  этого требуетс  вводить в состав лигатуры магний или примен ть принудительное перемешивание расплава . При модифицировании этой группой модификаторов также требуетс  графитизирующее модифицирование. Кроме того, применение РЗМ экономически оправдано только дл  модифицировани  чугуна с низким (0,01-0,03%) исходным содержанием серы. В СССР же около 96% чугуна выплавл етс  в вагранках с кислой футеровкой и содержание серы находитс  в пределах 0,09-0,12%. При вторичном (графитиэирующем) модифицировании,как и при применении комплексных модификаторов типа Mg-Si-Са-РЗМ - другие металлы, в чу гун вноситс  0,5-1,0% и более кремни . Последнее ограничивает использование возврата чугуна с шаровидным и вермикул рным графитом дл  марок чугуна. В отливках, полученных|иэ чугуна модифицированного магнием и его сплавами, наблюдаютс  дефекты типа черных п тен,обусловленных, главным образом, флотацией сульфидов магни  в верхние слои отливки в процессе ее затвердевани . Дл  исключени  этого примен ют чистые шихтовые материалы или предварительное обессеривание чугуна перед модифицированием. Применение комплексных модификаторов в известной мере снижает отмеченный недостаток. Однако процесс приготовлени  такой лигатуры усложн етс , повьшаетс  ее стоимость, а при модифицировании наблюдаетс  исключительно сильное дымовыделение, в св зи с чем требуютс , как минимум, мощные выт жные камеры. Другим недостатком этих модификаторов  вл етс  то, что необходима бо .лае высока  температура жидкого чугуна (не менее 1450°С) . Кроме того,повы шение содержани  кремни  на 0,5-1,0% и более при модифицировании приводит к усилению флотации графита и уменьшению его содержани  в отливке, что ухудшает в них услови  питани  и уве личивает склонность к усадочным дефектам . Известен модификатор дл  чугуна, содержащий следующие компоненты, вес,%: магнийсодержащий реагент, например, стружка магни  (или его сплава) - 20-40,-барийсодержащий реагент , например, соли (или окислы) бари  2-5,- чугун с шаровидным графитом - остальное 2 . Недостатком модификатора  вл етс  склонность чугуна к дефектам типа черных п тен, дл  исключени  которых требуетс  примен ть чистые шихтовые материалы или производить перед моди фицированием обессеривание, Кроме того, полученный чугун скло нен к отбелу, в св зи с чем необходи мо проведение дополнительного графитизирующего модифицировани . Последнее приводит к увеличению в чугуне кремни . Целью изобретени   вл етс  сохранение химического состава чугуна пос ле модифицировани , в частности по кремнию, снижение склонности чугуна к отбелу, черным п тнам и образовани усадочных пустот в отливках и повышение уровн  механических свойств в отливках. Поставленна  цель достигаетс  тем что предлагаемый модификатор содержи дополнительно десульфурируютую кальцийуглеродсодержашую добавку, например карбид кальци , при следукл1ем соотношении компонентов, вес.%: Кальцийуглеродсодержащий реагент30-60 Барийсодержащий реагент 2- 5 Магнийсодержаший реагент3-10 Чугун с шаровидным графитомОстальное. Чугун с шаровидным графитом имеет следующий состав, вес,%: 3,6-4,2С; l,5-3,59i; 0,1-1,ОМп; гсО,15Р; О, ICr ,01з; 0,01-0,10Mg; 0,01-0,15{СаН-РЗМ) ; 0,002-0,01(РЬ +Се). Содержание в модификаторе магни  свыше 10% увеличивает при вводе пироэффект и может вызвать вьйрос металла из ковша. При содержании магни  менее 3% необходимо вводить очень большое количество модификатора, что, естественно,резко снижает температуру чугуна. Кроме того, удельна  стоимость модификатора в пересчете на магний при снижении содержани  магни  значительно повышаетс . Повышение содержани  в модификаторе десульфурирующей добавки выше 60S становитс  малоэффективным, кроме того , вызыва  снижение содержани  графитизированной дроби, уменьшает его графитизирующую способность. Повышение содержани  графитизированной дроби-чугуна с шаровидным графитом в модификаторе выше верхнего предела (65%) снижает содержание десульфурирующей добавки и ее коли- . чество уже не обеспечивает достаточного полного обессеривани  чугуна в ковше и флотации сульфидов серы на поверхность расплава. Химический состав дроби выбран из услови  получени  в ней наибольшего количества графитных включений, их общего объема и малой продолжительности графитизирующего отжига. Оптимальный состав модификатора следующий, вес.%: Кальцийуглеродсодержащий реагент ( десульфурирующа  добавка) 45 Барийсодержащий реагент - соль (или окисел) бари  3,5 Магнийсодержащий реагент стружка ( или порошок) магни  6,6 Графитизированна  дробь из чугуна с шаровидным графитом45 Количество модификатора зависит от содержани  серы и, например,при ее содержании в чугуне 0,04-0,06% составл ет приблизительно 1,5%. Процесс модифицировани  заключает-, с  в следующем. I Модификатор в виде прессованного брикета вводитс  в жидкий чугун известными способами, например с помощью колокола, штанги или помещаетс  в специальное углубление , выполненное в ковше и т.п. При достижении, температуры испаре 1и  магни  {1107 С) частицы магни испар ютс , при этом в результате давлени  его паров происходит отстрел частичек десульфуратора и дроби, вызывающий перемещение их в объеме расплава. Испарение магни  происходит последовательно по сечению брикета, что не приводит к выбросам жидкого металла или значитель ному пироэффекту. Применение предложенного модификатора обеспечивает посто нство хим ческого состава чугуна по кремнию, отсутствие черных п тен и отбела в отливках, повышенный выход годного, а также увеличение стабильности механических свойств металла по сечению отливок. Черные п тна в отливках не образуютс  вследствие того,что десульфур рующа  добавка в сочетании с солью (или окислами) бари  и магнием спос ствует глубокому обессериванию жидкого чугуна, коагул ции сульфидов и последующему.всплыванию в ковше, чт позвол ет удалить их из расплава еще до заливки металла в фЬрму. Отсутствие отбела в отливках достигаетс , с одной стороны, за счет глубокого обессеривани  (SiO,01%), что позвол ет получать необходимую форму графита при низком остаточном содержании магни ; с другой стороны, за счет применени  графитизированной дроби из чугуна с шаровидным графитом. Оптимальный размер дроби 0,5-4 мм. В каждом кубическом миллиметре такой да)оби содержитс  10 -10- включений графита,  вл ющихс  центрами кристаллизации после введени  модификатора в жидкий чугун. Повышение выхода годного достигаетс  тем, что отсутствие при модифицировании повышени  содержани  кремни  позвол ет подн ть содержание углерода в отливке на 0,15-0,20% при сохранении углеродного эквивалента на одном уровне. Кроме того, благодар  более низкому, содержанию остаточного магни  и хорошей графитизирующей подготовки расплава значительно снижаетс  предусадочное расширение затвердевающей оболочки от-. ливки, уменьша  тем самым дефицит питани  внутри отливки. Примеры приведены в таблице.The invention relates to foundry and can be used in the production of castings mainly from nodular and vermicular graphite iron. Currently, a large number of different types of magnesium modifiers are used to produce nodular and vermicular graphite iron (in pieces, in the form of chips or powder); magnesium ligatures based on Mfl - Si; Mg-Ni; Mg-Si-Ca; Mg-Si-Ca-REM, etc., rare earth metals (REM), in particular Ce, U, La, He, PP or their alloys l,. The use of these modifiers has drawbacks associated with the difficulty of entry, the unstable properties of castings from this cast iron, an increased tendency to chill, high cost, etc. For example, when modifying with pure magnesium, autoclave units with a pressure of 4-6 atm or sealed buckets cover pieces of magnesium with a refractory coating of various thickness are used to eliminate the strong pyroelectric effect and emissions of molten metal from the ladle. Magnesium powder is introduced into liquid iron in a carrier gas stream, such as nitrogen. When modifying with pure magnesium, in order to reduce the tendency of the pig iron to be whitened, it is necessary to apply intensive secondary (graphitizing wee) modifying, for example, with ferrosilicon, silicicapium, and the like. When modifying rare earth metals or their ligatures, no additional devices are required for their introduction into liquid iron due to the relatively quiet reaction. However, due to the absence of natural bubbling in the cast iron, considerable heterogeneity of the structure and properties is observed. To eliminate this, it is necessary to introduce magnesium into the composition of the master alloy or to use forced mixing of the melt. When modifying this group of modifiers, a graphitizing modification is also required. In addition, the use of rare-earth metals is economically justified only for modifying cast iron with a low (0.01-0.03%) initial sulfur content. In the USSR, about 96% of the iron is smelted in acid lined cupolas and the sulfur content is in the range of 0.09-0.12%. In the secondary (graphitic) modifying, as with the use of complex modifiers like Mg-Si-Ca-REM - other metals, 0.5-1.0% or more of silicon is introduced into the iron. The latter limits the use of the return of nodular and vermicular graphite iron for cast iron grades. In castings produced by magnesium modified with magnesium and its alloys, defects such as black spots are observed, mainly due to the flotation of magnesium sulfides in the upper layers of the casting during its solidification. To avoid this, clean materials are used or pre-desulfurization of the pig iron prior to modification. The use of complex modifiers to a certain extent reduces the noted disadvantage. However, the process of preparing such a ligature is complicated, its cost increases, and when modifying, an extremely strong smoke emission is observed, which requires at least powerful exhaust chambers. Another disadvantage of these modifiers is that the high temperature of the liquid iron (at least 1450 ° C) is necessary. In addition, an increase in silicon content of 0.5-1.0% or more during modification leads to an increase in the flotation of graphite and a decrease in its content in the casting, which worsens feeding conditions and increases the tendency to shrinkage defects. Known modifier for cast iron, containing the following components, weight,%: magnesium-containing reagent, for example, magnesium (or its alloy) chips - 20-40, barium-containing reagent, for example, barium salts (or oxides) 2-5, - nodular cast iron graphite - the rest 2. The disadvantage of the modifier is that pig iron is prone to defects such as black spots, to exclude which it is necessary to use pure charge materials or to make desulfurization before modifying. In addition, the resulting cast iron is not bleached, and therefore additional graphitizing modification is required. . The latter leads to an increase in silicon iron. The aim of the invention is to preserve the chemical composition of cast iron after modification, in particular for silicon, reducing the tendency of pig iron to chill, black spots and the formation of shrinkage voids in castings and increase the level of mechanical properties in castings. The goal is achieved by the fact that the proposed modifier contains an additional desulphurized calcium-carbon-containing additive, for example, calcium carbide, with the following ratio of components, wt.%: Calcium-carbon-containing reagent 30-60 Barium-containing reagent 2- 5 Magnesium-containing reagent 3-10 Cast iron with dowel graph with dowel graph with graph-shaped graph, a graph containing graph-shaped graph, a graph containing reagent graph has a graph that has a graph, and 10% Barium-containing reagent 2 to 5 Nodular graphite cast iron has the following composition, weight,%: 3.6-4.2С; l, 5-3,59i; 0.1-1, OMP; GSO, 15P; O, ICr, 01h; 0.01-0.10Mg; 0.01-0.15 (CaH-REM); 0.002-0.01 (Pb + Ce). The content in the modifier magnesium over 10% increases when you enter the pyro effect and can cause disruption of the metal from the bucket. When the content of magnesium is less than 3%, it is necessary to introduce a very large amount of the modifier, which, of course, dramatically reduces the temperature of the iron. In addition, the specific cost of the modifier in terms of magnesium with a decrease in the magnesium content increases significantly. An increase in the desulphurizing additive content in the modifier above 60S becomes ineffective; moreover, it causes a decrease in the content of graphitized fraction and reduces its graphitizing ability. Increasing the content of graphitized shot-iron with nodular graphite in the modifier above the upper limit (65%) reduces the content of desulfurizing additive and its amount. The grade no longer provides sufficient complete desulfurization of the pig iron in the ladle and the flotation of sulfur sulfides onto the surface of the melt. The chemical composition of the fraction is chosen from the conditions for obtaining the largest number of graphite inclusions in it, their total volume and short duration of graphitizing annealing. The optimal composition of the modifier is as follows, wt.%: Calcium carbon-containing reagent (desulfurizing agent) 45 Barium-containing reagent - salt (or oxide) barium 3.5 Magnesium-containing reagent chips (or powder) of magnesium 6.6 Graphitized fraction of nodular graphite iron45 The amount of modifier depends on the sulfur content and, for example, when its content in the cast iron 0.04-0.06% is approximately 1.5%. The modification process consists in the following. I A pressed briquette modifier is introduced into the molten cast iron by known methods, for example, using a bell, a rod or placed in a special recess made in a ladle, etc. Upon reaching the evaporator temperature and magnesium (1107 C), the magnesium particles evaporate, while as a result of the pressure of its vapor, particles of the desulphurizer and shot are shot, causing them to move in the volume of the melt. Magnesium evaporation occurs sequentially over the cross section of the briquette, which does not result in the release of liquid metal or significant pyroelectric effect. The use of the proposed modifier ensures the constancy of the chemical composition of cast iron over silicon, the absence of black spots and chill in castings, an increased yield, as well as an increase in the stability of the mechanical properties of the metal over the cross section of castings. Black spots in castings are not formed due to the fact that desulfurising additive in combination with salt (or oxides) barium and magnesium promotes deep desulfurization of liquid iron, coagulation of sulfides and subsequent floatation in the ladle, which allows to remove them from the melt before pouring the metal in the frmu. The absence of chill in the castings is achieved, on the one hand, due to deep desulfurization (SiO, 01%), which allows to obtain the necessary form of graphite with a low residual magnesium content; on the other hand, through the use of graphitized shot of nodular cast iron. The optimal fraction size is 0.5-4 mm. Each cubic millimeter of such a) obi contains 10 -10-inclusions of graphite, which are the centers of crystallization after the introduction of the modifier into the liquid iron. The increase in yield is achieved by the fact that the absence of an increase in the silicon content during the modification allows the carbon content in the casting to be raised by 0.15-0.20% while maintaining the carbon equivalent at the same level. In addition, due to the lower residual magnesium content and good graphitizing melt preparation, the pre-expansion expansion of the hardening shell from - is significantly reduced. pouring, thereby reducing the nutritional deficiency inside the casting. Examples are given in the table.

10ten

30thirty

4545

6,56.5

6,56.5

25 Нижние пределы относ тс  к чугунам модифицированием до 0,02%; верхние 25 The lower limits relate to cast irons by modifying to 0.02%; upper

1.0-1,51.0-1.5

При низкойAt low

температуре чугуна {1375-1425°С)cast iron temperature {1375-1425 ° C)

1,5-2,31.5-2.3

При средней температуреAt average temperature

чугуна (1425-1475с)cast iron (1425-1475s)

1,6-2,51.6-2.5

При средней температуреAt average temperature

Claims (2)

чугуна (1425-1475с) с содержанием серы перед пределы - 0,05-0,08%. 7 655 Формула изобретени  1. Модификатор, содержащий магнийсодержатий реагент, барийсодержащий реагент и чугун с шаровидным графитом, отличающийс  тем, что, с целью снижени  отбела и повышени  механических свойств чугуна , он дополнительно содержит кальцийуглеродсодержащий реагент при еледующем соотношении компонентов, вес .%: Кальцийуглеродсодержащий реагент 30-60 Барийсодержащий реагент 2-5 о Магнийсодержащий реагент 3-10 Чугун с шаровидным графитом Остальное 2. Модификатор по п.1, о т л и чающийс  тем, что в качестве кальцийуглеродсодержащего реагента он содержит карбид кальци , Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Ващенко К.И., Софрони Л. Магниевый чугун, М., Машгиэ, 1960, с.5-8. pig iron (1425-1475s) with a sulfur content in front of the limits - 0.05-0.08%. 7 655 Claim 1. Modifier containing magnesium-containing reagent, barium-containing reagent and nodular cast iron, characterized in that, in order to reduce chill and increase the mechanical properties of the iron, it additionally contains calcium-carbon-containing reagent with the following ratio of components, wt. reagent 30-60 Barium-containing reagent 2-5 o Magnesium-containing reagent 3-10 Cast iron with nodular graphite Else 2. The modifier according to claim 1, about tl and which is calcium carbon-containing as The reagent contains calcium carbide. Sources of information taken into account during the examination 1. Vaschenko, KI, Sofroni L. Magnesium cast iron, M., Mashgie, 1960, p.5-8. 2. Авторское свидетельство СССР 459503, кл С22С 55/00, 1973.2. USSR author's certificate 459503, cl S22C 55/00, 1973.