СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА С ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ
PROCEDURE FOR PRODUCTION OF IRON WITH VERMICULITE GRAPHITE

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам производства чугуна с вермикулярным графитом.
Известно применение комплексных лигатур типа ФСМг2 и ФСМг3, расход которых для электропечного чугуна с исходным содержанием серы не более 0,03% составляет 1,3-1,5%. Для предотвращения отбела в отливках расплав дополнительно модифицируется 75%-ным ферросилицием в количестве 0,4-0,6% [1].
Недостатком применения этих лигатур является сильный пироэффект и дымовыделение.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения чугуна с вермикулярным графитом, включающий расплавление шихты в электропечи, нагрев в ней расплава и введение в чугун смеси, содержащей силикобарий и силикокальций, отличающийся тем, что смесь вводят в расплав чугуна в количестве 1,5-2,5% от его массы при содержании силикобария в смеси 40-60% от массы расплава чугуна [2].
Недостатками известного способа являются повышенная склонность чугуна к отбелу из-за использования для очистки расплава чугуна от примесей силикокальция, что делает невозможным применение данного способа для получения чугуна с вермикулярным графитом в структуре тонкостенных отливок. Кроме того, применение силикокальция способствует отшлаковыванию силикобария и снижению его усвоения расплавом.
Целью изобретения является обеспечение высоких механических свойств чугуна без образования отбела в отливках.
Поставленная цель достигается тем, что в способе получения чугуна с вермикулярным графитом, включающем расплавление шихты в электропечи, нагрев в ней расплава чугуна и модифицирование полученного расплава добавками, расплав чугуна нагревают до 1490-1510°С, и перед сливом расплава из печи на дно ковша помещают модифицирующую смесь, содержащую 22%-ный силикобарий SIBAR22 в количестве 1,5-2,0% и комплексную лигатуру ФСМг7, содержащую РЗМ 0,3-1,0%, магний 6,5-8,5%, в количестве 0,2-0,5% от массы обрабатываемого расплава чугуна.
Применение в составе модифицирующей смеси силикобария SIBAR22 способствует графитизации и эффективной очистке расплава чугуна от примесей. Использование силикобария совместно с магнийсодержащей лигатурой ФСМг7 способствует снижению пироэффекта при модифицировании, что вызвано образованием интерметаллических соединений бария с магнием, которые диссоциируют при температурах, значительно превышающих температуру кипения магния.
Применение в составе модифицирующей смеси силикобария SIBAR22 в количестве менее 1,5% снижает эффективность очистки им расплава чугуна от примесей и приводит к снижению степени усвоения магниевой лигатуры ФСМг7, так как основная часть магния и редкоземельных металлов (РЗМ) будет расходоваться на десульфурацию чугуна.
Превышение количества силикобария в составе модифицирующей смеси свыше 2,0% способствует образованию в структуре чугуна значительного количества включений графита больших размеров, что снижает механические свойства чугуна.
Применение в составе модифицирующей смеси лигатуры ФСМг7 в количестве 0,2-0,5% от массы обрабатываемого металла позволяет получить структуру чугуна с вермикулярным графитом и тем самым обеспечивает высокие свойства отливок. Использование лигатуры ФСМг7 с низким содержанием редкоземельных металлов (РЗМ 0,3-1,0%), увеличивающим склонность чугуна к отбелу, но с повышенным содержанием магния (6,5-8,5%) повышает сфероидизирующую способность лигатуры. В сочетании с десульфурирующим воздействием силикобария обеспечивается наиболее полное усвоение лигатуры, снижение пироэффекта и вредного дымовыделения.
Снижение количества лигатуры ФСМг7 в смеси менее 0,2% не обеспечивает полного получения структуры чугуна с вермикулярным графитом, наряду с вермикулярным графитом в структуре чугуна появляется пластинчатый графит ПГф2, что резко снижает прочность чугуна.
Увеличение содержание лигатуры ФСМг7 в смеси более 0,5% увеличивает склонность чугуна к отбелу и может служить причиной брака в отливках с малой толщиной стенок. Кроме того, пироэффект и дымовыделение при модифицировании усиливаются.
Пример. В индукционной электропечи выплавляли чугун с исходным содержанием, %: С 2,8-3,2%, Si 1,4-1,7%, Mn 0,5-0,7%, S 0,01-0,06%. Расплав в печи нагревали до температур 1490-1510°С. На дно разливочного ковша засыпали модифицирующие добавки, состоящие из комплексной лигатуры ФСМг7 и силикобария SIBAR22. Величина присадки модификатора изменялась в пределах 0,2-0,8% ФСМг7 и 1,5-2,5% 22%-го силикобария SIBAR22 от массы обрабатываемого чугуна. Из модифицированного смесью чугуна получали в песчаных формах отливки и определяли механические свойства и структуру чугуна по стандарту.
Результаты исследований представлены в таблице.
Из таблицы видно, что во всех вариантах использования предложенной смеси лигатуры ФСМг7 и силикобария SIBAR22 (варианты 3, 4) обеспечивается получение вермикулярной формы графита в структуре чугуна, что влечет его высокие механические свойства.
В вариантах 1 и 2 с использованием только силикобария SIBAR22 полностью не обеспечивается вермикулярная форма графита, наряду с ней в структуре остается пластинчатый графит ПГф2.
Использование в составе смеси повышенного количества ФСМг7 (вариант 5) приводит к образованию в структуре чугуна чрезмерно большого количества включений графита шаровидной формы и сопровождается описанными недостатками (пироэффект и дымовыделение).
Источники информации
1. Машиностроение. Т. II-2. Стали и чугуны: энциклопедия под ред. О.А.Банных, Н.Н.Александрова. - М.: Машиностроение, 2001. - 784 с.
2. Авторское свидетельство СССР №1708862, кл. С21С 1/10, 1991 г.