Спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом

Реферат: Винахід належить до чорної металургії. Спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом включає первинне та вторинне модифікування чавуну, при цьому вторинне модифікування проводять на струмені чавуну при заливанні валкової форми з чавуном сумішшю з феросиліцію та ферогафнію у співвідношенні 9:1 при витраті суміші 0,9-1,5 % від маси розплаву. Заявлений винахід підвищує рівень міцнісних властивостей: межі міцності при вигині виг на 4-5 %, а межі міцності при розтягу в на 7-8 %. UA 104672 C2 (12) UA 104672 C2 UA 104672 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до чорної металургії, зокрема до розробки способів виготовлення литих валків високої якості. Відомий спосіб лиття прокатних валків (А.с. СРСР № 692680, МКИ B22D 25/00, опубл. 1979 р.), за яким модифікування чавунного розплаву здійснюють магнієм або лігатурами, що містять магній, в ливарному ковші та додатково передбачають введення на струм графітизуючих модифікаторів, що також містять магній. Недоліком цього способу є наявність у робочому шарі та серцевині таких валків великої кількості магнієвих неметалевих включень, що зменшує міцнісні властивості матеріалу валків. Найбільш близьким аналогом за технічною суттю та результатом, що досягається, до пропонованого способу є спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом, що включає первинне та вторинне модифікування чавуну, за якого первинне модифікування здійснюють у розливальному ковші комплексним модифікатором на основі рідкісноземельних елементів, а вторинне передбачає введення на струмені феросиліцію (Пат. України № 93800, МПК (2011.01) B22D 25/00, опубл. 2011 p.). Недоліком цього способу є недостатньо високі міцнісні властивості валкового матеріалу. В основу винаходу поставлена задача підвищити міцнісні властивості валкових чавунів. Технічний результат полягає в тому, що за пропонованим способом вторинне модифікування сумішшю з феросиліцію та ферогафнію сприяє підвищенню міцнісних властивостей чавуну прокатного валка за рахунок підвищення дисперсності перлітної складової у його структурі. Зазначена задача вирішується розробкою способу лиття прокатних валків, що включає первинне та вторинне модифікування, за якого вторинне модифікування здійснюється механічною сумішшю з феросиліцію та ферогафнію у співвідношенні 9:1 на струмені металу при заливанні валкової форми з чавуном при витраті суміші у кількості 0,9-1,5 % від маси металу. При встановленні необхідних кількісних параметрів способу виходили з такого. Технологію первинного модифікування валкового чавуну здійснювали за способом, що викладений у патенті України № 93800, тобто первинне модифікування здійснювали у розливальному ковші комплексним модифікатором на основі рідкісноземельних елементів 0,50,7 % від маси розплаву з метою одержання графітних включень вермикулярної форми. Збільшення або зменшення витрати комплексного модифікатора призводило до одержання графітних включень кулястої або пластинчастої форми і тому зменшувало міцнісні властивості матеріалу валка. Вторинне модифікування на струмені чавуну при заливанні валкової форми з чавуном за пропонованим способом необхідно проводити сумішшю з феросиліцію та ферогафнію у співвідношенні 9:1, застосовуючи присадку 0,9-1,5 % від маси розплаву. Серією лабораторних досліджень встановлено, що для одержання необхідного високого рівня міцнісних властивостей серцевини прокатного валка необхідно додати у сплав, мас. %: кремнію 0,6-1,0; гафнію 0,06-0,1. Усі інші співвідношення хімічних елементів (кремнію та гафнію) не дозволяють досягти мети, що поставлена у винаході. Для забезпечення введення у розплав мінімальних рекомендованих кількостей кремнію та гафнію необхідно ввести індивідуально ~0,81 % феросиліцію та 0,09 % ферогафнію. Виходячи з цього для досягнення поставленої мети кількості феросиліцію і ферогафнію у суміші повинні знаходитися у співвідношенні 9:1. Цим вимогам відповідають складові суміші, що містять, мас. %: 1) феросиліцій марки ФС75 ДСТУ 4127:2002; 2) ферогафній: гафнію 90, решта залізо. Оскільки запропоноване технічне рішення є позапічним обробленням, то величина присадки повинна бути мінімальною, а відповідно мінімальна витрата суміші складе 0,9 %, і відповідно максимальна - 1,5 %. Підвищення або зменшення частки феросиліцію або ферогафнію у суміші не дозволить одержати необхідні концентрації кремнію та гафнію, і тому приведе до недосягненню поставленої мети. Спосіб здійснюється наступним чином. У лабораторних та промислових умовах встановили параметри запропонованого способу обробки чавуну. Були відлиті дослідні партії валків з розмірами Ǿ 460×1016 мм за способом найближчого аналога та пропонованим. Плавку здійснювали в індукційній печі промислової частоти ІЧТ-6. Як шихтові матеріали застосовували: лом прокатних валків, ливарні чавуни, сталевий лом, феросплави. Як модифікатори використовували для первинного модифікування лігатуру на основі рідкісноземельних металів марки СРЗМ30, а для вторинного модифікування за пропонованим способом механічну суміш з феросиліцію марки ФС75 та ферогафнію марки ФГф10 у співвідношенні 9:1, а за найближчим аналогом тільки феросиліцій марки ФС75. Для заливання валкових форм використовували ківш місткістю 10 т. Чавунний розплав з температурою 1410±5 °C з печі випускали у ливарний ківш, на дно котрого завантажували 1 UA 104672 C2 5 10 15 необхідну кількість подрібненої (фракція 70-90 мм) лігатури. Після витримки протягом 5-10 хв. розплав заливали у ливарну форму до надливу та робили витримку протягом 3-4 хв. Далі продовжували заливання та на струм розплаву вводили необхідну кількість фракції вторинного модифікатора (фракції 20-30 мм) - феросиліцію за найближчим аналогом або механічної суміші з феросиліцію та ферогафнію такої ж фракції. Кількість модифікаторів, що застосовувалися, та результати проведених досліджень наведені у таблиці. Випробовування проводили на зразках, вирізаних при механічному обробленні валків. Міцнісні властивості та мікроструктуру чавунів досліджували за стандартними методиками. З даних таблиці видно, що поставлена задача була вирішена, рівень міцнісних властивостей валкового чавуну підвищився: межа міцності при вигині σ виг на 4-5 %, а межа міцності при розтягу σв на 7-8 %. Винахід, що заявляється, засновано на теоретичних та промислових розробках, підтверджених експериментальними даними та може бути багаторазово відтворений у виробництві. Таблиця Результати випробовування прокатних валків Витрата модифікаторів, % за масою Спосіб СРЗМ30 ФС75 ФГф15 С Спосіб, що заявляється Спосіб за найближчим аналогом 0,5 0,81 0,7 1,34 0,5 0,2 0,7 0,4 Si* Мn P S* Сr Ni РЗМ 1,25 0,03 0,56 0,18 0,6 2,0 0,081 1,43 0,01 1,28 0,03 0,15 3,52 0,59 0,15 0,99 1,0 0,11 1,41 0,009 1,24 0,03 3,49 0,57 0,17 1,0 1,5 0,12 1,53 0,01 0,09 3,51 Властивості чавунів Вміст хімічних елементів у чавуні, % 3,50 1,22 0,03 0,59 0,15 0,75 2,0 0,15 1,49 0,008 Структура чавунів Дисперсність ДисперсМежа перліту у ність Межа міцності Тип чавуні перліту у Fe міцності σвиг, графіту перехідній чавуні σв, МПа МПа зоні та робочого серцевині шару валка ВГр1. ПД1,0; решта 840 645 ПД0,5 ВГр3 ПД0,5 ВГр1, ПД1,0; « 865 655 ПД0,5 ВГр3 ПД0,5 ВГр1, ПД1,0 « 810 600 ПД1,0 ВГр3 ПД0,5 « 825 605 ВГр1, ВГр3 ПД1,0; ПД0,5 ПД1,0 * У знаменнику – вміст елемента у робочому шарі валка після модифікування, у чисельнику – до модифікування ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 Спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом, що включає первинне та вторинне модифікування чавуну, який відрізняється тим, що вторинне модифікування проводять на струмені чавуну при заливанні валкової форми з чавуном сумішшю з феросиліцію та ферогафнію у співвідношенні 9:1 при витраті суміші 0,9-1,5 % від маси розплаву. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2