Шлак для модифікування чавуну

Реферат: Винахід належить до галузі чорної металургії, зокрема до розробки складу шлаку для модифікування чавунів. Шлак для модифікування чавуну містить діоксид кремнію, оксид кальцію, оксид алюмінію, оксиди рідкісноземельних металів і додатково містить карбід лантану при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: діоксид кремнію 2-8, оксид кальцію 40-45, оксид алюмінію 40-45, оксиди рідкісноземельних металів 1-2, карбід лантану 7-10. Винахід забезпечує підвищення міцності модифікованого чавуну на 35-42 % з високим рівнем відносного подовження. UA 111376 C2 (12) UA 111376 C2 UA 111376 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід належить до галузі чорної металургії, зокрема до розробки сумішей для модифікування залізовуглецевих сплавів. Відомий шлак для одержання чавуну з кулястим графітом (А.с. № 458584 СРСР МКВ С21С 1/00 опубл. Б.І. № 4, 1975 p.), який містить по мас. %: оксид кальцію 30-42 карбід кальцію 8-40 діоксид кремнію 10-52 оксид магнію 10-20. Недоліком цього шлаку є недостатньо високі міцнісні властивості одержаних чавунів. Найбільш близьким за технічною суттю до складу, що заявляється, є шлак для модифікування чавуну (пат. № 88117 Україна МПК С21С 1/00 опубл. Б.І. № 17, 2009 p.), що узятий за прототип, який містить по мас. %: діоксид кремнію 3-9 оксид кальцію 40-45 оксид алюмінію 40-45 оксиди рідкісноземельних 5-7. металів Недоліком цієї суміші є недостатньо високі міцнісні властивості одержаних чавунів. В основу винаходу поставлена задача одержання чавуну з підвищеними міцнісними характеристиками, яких потребує сучасне виробництво. Технічний результат досягається тим, що шлак для модифікування чавуну з додатковим вмістом карбіду лантану призводить до того, що в структурі істотно підвищується дисперсність структурних складових, що дозволяє підвищити міцність чавуну. Зазначена задача вирішується тим, що в шлаку для модифікування чавуну, що містить діоксид кремнію, оксид кальцію, оксид алюмінію та оксиди рідкісноземельних металів, згідно з винаходом, додатково міститься карбід лантану при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: діоксид кремнію 2-8 оксид кальцію 40-45 оксид алюмінію 40-45 оксиди рідкісноземельних 1-2 металів карбід лантану 7-10. Вплив окремих елементів на структуру і властивості чавуну дуже різноманітний, і так само є багато додаткових факторів, які можуть змінювати вплив того або іншого елементу. Змінний якісний і кількісний вплив різних елементів на структуроутворення сплавів ускладнює можливість їх класифікації за ознакою інтенсивності цього впливу тим більше, що в багатьох випадках наявність у сплаві двох, наприклад, карбідоутворюючих елементів не обов'язково посилює їх окремий вплив, а іноді нівелює його. Тому задача з підбирання модифікуючого комплексу у суміші, зводилася до того, щоб нейтралізувати небажаний вплив окремих елементів і посилити їх спільний вплив. При розробці складу шлаку для модифікування чавуну виходили з наступного. Для досягнення поставленої мети необхідно одержати ферито-перлітну структуру з рівномірно розподіленими дрібнодисперсними включеннями графіту кулястої форми. Співвідношення фериту і перліту у структурі чавуну та одержання дрібнодисперсних графітних включень кулястої форми досягалося модифікуванням сумішшю з шлаку алюмотермічного виробництва лігатур на основі рідкісноземельних оксидів та карбіду лантану. Для одержання необхідного високого рівня міцнісних властивостей необхідно ввести у розплав компоненти шлаку, мас. %: R2O3 0,2-0,4; SiO2 0,12-0,49; СаО 1,6-2,4; Аl2О3 1,6-2,4, а також карбіду лантану 0,6-0,8 %. При введенні карбіду лантану, R2O3 та SiO2 менше за 0,6; 0,2 та 0,12 мас. %, відповідно, досягти необхідного ступеня дисперсності графітних включень кулястої форми неможливо, а збільшення присадок більше вказаної кількості 0,8; 0,4 та 0,49 мас. %, відповідно, сприяє виділенню великої кількості неметалевих включень, що зменшує механічні властивості. Для одержання в литому стані ферито-перлітної структури зі співвідношенням фаз 1:1 визначають величини присадок СаО, Аl2О3. При присадках СаО та Аl2О3 більше та менше вказаних меж порушується співвідношення структурних фаз і, відповідно, зменшуються або пластичні або міцнісні характеристики чавуну та мета не досягається. 1 UA 111376 C2 У промислових та лабораторних умовах одержали дослідні партії шлаків за лабораторного переплавлення рідкісноземельних шлаків з добавками SiO2, СаО, Аl2О3, R2O3 та карбіду лантану. Склади дослідних сумішей наведені у таблиці. Номер чавуну Кількість компонентів у суміші, мас. % SiO2 1 2 3 4 5 СаО Аl2О3 R2O3 LaC 2,5 8,0 4,8 5,1 9 44,7 39,8 42,8 42,1 40 44,8 40,2 42,9 42,1 45 1,0 2,0 1,5 1,7 6 7,0 10,0 8,0 9,0 Кількість структурних Розподіл складових у чавуні, включень об. % графіту за ГОСТ графіт ферит перліт 3443-87 4,0 47,0 49,0 ШГр4 3,5 48,0 48,5 ШГр4 5,0 47,5 47,5 ШГр4 4,5 47,5 48,0 ШГр4 10,0 8,0 82,0 ШГр3 Властивості матеріалу виливків σB, δ, % МПа 700 7,6 715 7,5 690 7,8 680 7,9 505 8,2 Примітка. Чавун № 5 оброблювали шлаком за прототипом. 5 10 15 20 У високочастотній індукційній печі ЛПЗ-67М виплавляли валковий чавун складу, мас. %: вуглець 3,8, кремній 1,0, марганець 0,60, фосфор 0,06, сірка 0,02, залізо решта. Після досягнення температури 1450±5 °C та витримки протягом 4-5 хв. випускали порціями у розігрітий ливарний ківш із заздалегідь завантаженими на дно сумішами. Усі суміші присаджувалися у кількості 5 мас. %. Після зняття шлаку та досягнення температури 1320±5 °C заливали розплавом сухі ливарні форми для одержання виливків діаметром 50 мм та висотою 200 мм. З одержаних виливків вирізали зразки для металографічного аналізу, визначення границі міцності при розтягуванні та відносного подовження. Визначення механічних властивостей здійснювали за стандартними методиками. Одержані результати випробувань наведені у таблиці. Результати проведених досліджень показали, що застосування для модифікування чавуну запропонованого шлаку дозволило досягти поставленої мети: міцність чавуну збільшилася на 35-42 % за високого рівня відносного подовження. Винахід, що заявляється, засновано на теоретичних розробках, підтверджених експериментальними даними, та може бути багаторазово відтворений у виробництві. Таким чином, винахід, що заявляється, відповідає критерію "промислова придатність". ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 Шлак для модифікування чавуну, що містить діоксид кремнію, оксид кальцію, оксид алюмінію, оксиди рідкісноземельних металів, який відрізняється тим, що він додатково містить карбід лантану при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: діоксид кремнію 2-8 оксид кальцію 40-45 оксид алюмінію 40-45 оксиди рідкісноземельних 1-2 металів карбід лантану 7-10. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2