Чавун для відцентровідлитих труб

Чавун для оідцентрововідлитих труб, що має в своєму складі вуглець, кремжй, марганець, барій, фосфор та залізо, який відрізняється тим, що він додатково містить в собі мідь, матій та цирконій^ при такому співвідношені компонентів, мас %• Вуглець 2,9 - 3,4 Кремній 2,1 -2,4 Марганець 0,3 - 0,4 Барій 0,03- 0,05 Мідь 0,6-0,8 Магній 0,04-0,06 Цирконій 0,03-0.19 Фосфор 0,02-0,08 Залізо решта Винахід стосується металургії, зокрема, виробництва чавунів для виливання труб відцентровим способом. Чавуни, які розраховані для виробництва відцентрововідлитих труб, повинні мати високу герметичність, кавітац«йчо-ерозійну стійкість, рідкотекучість та поліпшену оброблюваність і зварюваність при збалансованих міцнісних та пластичних характеристиках. Відомий чавун для виробництва відцентрововідлитих трубних золотівок (Авт. свід, СРСР № 1675378, 1991, кл С22С 37/10), який містить в собі, мас. %. Вуглець 2,9 -3,6 Кремній 1,6-2,3 Марганець 0,3 -0,8 0.02 - 0.07 Церій Алюміній 0,05 - 0,20 0,03-0,12 Титан Азот 0,02 - 0,06 Кальцій 0,03 - 0,08 0,02 - 0,25 Цирконій Залізо решта Цей чавун має високу рідкотекучість (680 760 мм), герметичність (730 -786 МПа) при гарних міцнісних та пластичних властивостях (границя міцності при розтягу 580 - 620 МПа) Істотним недоліком відомого чавуну є недостатня кавітаційноерозійна стійкість, низька оброблюваність та зварюваність. Крім того використання великої кількос ті модифікуючих забавок ускладнює технологічний процес та удорожує виливки. Відомий чавун (Авт. свід. СРСР, № 1792447, 1993, кл С 22 С 37/10) такого вмісту, мас %: Вуглець 0,4 - 1,5 Кремній 0,8 - 1,4 Марганець ' 0,5 - 0,8 Хром 13,0 -18,0 Нікель 1,0-2,0 Церій 0,02 - 0,06 Залізо решта Чавун має підвищену кавітаційно-корозійну стійкість, що досягається за рахунок легування хромом та нікелем До недоліків відомого чавуну слід віднести низькі міцнісні характеристики, незадовільну герметичність і зварюваність. Значна витрата хрому та нікелю збільшує собівартість виливок Відомий чавун (Патент України Ne 21662. 1998, кл С 22 С 37/10), який містить, мас % . Вуглець 2,5-3,8 Кремній 0,6-3,0 Марганець 0,1-4,5 Хром 0,1-6.0 Фосфор 0,07 - 0,80 Алюміній 0,05 - 0,50 Кальцій 0,005 -0,250 Залізо решта Цей чавун має високу кавітаційно-ерозійну стійкість (72-90 мг/м2г), гарні міцнісні хараюеристи со о ю со ^f зг 35043 ки ( границя міцності при розтягу 860 - 960 МПа). Однак низька герметичність та пластичність, незадовільна оброблюваність і зварюваність обмежують область використання відомого чавуну. Найбільш близьким по технічній суті та досягнутому результату щодс заявленого об'єкта є чавун (Авт. свід СРСР, № 1735424, 1992, кл. С 22 С 37/00) такого складу, мас. % Вуглець 3,4 - 3,7 Кремній 2,0 - 2,5 Марганець 0,3-1,0 Фосфор 0,15-0,4 Барій 0,02 - 0,05 Залізо решта Відомий чавун має високу кавітаційноерозійну стійкість, рідкотекучість, герметичність та гарні міцнісні характеристики До недоліків спід віднести ниіьку пластичність, погану оброблюваність та зварюваність В основу винаходу поставлена задача розробки складу чавуну, яка дозволила б забезпечити високі кавггаційно-ерозійну стійкість, герметичність, рідкотекучість, а також гарну оброблюваність і зварюваність випивок труб при оптимальній збалансованості їх міцнісних та пластичних властивостей Поставлена задача рішається таким чином, що в склад чавуну, птіл містить в собі вуглець, кремній, марганець, барій, фосфор та залізо, додатково вводиться магній, мідь і цирконій при такому співвідношенні компонентів, мас. % Вуглець ?,9 -3,4 Кремній 2,1-2,4 Марганець 0.3-0,4 Барій 0.03 - 0,05 Мідь " 0.6-0.8 Магній 0,04-0,06 Цирконій 0,03-0,19 Фосфор 0,02- 0,08 Залізо решта Дякуючи використанню винаходу, що заявляється, досягається технічний результат, який полягає в тому, що у чавуні, який має високу кавітаційно-ерозійну стійкість, герметичність, рідкотекучість та міцність, покращується значення основних характеристик і появляються НОВІ властивості - висока пластичність, оброблюваність та зварюваність Між істотними признаками винаходу, що заявляється, та досягаємим технічним результатом є причинно - наслідковий зв'язок, який здійснюється дякуючи синергетичному впливові барія, магнія, міді та цирконія на формування структури чавуну у виливках Барій справляє сильний графітизуючий вплив на кристалізацію чавуну, підвищуючи герметичність, міцність, рідкотекучісгь, кавітаційноерозійну стійкість та пластичність Магній дозволяє покращити форму та розподіл графітових включень і отримати оптимальну форму графіту, що поліпшує кавітаційно-ерозійну стійкість, оброблюваність і пластичність виливок Введення міді зменшує структурну чутливість чавуну по товщині труби та підвищує зварюваність виливок. Цирконій збільшує в'язкість матриці та усуває трансхристалістичну структуру чавуну, що дозволяє підвищити оброблюваність, зварюваність, герметичність та кавітаційно-ерозійну стійкість виливок Одночасне діяння міді та цирконію забезпечує досягнення гарних оброблюваності та зварюваності, а барія та магнія - високих пластичних властивостей виливок Установлення необхідних співвідношень компонентів було зроблено на основі таких міркувань Граничні параметри вуглецю, кремнію, Марганця визначались виходячи з практики виробництва надміцних чавунів з підвищеними пружнопластичними властивостями При концентрації цих компонентів нижче нижньої межі відбувається зниження пластичних властивостей чавуну і виникає можливість появи вибілювання При концентрації цих компонентів вище верхньої межі їх кількості знижуються міцнісні властивості чавуну. Оптимальні границі вмісту барія (0,03 - 0,05 мас %), МІДІ (0,6 - 0,8 мас %), магнію (0,04 - 0,06 мас %) та цирконію (0,03-0,19 мас. %) визначаються виявленням їх позитивного д'яння на властивості чавуну При вмістові цих компонентів нижче нижньої межі позитивного діяння на властивості чавуну не спостерігається При концентраціях барію більше, ніж 0,03 мас %. підвищується КІЛЬКІСТЬ структурно - вільного цементиту, що приводить до зниження кавітаційно-ерозійної стійкості та оброблюваності чавуну При збільшенні вмісту міді більш ніж 0,8 мас. % можуть виникнути ліквації, які приводять до технологічного браку виливок Вміст магнію вище 0,05 мас % може привести до появи цементитних включень - вибілювання , що неприпустимо. Збільшення концентрації цирконію вище 0,19 мас % не забезпечує покращення експлуатаційних та технологічних властивостей чавуну і водночас значно здорожує виливки. Фосфор міститься у мінімальній кількості (0,02 - 0,08 мас %), тобто на рівні домішки. Чавун такого вмісту компонентів, що заявляється, отримують таким чином. Плавку чавуну проводять в індукційних печах. Як шихтові матеріали використовують переробний чавун сумісно з лігатурою № 1 (Мд - 8.0 %; Si - 25,0 %: С-20%, Ва - 1,2,Fe - 45,8% ) та лігатурою № 2 ( Zr - 60%, Си 40% ) Температура перед випуском з печі складом 1450°С, температура заливки 1410°С. Заливку чавуну для виготовлення зразків проводили в піщано - глинясті форми і в машину відцентрового лиття Для визначення властивостей заявленого чавуну були виготовлені чавуни з граничними, які виходять за межі та оптимальними концентраціями всіх компонентів Для забезпечення порівняльного аналізу було виготовлено чавун з відомим вмістом компонентів. Дані по хімічному складу чавунів приведені в табл. 1. Результати випробувань по визначенню властивостей заявляемого чавуну та прототипу приведені в табл. 2. Випробування по визначенню кавітаційноерозійної стійкості проводились згідно ГОСТ 13819-81, герметичності згідно ГОСТ 3845-81, міцнісних та пластичних характеристик - по ГОСТ 24805-81. Рідкотекучість визначалась на техно 35043 логічних спіральних формах. Оброблюваність визначали методом торцевого точіння на токарному верстаті різцем з пластинкою із твердого сплаву 8К6М і оцінювали по швидкості різання (м/хв) при годинній стійкості різця, глибині різання 3 мм та подачі 0,3 мм/об Зварюваність оцінювали по міцності зварного шву Зварювання проводилось у відновному полум'ї киснево - ацетиленової суміші. Як наллавочний матеріал використовували офлюсовані електроди діаметром 6 мм із чавуну, який містить в собі, мас %: вуглець 3,8; кремній 2,5; марганець 0,1; нікель 5,0; алюміній 0.06; цирконій 0.06; магній 0,07 мідь 0,7. Після зварювання використовувалось повільне охолодження із швидкістю 50-80°С за годину та проводилась термообробка у вигляді від пускання. Міцність зварного шва визначалась згідно ГОСТ 160.37 - 80. Порівняльний аналіз даних, які приведені в табл 2, показує, що чавун заявленого складу мас підвищену рідкотекучість, герметичність, кавітаційно-ерозійну стійкість та добру оброблюваність І зварюваність при оптимальних співвідношеннях міцносних та пластичних властивостей. Мета винаходу не була досягнута в чавунах № Ne 1,5. бо вмісг легуючих компонентів виходить за заявляємі межі. Таким чином, використання заявленого чавуну дозволяє отримувати виливки чавунних труб по експлуатаційним властивостям, що наближаються до сталевих труб, але які мають меншу собівартість. Таблиця 1 Вміст компонентів, що входять до складу, мас. * • / Номер складу С SI Відомий Мл Ва Си Mg Zr P Fe 0.3 0.5 0,03 0.02 0.01 решта « 3.5 2,2 0,6 0.03 1 2,6 1.9 0,25 0,02 2 2.9 2.1 0,3 0.03 0,6 0,04 0,03 0,02 и 3 3,1 2,3 0.35 0,04 0.7 0,05 0.11 0,06 м 4 3,4 2,4 0,4 0,05 0,8 0,06 0.19 0,08 я 0.06 0.9 0,25 0,11 и 5 3.7 2,6 0,45 0,07 Таблиця 2 Межа Номер Межа МІЦНОСТІ МІЦНОСТІ Герме тичність, Рідкотекучість, Кавітаційно-ерозійна стійкість, Швидкість рі МІЦНІСТЬ зварного шва, при роз при сги тягу, МПа н«. МПа Відомий 310 480 670 684 93 8 1 315 550 680 701 92 22 270 . 2 360 580 730 738 85 44 290 3 390 598 786 761 75 65 312 4 380 570 738 742 83 56 300 5 358 450 700 606 90 28 262 складу МПа MM мг/м • г Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000. м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3 зання, м/хв t МПа