Способ получения чугуна с шаровидным графитом

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Моисеенко Владимир Иванович Мариев Павел Лукьянович Папковский Петр Иванович Шкатуло Наталья Дмитриевна Гацуро Владимир Михайлович Царенко Сергей Алексеевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Способ получения чугуна с шаровидным графитом, включающий плавку шихты в печи, рафинирование расплава, его раскисление и модифицирование, отличающийся тем,что в качестве шихты используют лом нелегированных сталей, графит и известь, расплав в печи доводят до 1480-1520 С, раскисление осуществляют путем ввода в расплав бескремниевой комплексной лигатуры АКЦе и алюминия в количестве соответственно 0,2 и 0,1 от массы расплава. Изобретение относится к металлургии литейного производства и может найти применение при изготовлении толстостенных крупногабаритных отливок, работающих в экстремальных условиях эксплуатации. Высокий уровень надежности крупногабаритных деталей из чугуна с шаровидным графитом (далее ЧШГ) достигается за счет подбора его химического состава и технологии производства, что обеспечивает сфероидизацию графита в полном объеме и весьма однородное мелкозернистое строение металлической основы, состоящей из перлита и феррита. Известны широко применяемые ЧШГ марки ВЧ 45, ВЧ 50, 13460 по ГОСТ 7292-85. Крупногабаритные сложные детали карьерной и дорожной техники работают в условиях низких климатических температур, высоких циклических и ударных нагрузок, однако эти марки ЧШГ имеют низкую ударную вязкость, как при плюсовых (КС 10-30 Дж/см 2), так и минусовых (КС-40 С 10 Дж/см 2) температурах. По имеющимся данным 1 повышение ударной вязкости и прочности ЧШГ, особенно при минусовых температурах, достигается легированием, например, никелем и медью, в сочетании с термообработкой. Так в ЧШГ, содержанием в своем составе С 3,42-3,7 12923 1 2010.02.282,040,280,065,00,070,016-0,019 Р 0,036-0,066 после нормализации с последующим отпуском механические свойства следующие в 599 МПа,7,1 , КС 60 Дж/см 2, КС-60 С 40 Дж/см 2, твердость 175-210 НВ, однако недостатком ЧШГ, легированного никелем и медью являются высокая его стоимость и ухудшение обрабатываемости резанием. В качестве ближайшего аналога выбран способ получения ЧШГ 2. Способ получения этого чугуна заключается в плавке в электропечи карбюризатора и шихты, состоящей из стальных металлоотходов до температуры 1470-1500 С, наведении шлака, состоящего из СаО и 2, введении алюминия и РЗМ, скачивании шлака, модифицировании расплава и заливке его в ковш с магнием и оловом. Полученный чугун обладает высокой прочностью и износостойкостью при сохранении твердости и коэффициента трения, однако недостатком указанного способа его производства является низкая ударная вязкость даже при положительных температурах. Задачей изобретения является создание ЧШГ, обладающего высокой ударной вязкостью при достаточной прочности в толстостенных отливках. Задача решена способом получения чугуна с шаровидным графитом, включающим плавку шихты в печи, рафинирование расплава, его раскисление и модифицирование,причем, согласно изобретению, в качестве шихты используют лом нелегированных сталей, графит и известь, при этом расплав в печи доводят до температуры 1480-1520 С,раскисление осуществляют путем ввода в расплав бескремниевой комплексной лигатуры АКЦе и алюминия в количестве соответственно 0,2 и 0,1 от массы расплава. Металлическая основа ЧШГ, полученного таким способом, при низком содержании кремния (0,8-1,0), исключает появление фазы силикоферрита, которая имеет низкую пластичность. Высокие пластические свойства ЧШГ достигаются, если содержание фосфора не превышает 0,08 , в противном случае в структуре чугуна образуется значительное количество тройной фосфидной эвтектики, обладающей высокой твердостью и хрупкостью,вследствие чего пластические свойства чугуна значительно снижаются. Присутствие алюминия в ЧШГ при низком кремнии, как в предлагаемом способе его получения, способствует повышению пластичности ЧШГ и сфероидизации графита в толстостенных отливках. Изготовлены опытные отливки деталей корпуса автопогрузчика БелАЗ 78211 (грузоподъемность 10 т), поршни и втулки шлаковоза БелАЗ 7920 (грузоподъемность 80 т). Пример осуществления способа Выплавку ЧШГ проводили в индукционной печи ИСТ 04/05 емкостью 0,5 т. В качестве шихтовых материалов взяты лом стали 08 КП ГОСТ 1050-88 - 345 кг, содержащий в своем составе, мас.С 0,05-0,110,030,25-0,500,040,04- остальное, бой угольного электрода - 18 кг, известь - 4 кг. Выпуск чугуна при температуре 1490 С проводили в разливочный чайниковый ковш,на дно которого укладывали алюминий АВ-88 ГОСТ 295-91 - 0,360 кг, бескремневую комплексную лигатуру на основе железа АКЦе (ТУ 0800-001-52201593-2000) - 0,720 кг, в состав которой входят магний, редкоземельные металлы, алюминий, кальций и модификатор ФСМг 7 (ТУ 14-5-134-86) - 7,2 кг, содержащий магний, кальций, редкоземельные металлы, кремний, алюминий и железо, и прикрывали тонкой стальной пластиной. Размер фракций бескремневой комплексной лигатуры и модификатора 1-5 мм. Футеровка печи и ковша основная. Разливку чугуна осуществляли в песчаные формы. Механические свойства и структура ЧШГ приведены в таблице. Результаты сравнительных испытаний показывают, что ЧШГ, полученный предлагаемым способом, обладает высокой пластичностью и ударной вязкостью при высокой прочности, что позволяет изготовлять крупногабаритные толстостенные детали, работающие в сложных условиях эксплуатации. 12923 1 2010.02.28 Механические свойства и структура ЧШГ Структура по ГОСТ 3443-87 предел относительное относительное ударная твердость,прочности удлинение сужение ,вязкость,НВ 2 Дж/см в, МПа До термообработки Графит ШГф 5-ШГд 45 ШГ 10-ШГр 1. Металлическая основа перлит 85 , феррит 15 . Величина зерна 4-5 мкм. Структура металлической основы весьма мелкозернистая однородная. После термообработки Состояние графитовых включений не изменилось. Металлическая основа перлит 20 ,феррит 80 . Величина зерна 5-7 мкм. Структура металлической основы весьма мелкозернистая, однородная. Источники информации 1. Дронюк Н.Н., Андрейко И.М., Маковейчик И.Р. Низколегированный хладостойкий высокопрочный чугун / Литейное производство. -12. - 1998. - . 13-14. 2.1475961, 1989. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3