PL193972B1 - Modyfikator grafityzujący do ciekłego żeliwa i sposób jego wytwarzania - Google Patents

Abstract

1. Modyfikator grafityzujący do ciekłego żeliwa zawierający masowo: 72 - 77% krzemu, 0,4 - 0,8% wapnia, 1,0 - 1,5% aluminium oraz bar i stront, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, znamienny tym, że zawartość baru wynosi 0,35 - 0,49% masowych, a strontu 0,35 - 0,49% masowych.

Description

Przedmiotem wynalazku jest modyfikator grafityzujący do ciekłego żeliwa i sposób jego wytwarzania, znajdujący zastosowanie przy otrzymywaniu żeliwa wysokojakościowego.

Najczęściej stosowanym modyfikatorem jest żelazokrzem o zawartości 75% masowych krzemu, dodawany do ciekłego metalu w ilości 0,3 - 0,6% masowych, w zależności od gatunku żeliwa. Jednak nieznacznie zwiększa on efekt modyfikacji i w niewielkim stopniu eliminuje skłonność żeliwa do zabieleń w odlewach cienkościennych.

Żeliwo modyfikowane jest także za pomocą żelazowapniokrzemu o zawartości 80 - 90% masowych wapnia i krzemu, dodawanego do ciekłego żeliwa w ilości 0,3 - 0,5% masowych, w zależności od gatunku żeliwa. Modyfikator ten tworzy żużel, który trudno usunąć z powierzchni ciekłego metalu, co sprzyja powstawaniu wad odlewniczych.

Znany z polskiego opisu nr 130 621 modyfikator grafityzujący do stopów żelaza zawiera w procentach masowych nie mniej niż 30% Si oraz 0,2 - 10,0% C, 3,0 - 10,0% Al, 2,0 - 10,0% Sr, do 20% Ba i do 2,5% Ca, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia. Składniki modyfikatora rozdrabnia się do ziarnistości 0,005 - 3,0 mm, miesza ze spoiwem, utwardza, po czym wykonuje się wkładki sitkowe, które umieszcza się w układu wlewowego formy lub komory reakcyjnej.

Znany jest także z opisu patentowego USA nr 3 527 597 modyfikator grafityzujący dla żeliwa na bazie krzemu, który zawiera 0,1 -10 % strontu, poniżej 0,35% wapnia i do 5% aluminium.

W opisie nr WO 9524508 ujawniono skład modyfikatora żeliwa na bazie żelazokrzemu, który zawiera masowo: 40 - 80% Si, 0,5 - 10% Ca i/lub Sr i/lub Ba, mniej niż 4% Al, 0- 10% Mn i/lub Ti /lub Zr, 0,5 - 10% tlenu w postaci jednego lub więcej tlenków metali. Stwierdzono, że powtarzalność liczby zarodków grafitu tworzących się podczas modyfikacji z zastosowaniem tego środka jest niska i z tego względu modyfikator ten znalazł niewielkie zastosowanie w praktyce przemysłowej.

Znany z polskiego zgłoszenia wynalazku nr P. 340 996 sposób wytwarzania modyfikatora do wytwarzania żeliwa z płatkowym, wermikularnym i sferoidalnym grafitem obejmuje dostarczenie stopu bazowego zawierającego 40 - 80% wagowych krzemu, 0,5 - 10% wagowych wapnia i/lub strontu i/lub baru, 0 - 10% wagowych ceru i/lub lantanu, 0 - 5% wagowych magnezu, mniej niż 5% wagowych glinu, 0 - 10% wagowych manganu i/lub tytanu i/lub cyrkonu, przy czym dopełnienie stanowi żelazo i dodanie do niego 0,5 - 10% wagowych tlenu w postaci jednego lub więcej tlenków metali i 0,1 - 10% wagowych siarki w postaci jednego lub więcej siarczków metali. Tlenki i siarczki metali miesza się mechanicznie ze stopem bazowym do uzyskania jednorodnej mieszaniny.

W innym sposobie po wymieszaniu przeprowadza się aglomerację przez prasowanie ze środkiem wiążącym. Aglomeraty następnie kruszy się i odsiewa ziarna produktu o wymaganej końcowej wielkości.

Modyfikator grafityzujący do ciekłego żeliwa zawierający masowo: 72 - 77% krzemu, 0,4 - 0,8% wapnia, 1,0 - 1,5% aluminium oraz bar i stront, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, charakteryzuje się tym, że zawartość baru wynosi 0,35 - 0,49% masowych, a strontu 0,35 - 0,49% masowych.

Sposób wytwarzania modyfikatora grafityzującego, zawierającego masowo: 72 - 77% krzemu, 0,4 - 0,8% wapnia, 1,0 - 1,5% aluminium 0,35 - 0,49% baru, 0,35 - 0,49% strontu, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, polega na tym, że otrzymuje się ciekły stop Fe-Si-Ca-AI-Ba o temperaturze 1420 - 1380°C, który w atmosferze gazu obojętnego przelewa się do kadzi reakcyjnej z pokrywą na dnie której umieszczony jest stały stop Sr-Al. Po rozpuszczeniu się stopu Sr-AI w ciekłym stopie Fe-Si-Ca-AI-Ba ciekły metal wylewa się do wlewnicy, po czym po wybiciu wlewka poddaje się go znanemu procesowi mechanicznego rozdrabniania i przesiewania.

Zaletą modyfikatora według wynalazku jest to, że podlega bardzo szybkiemu roztopieniu, przez co ich zużycie jest mniejsze niż znanych modyfikatorów. Ponadto, niezależnie od grubości ścianki odlewu, modyfikator zapewnia równomierność struktury w różnych przekrojach oraz zwiększa efekt modyfikacji wyrażony liczbą ziaren eutektycznych, głównie właściwości wytrzymałościowe żeliwa oraz obniża skłonność do zabieleń.

W piecu łukowym szybowym wytopiono 1600 kg żelazostopu o temperaturze 1420°C, zawierającego masowo: 76% Si, 0,55% Ca, 0,8% Al, 0,41% Ba, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, który po spuście do kadzi przelano w atmosferze azotu do kadzi reakcyjnej z pokrywą. Na dnie tej kadzi umieszczono 7,2 kg brykietów stopu Sr-Al. Po rozpuszczeniu się stopu Sr-Al w ciekłym stopie Fe-Si-Ca-AI-Ba, ciekły metal odlano do wlewnicy, a po zakrzepnięciu i wystygnięciu wlewek wybito

PL 193 972B1 i poddano przeróbce rozkruszającej do granulacji 0,2 - 7 mm. Uzyskano modyfikator, zawierający masowo: 76% Si, 0,55% Ca, 1,1% Al, 0,41% Ba, 0,45% Sr, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia. Modyfikator ten w ilości 0,5% wprowadzono do ciekłego żeliwa sferoidalnego magnezem.

W wyniku modyfikacji uzyskano o około 7 -8% większą wytrzymałość na rozciąganie Rm oraz o około 10 -15% większe wydłużenie A5 w porównaniu z zastosowaniem takiej samej ilości handlowego modyfikatora, zawierającego masowo: 73 -78% Si, 0 -2,5% Ca, 1,0 -1,5% Al, 1,3 -1,8% Zr, reszta Fe.

Wprowadzenie modyfikatora, według wynalazku, do żeliwa wysokojakościowego modyfikowanego z grafitem płatkowym zwiększa liczbę ziarn eutektycznych i wytrzymałość na rozciąganie oraz zmniejsza zabielenie żeliwa do zera, określone w standardowym odlewie klina.

Claims (2)

1. Modyfikator grafityzujący do ciekłego żeliwa zawierający masowo: 72 - 77% krzemu, 0,4 -0,8% wapnia, 1,0 -1,5% aluminium oraz bar i stront, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, znamienny tym, że zawartość baru wynosi 0,35 - 0,49% masowych, a strontu 0,35 - 0,49% masowych.

2. Sposób wytwarzania modyfikatora grafityzującego, zawierającego masowo: 72 -77% krzemu, 0,4 -0,8% wapnia, 1,0 -1,5% aluminium 0,35 - 0,49% baru, 0,35 - 0,49% strontu, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, znamienny tym, że otrzymuje się ciekły stop Fe-Si-Ca-AI-Ba o temperaturze 1420 - 1380°C, który w atmosferze gazu obojętnego przelewa się do kadzi reakcyjnej z pokrywą na dnie której umieszczony jest stały stop Sr-AI, a po jego rozpuszczeniu w ciekłym stopie Fe-Si-Ca-AI-Ba ciekły metal wylewa się do wlewnicy, po czym po wybiciu wlewka poddaje się go znanemu procesowi mechanicznego rozdrabniania i przesiewania.