Чугун. Получение отливок из чугуна

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАМИ)

УНИВЕРСИТЕТ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Кафедра: «Теория конструкционных материалов»

Реферат

Тема: Чугун. Получение отливок из чугуна

Группа: 1-МВТ-5

Студент: Буков Г.Е.

Проверил: Шлыкова А.В.

Москва 2013

Содержание

1. Получение отливок из чугуна

2. Плавка чугуна в вагранках

3. Плавка чугуна в индукционных печах

1. Получение отливок из чугуна

чугун плавильные вагранка отливка

Плавка чугуна в машиностроительной отрасли ведется в вагранках и электропечах. Вагранка ? это печь шахтного типа, по принципу работы похожая на доменную печь. Стальной кожух изнутри футеруют огнеупорными изделиями, обычно шамотным кирпичом. Загрузка шихты сверху осуществляется порциями (колошами) с помощью подъемника. Так как шихта состоит из металлической и топливной частей, различают металлическую и топливную колоши. Кроме того, в шихту входит флюс. В состав металлической колоши могут входить доменный чушковый чугун, чугунный и стальной лом, возврат (литники и брак), брикетированная стружка, природно-легированные чугуны и ферросплавы. Вагранка обычно работает на коксе, а в качестве флюса используется известняк. Топливо (кокс) сгорает в струе воздуха, вдуваемого через фурмы в нижней части вагранки, шихта расплавляется и происходят химические реакции, необхо-димые, прежде всего, для удаления вредных примесей чугуна. Переплавленный жидкий чугун вытекает в копильник, установленный перед вагранкой, откуда раздаточными ковшами подается на участок заливки форм. Плавильные электропечи ? дуговые и индукционные, широко использующиеся в современных литейных цехах, ? позволяют повысить технико-экономические и санитарно-гигиенические показатели плавки в сравнении с вагранками. Размещено на Allbest.ru

Важнейшими показателями структуры чугунной отливки являются химический состав чугуна и скорость охлаждения отливки. Углерод и кремний как компоненты чугуна способствуют образованию графита в его структуре, т.е. являются графитизирующими элементами. Сера и хром препятствуют графитизации, т.е. увеличение их содержания в металле приводит к образованию структуры белого чугуна (к отбелу). Содержание серы и фосфора в чугуне должно быть ограничено, так как сера, кроме того, снижает жидкотекучесть, а фосфор придает чугуну хрупкость.

Скорость охлаждения отливки влияет на образование той или иной структуры чугуна. С увеличением скорости охлаждения отливки повышается содержание в чугуне цементита (уменьшается содержание свободного углерода), тогда как с уменьшением скорости охлаждения отливки увеличивается содержание в чугуне графита. Поэтому отливки со стенками разной толщины (охлаждающиеся с различной скоростью) при одном и том же химическом составе имеют разные микроструктуры, а следовательно, и прочность. Толстая часть отливки, охлаждающаяся медленнее, содержит больше графита, ее металлическая основа мягкая, ферритная. По мере уменьшения толщины стенки отливки и соответственно увеличения скорости охлаждения количество графита уменьшается, металлическая основа становится более прочной, так как в ней увеличивается доля перлита, а следовательно, и Fe₃C. В самых тонких частях отливки может образоваться структура белого чугуна. Отбел, получающийся в тонких частях и на поверхности отливки, охрупчивает ее и затрудняет дальнейшую обработку резанием, так как цементит Fe₃C в структуре белого чугуна приводит к его очень высокой твердости и хрупкости. Для устранения отбела отливки подвергают отжигу, т.е. нагреву до 900 °С и выдержке при этой температуре с последующим медленным охлаждением. При этом цементит распадается с образованием углерода отжига в виде хлопьевидного графита.

Иногда получение отбеленного слоя на поверхности отливок необходимо для увеличения твердости и износостойкости (например, поверхность кулачка распределительного вала). В этом случае в форму специально устанавливают холодильники (чугунные или стальные вставки), обеспечивающие увеличение скорости охлаждения поверхности отливок.

Серый чугун является самым дешевым и наиболее распространенным материалом для изготовления разного рода отливок. Он обладает хорошими литейными свойствами ? высокой жидко текучестью и низкой (1 %) усадкой, что позволяет получать из него отливки самой сложной конфигурации. Механические свойства серого чугуна повышаются путем модифицирования. При модифицировании в жидкий чугун за 5-10 мин до разливки вводят в измельченном виде небольшое количество (до 1 %) модификатора ? ферросилиция, силикокальция и др. Мелкие частицы модификатора увеличивают число центров кристаллизации (зародышей) и тем самым приводят к измельчению зерен в структуре отливки, а, следовательно, и к увеличению ее прочности. Так обрабатывают чугуны СЧ24 ? СЧ35.

Доэвтектический серый чугун ферритного класса состоит из мягкого и пластичного феррита и пластинок графита, т.е. почти весь углерод находится в свободном состоянии. Из-за низкой прочности его применяют для отливок неответственного назначения, например, чугун СЧ10 ? для малоответственных отливок (строительные колонны, фундаментные плиты); СЧ15 ? для малонагруженных деталей сельскохозяйственных машин, станков, автомобилей. Доэвтектический серый чугун перлитно-ферритного класса содержит в своей структуре перлит, феррит и графит. В этом чугуне углерод частично находится в форме графита, частично связан с железом и в форме цементита входит в состав перлита и частично растворен в феррите. Такой чугун обладает повышенной прочностью, его широко используют для получения машиностроительных отливок. Например, чугуны СЧ20, СЧ25, СЧЗО, СЧ35 ? для изготовления станин станков, картеров коробок передач, тормозных барабанов. Эвтектический серый чугун перлитного класса состоит из перлита и пластинчатого графита. Углерод, как и в чугуне ферритно-перлитного класса, находится частично в свободном состоянии в виде графита, а частично в виде цементита перлита. Этот чугун обладает высокой прочностью (за счет прочности перлита) и используется для получения отливок ответственного назначения.

Чугун с вермикулярным графитом имеет более высокую прочность, чем серый чугун, и превосходит его по показателям пластичности (8 <3 %). Кроме того, благодаря хорошим литейным свойствам чугуна с вермикулярным графитом из него изготовляют отливки ответственного назначения с толщиной стенок до 500 мм.

В высокопрочном чугуне графит имеет наиболее компактную шаровидную форму. Для получения графита шаровидной формы чугун модифицируют магнием, церием, иттрием. Чугун, подвергаемый модифицированию, должен быть низкосернистым, так как повышенное содержание серы приводит к увеличению расхода дорогого модификатора и к образованию дефектов структуры. Жидкотекучесть высокопрочного чугуна почти такая же, как у серого, при одном и том же химическом составе и прочих равных условиях (температуре заливки, скорости охлаждения и др.). Од-нако линейная усадка высокопрочного чугуна выше, чем серого чугуна, что затрудняет изготовление отливок без усадочных дефектов и часто эта проблема решается применением прибылей. По этим причинам высокопрочный чугун используется только для изготовления отливок ответственного назначения (коленчатые и распределительные валы автомобилей, детали прокатного, кузнечно-прессового и горнорудного оборудования, дизели, паровые, газовые, гидравлические турбины и т.д.). Отливки из высокопрочного чугуна изготовляют всеми рассмотренными ранее методами литья, кроме литья под давлением.

Ковкий чугун используется для изготовления ответственных деталей, работающих при динамических и знакопеременных нагрузках. Из ковких чугунов ферритного класса (КЧ 30-6, КЧ 33-8, КЧ 35-10, КЧ 37-12) изготовляют фланцы, кронштейны рессор, картеры редукторов, ступицы, пробки системы охлаждения. Из ковких чугунов перлитного класса (КЧ 45-7, КЧ 50-5, КЧ 55-4, КЧ 60-3, КЧ 65-3, КЧ 70-2, КЧ 80-1,5) ? вилки карданных валов, втулки, муфты, тормозные колодки, звенья и ролики цепей конвейеров. чугун плавильные вагранка отливка

Однако в связи со сложностью технологии получения и высокой стоимостью ковкий чугун все чаще заменяют чугуном с вермикулярным графитом.

Из легированного чугуна изготовляют детали, работающие в условиях значительного изнашивания и больших механических нагрузок. Хромистые чугуны ЖЧХ1-ЖЧХЗО применяют для изготовления жаростойких и износостойких отливок, никелевые ЧНХТ, ЧН15ДЗШ (нирезист), ЧН20Д2Ш (никросилал) и др. ? для износостойких и коррозионностойких отливок.

2. Плавка чугуна в вагранках

Принцип действия и разновидности конструкций коксовых вагранок

Вагранка ? плавильная печь шахтного типа непрерывного действия, работающая по принципу противотока. Снизу вверх поднимается поток горячих газов, образующихся в результате горения кокса, навстречу ему опускается поток шихты. В результате теплообмена между этими потоками металлическая шихта прогревается, плавится, а получившийся жидкий металл перегревается Выше температуры ликвидуса.

В зависимости от размеров и конструкции производительность вагранок составляет от 3 до 100 т/ч жидкого чугуна. Общий вид вагранки простейшей конструкции (вагранки с горном-копильником) производительностью 5 т/ч показан на рисунке Вагранка с горном-копильником состоит из опорной части I и рабочего пространства, которое конструктивно делится на горн II, полезную высоту III, трубу IV и пылеуловитель V Кожух вагранки сварен из листовой стали и футерован огнеупорным материалом.

Шихта, включающая в себя топливо (кокс), металлозавалку и флюсы, загружается через окно 1. Воздух, необходимый для горения кокса, подается из распределительного кольца 2 через фурмы 3. Накапливающийся в горне чугун периодически выпускается из вагранки через чугунную летку 5. Для выпуска шлака, предусмотрена шлаковая летка 4, расположенная выше чугунной летки 5 по причине меньшей плотности шлака по сравнению с чугуном.

Продолжительность работы вагранки между ремонтами составляет 8-20 ч. Поэтому вагранки обычно устанавливают блоками ? парами, чтобы во время ремонта одной из вагранок блока вести плавку в другой.

Текущий ремонт вагранки проводится после каждой плавки, объем ремонтных работ определяется состоянием футеровки печи. Средний ремонт заключается в замене футеровки в наиболее напряженных местах ? в зоне плавления, у фурм и в других существенно разрушенных местах.

При капитальном ремонте заменяется вся футеровка печи.

Футеровка вагранки выполняется из шамотного кирпича на огнеупорном растворе, состоящем из 25-30 % огнеупорной глины и 70-75 % кварцевого песка или молотого шамота. Дно вагранки (лещадь) набивают тощей формовочной смесью.

Чугунную летку выполняют с помощью стандартного или изготовленного в цехе ленточного кирпича. В кирпиче выполняются два отверстия: нижнее (сквозное) рабочее и верхнее (глухое) запасное. Диаметр отверстий в зависимости от размеров вагранки составляет 15-30 мм.

В связи с большой вязкостью шлака и его малой плотностью диаметр шлаковой летки должен быть больше диаметра летки для чугуна, и составлять 50-100 мм. Часто шлаковая летка (рис. б) выполняется в виде прямоугольного канала между шамотными кирпичами. Шлаковая летка закрывается формовочной смесью, уплотняемой вручную.

Плавка в вагранке начинается с розжига холостой колоши ? высокого слоя кокса, расположенного на лещади вагранки. Кокс холостой колоши разжигают, используя естественную тягу трубы, чаще природным газом, а в случае его отсутствия в цехе ? дровами.

По окончании розжига высоту холостой колоши доводят до заданного уровня ? на 1200-1500 мм выше основного ряда фурм.

Для холостой колоши следует отбирать крупные (100-150 мм) куски кокса. Это очень важно для получения перегретого чугуна, начиная с первых выпусков.

Заключительной операцией подготовки холостой колоши к плавке является ее продувка воздухом от воздуходувки в течение 2-5 мин. На холостую колошу 1 загружают чередующимися слоями флюс 2 (известняк), металлические 3 и рабочие топливные (коксовые) 4 колоши до уровня загрузочного окна 5, как показано на рис. 10.3, а. Металлическая колоша, как правило, состоит из следующих шихтовых материалов:

• Возврата собственного производства;

• Чушкового чугуна;

• Стального лома;

• Чугунного лома;

•

Брикетов стружки;

• Пакетов листовой стали;

• Ферросплавов.

Горение кокса происходит в холостой колоше. Образующиеся при этом газы прогревают столб шихты в шахте вагранки, а самый нижний слой металлозавалки плавится. Капли и струйки металла, стекая по кускам кокса, науглероживаются, перегреваются и скапливаются в горне между кусками кокса. Одновременно происходит образование шлака, который накапливается поверх слоя чугуна.

В результате сгорания кокса высота холостой колоши уменьшается, но одновременно с этим расплавляется нижняя часть металлической колоши и слой флюса. Рабочая топливная колоша, опускающаяся на холостую, пополняет угар последней. Таким образом, в процессе плавки высота холостой колоши меняется в пределах высоты рабочей коксовой колоши. По мере проплавления шихты загружают рабочие колоши шихты. Жидкий чугун и шлак выпускают из горна периодически. Недостатками этой конструкции вагранки являются:

• Трудоемкий и опасный способ выпуска металла и шлака;

• Трудность получения заданного содержания углерода в чугуне, так как оно зависит от времени контакта чугуна с коксом в горне-копильнике.

В вагранках с выносным стационарным копильником металл и шлак из горна перетекают по переходной летке в копильник. Поэтому время контакта чугуна с коксом не зависит от ритма выпуска металла из печи и содержание углерода в нем более стабильно, чем в вагранке первой конструктивной схемы. Однако способ выпуска металла и шлака остается прежним.

В вагранках с барабанным копильником чугун по желобу 2 стекает в поворотный копильник 7 в форме цилиндра с горизонтальной осью вращения, опирающийся на две пары роликов.

Шлак задерживается перегородкой 4 выносного сифонного шлакоотделителя 2 и удаляется в перпендикулярном направлении по короткому шлаковому желобу 5. Для слива металла в ковш ко-пильник поворачивают на опорных роликах так, чтобы уровень металла в нем стал выше уровня сливного носка копильника.

3. Плавка чугуна в индукционных печах

Размещено на Allbest.ru

Принцип действия индукционных тигельных печей

Работа индукционных тигельных печей основана на принципе передачи энергии индукцией от первичной цепи ко вторичной. Электрическая энергия переменного тока, подводимая к первичной цепи, превращается в электромагнитную энергию поля, которая во вторичной цепи переходит снова в электрическую, а затем в тепловую. Переменный ток от источника питания 4, проходя по виткам индуктора 1, создает переменное электромагнитное поле. Электромагнитные волны проникают внутрь электропроводной загрузки тигля на глубину А_э (называемую глубиной проникновения) и возбуждают в поверхностном слое шихты переменный электрический ток, который и приводит к нагреву и плавлению металла. Та часть энергии электромагнитного поля, которая не была поглощена шихтой, взаимодействует с витками индуктора, индуцирует в них реактивный ток. Этот ток направлен навстречу току источника питания и отстает от него по фазе на 90°. Таким образом, часть энергии, излучаемой индуктором в течение каждого периода (реактивная мощность), возвращается в него с опозданием по фазе на 90°. Эта реактивная мощность циркулирует между индуктором и источником питания. В связи с тем, что между загрузкой тигля и индуктором имеется большой неэлектропроводный зазор, равный толщине стенок футеровки, а плотность магнитных силовых линий в этом зазоре максимальная, реактивная мощность печи в десятки раз превосходит мощность, поглощаемую загрузкой (активную мощность). Поэтому реактивный индуктивный ток I_L, циркулирующий от индуктора к источнику питания, также в десятки раз превосходит активный ток /_а в цепи. Из векторной диаграммы токов следует, что при таком соотношении величин токов коэффициент мощности установки (естественный cos ср) не превышает 0,1.

Для того чтобы разгрузить источник питания от индуктивных (запаздывающих) токов, в электрическую цепь параллельно индуктору включают конденсаторную батарею.

Реактивная мощность циркулирует в коротком колебательном контуре индуктор ? конденсаторы, а источник питания остается загруженным только активным током.

Мощность, поглощаемая садкой печи, зависит от ее электромагнитных свойств, поэтому при работе на разных шихтах, а также при изменении электромагнитных свойств садки в процессе ее нагрева и плавления соотношение активных и индуктивных токов в индукторе изменяется. Это приводит к нарушению резонанса колебательного контура.

Для подстройки контура в резонанс в электрической схеме печи (см. рис. 12.1) наряду с постоянно включенными конденсаторами 2 предусматриваются подстроечные конденсаторы (или наборные емкости) 3.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЛАВКИ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ЧУГУНА

Технология получения высококачественного серого чугуна с пластинчатым графитом. Размещено на Allbest.ru

Требования к жидкому чугуну. Отливки, используемые в современном машиностроении, должны обладать стабильно высокими механическими свойствами.

Так, например, в автомобилестроении в основном используются отливки серого чугуна, временное сопротивление при растяжении которого ст_в = 200-300 МПа и твердость НВ 190-240. Для значительной части ответственных автомобильных отливок технические условия предусматривают преимущественно перлитную структуру с максимальным содержанием феррита до 5 %. Механические условия определяют также характер и размеры включений пластинчатого графита.

Получение высококачественного чугуна связано с применением внепечной обработки расплава ? модифицирования. Однако для эффективного модифицирования выплавленный чугун должен удовлетворять определенным требованиям.

Как известно, для получения чугуна с высокими прочностью и твердостью необходимо выплавить металл с пониженным со-держанием углерода и кремния при некотором повышении содержания марганца. Для получения чугунов марок СЧ40 и СЧ45 необходимо, кроме того, снизить содержание серы и фосфора.

На практике получение отливок серого чугуна высоких марок сопряжено с опасностью получения отбела. Это объясняется тем, что структура таких отливок должна быть по преимуществу перлитная, на грани отбела. Поэтому даже небольшие отклонения в минус по содержанию углерода и кремния, связанные, например, с неточностью дозирования шихты или нарушениями принятого режима плавки и модифицирования, приводят к получению половинчатого или белого чугуна. Этот вид брака неизбежно вскрывается в процессе механической обработки и никогда, в отличие от других видов брака, не остается незамеченным. Очевиден в данном случае и виновник брака ? плавильное отделение.

Из этих рассуждений следует важнейшее требование к жидкому металлу при получении отливок высококачественного серого чугуна ? стабильность химического состава.

Кроме того, пониженный углеродный эквивалент приводит к понижению жидкотекучести и требует повышенной температуры заливки.

Для получения серого чугуна высокого качества необходимо:

• Использовать шихту стабильного состава и обеспечить точность дозирования ее компонентов;

• Обеспечить оптимальные уровни перегрева и продолжительности выдержки в условиях применения электроплавильных агрегатов;

• Обеспечить надежность контроля процесса плавки на всех его этапах и возможность оперативного воздействия на него;

• Использовать внепечную обработку.

Технология модифицирования. Модифицирование является наиболее простым, эффективным и, поэтому, самым распространенным способом повышения прочностных свойств чугуна.

В качестве модификатора при производстве отливок серого чугуна чаще всего используют ферросилиций ФС75, обладающий одновременно раскисляющей и графитизирующей способностями. За счет его свойств можно получить мелкозернистую структуру отливки, снизить отбел и повысить механические свойства металла. Количество модификатора зависит от различных производственных условий и увеличивается от 0,2...0,4 % для СЧ25 до

1.5.. .2% для СЧ45.

Обычно модификатор вводят в ковш под струю металла, на желоб, в литниковую чашу или в форму. Размер зерен модификатора составляет 2...5 мм при обработке жидкого металла массой до 2 т и 5... 15 мм при обработке больших количеств.

В зависимости от способа ввода модификатора может усваи-ваться 70...90% (кремния).

Перед употреблением модификатор прокаливают при 300-400 °С в течение 1...2 ч. Пылевидные фракции размером менее 0,5 мм отсеивают.

Температура металла при выпуске из печи составляет обычно 1460°С, она должна быть тем большей, чем выше марка чугуна. После ввода модификатора металл целесообразно перемешать для равномерного распределения его в объеме ковша. Во избежание потери эффекта модифицирования выдержка чугуна после добавки модификатора не должна превышать его живучести. Эта величина для ферросилиция ФС75 в зависимости от емкости ковша составляет:

Масса металла в ковше, т До 0,5 0,5...2 2... 10

Допустимая выдержка, мин 3...5 5...8 8... 10

Силикокальций может использоваться самостоятельно в количестве 0,3-0,6 % от массы жидкого чугуна, а также в смеси с ферросилицием ФС75 в соотношении 1:1 или с ФС75 и графитом в зернах.

Алюминий в смеси с ферросилицием или с графитом эффективно предотвращает отбел чугуна.

Графит черный ? наиболее простой и дешевый модификатор, предотвращающий отбел на тонкостенных отливках.

Силикобарий является комплексным модификатором с повышенной живучестью.

Важно отметить, что для достижения максимального эффекта модифицирования исходный чугун должен иметь пониженный углеродный эквивалент и при затвердевании без модифицирования образовывать структуру белого или половинчатого чугуна. Модификатор вводится в таком количестве, что углеродный эквивалент модифицированного чугуна оказывается равным его величине в немодифицированном чугуне, имеющем структуру на грани отбела для данной толщины стенки отливки.

Жидкое модифицирование. При производстве крупных толстостенных отливок температура заливки обычно не превышает 1250 °С. Введение твердых модификаторов в такой «холодный» чугун не дает положительных результатов. В этих случаях оказывается эффективным жидкое модифицирование, которое осуществляют путем смешивания жидкого чугуна с расплавленным модификатором ? расплавленной сталью или жидким чугуном с высоким углеродным эквивалентом. Такая операция не является простым смешиванием и усреднением химического состава и температуры расплава, при этом происходят процессы, по результатам аналогичные модифицированию, ? структура чугуна измельчается.

Технология получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом

Известно, что высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ) получают путем модифицирования жидкого чугуна сфероидизирующими модификаторами, содержащими магний, церий и иттрий. Чугун, подвергаемый модифицированию, должен удовлетворять ряду приведенных ниже требований, выполнение которых является задачей плавки.

Требования к жидкому чугуну. Важнейшим требованием к химическому составу жидкого металла при получении высокопрочного чугуна с шаровидным графитом является низкое содержание серы ? до 0,03%. При этом снижение содержания серы способствует уменьшению расхода дорогостоящих модификаторов. При наведении основного шлака рекомендуется вводить известь (6 кг/т металла) для снижения избыточного количества серы на 0,001 %. Содержание в чугуне демодификаторов Pb, Bi, Sn, Sb, As, Ti, A1 даже в незначительных количествах препятствует сфероидизации графита. С учетом этого требуется тщательный отбор шихто-вых материалов. Не допускается использование лома неизвестного происхождения. Помимо первичных материалов и возврата используются стальные отходы кузнечно-прессового производства.

Температура чугуна при модифицировании должна быть выше, чем при модифицировании серого чугуна, 1480-1530 °С. Это объясняется тем, что на испарение магния, введенного в расплав, требуется значительное количество теплоты (при введении каждого 1 % Mg температура чугуна снижается на 80-90°С).

Сфероидизирующие модификаторы. Шаровидная форма графита в чугуне достигается использованием модификаторов, содержащих магний, церий и иттрий. Модификаторы на основе магния, в свою очередь, разделяют на металлический магний и магнийсодержащие лигатуры. Металлический магний имеет плотность в 4 раза меньшую, чем расплавленный чугун, поэтому при простом введении его в металл он всплывает и сгорает ослепительно ярким пламенем. При принудительном погружении его в расплав чугуна при температуре 1400 °С магний испаряется и давление его паров может достигать 0,7 МПа. Пары магния, выходя из расплава, вызывают интенсивное перемешивание и выбросы металла. Над поверхностью расплава пары магния сгорают. Обычно в металле остается не более 1/10 количества введенного в него магния.

Для улучшения усвоения магния расплавом используются маг-нийсодержащие лигатуры, магний-кремний-железо, магний-никель, магний-медь, магний-никель-медь и др. Особенно широкое распространение получили в свое время тяжелые лигатуры содержащие около 85 % никеля.

Цериевые модификаторы. Температура кипения церия около 3450 °С, поэтому при вводе его в расплав чугуна не наблюдается выбросов металла, и, кроме того, температура расплава может быть ниже (1390-1410 °С). Однако для равномерного распределения его необходимо принудительное перемешивание металла.

Церий, так же как и магний, является активным десульфуратором, но в отличие от магния не образует черных пятен в структуре отливок при повышенном содержании серы в исходном чугуне.

Для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом церий применяется в виде многообразных лигатур, таких как ферроцерий миш-металл, цериевый миш-металл, сиитмиш и другие, содержащие около 50 % Се.

Комплексные модификаторы, разнообразные по составу и свойствам, получили в настоящее время наибольшее распространение. Наряду с магнием, который производит сфероидизирующее действие и перемешивание, в них обычно входит кремний, предотвращающий отбел. Церий и кальций в комплексных модификаторах способствуют связыванию избытка серы.

Модификатор ФЦМ5, содержащий 5 % магния, успешно применялся при литье коленчатых валов трактора «Владимирец». В модификаторах марок ЖКМК1, ЖКМК10 помимо железа содержатся Mg, Са, Si и редкоземельные элементы.

В настоящее время наибольшее применение имеют модификаторы ФСМг5 и ФСМгб, содержащие соответственно 5 и 6 % Mg и использующиеся как для внутриформенного, так и для ковшового модифицирования.

Сфероидизирующие модификаторы в размельченном состоянии не подлежат длительному хранению, так как входящие в них элементы легко окисляются.

Иттривые модификаторы не получили до настоящего времени промышленного применения.

Способы введения в расплав сфероидизирующих модификаторов. Из всего многообразия способов ввода в расплав сфероидизирующих модификаторов к настоящему времени получили применение лишь несколько способов, удовлетворяющих условиям техники безопасности и обеспечивающих достаточно высокий коэффициент усвоения модификатора. Способ ввода модификатора выбирают с учетом масштабов производства и стоимости применяемого оборудования.

Производство чугуна с вермикулярным графитом

Технология производства чугуна с вермикулярным графитом основана на применении сфероидизирующих модификаторов, содержащих Mg, Се и редкоземельные элементы. Размещено на Allbest.ru

В качестве исходного чугуна обычно используются чугуны, по составу близкие к эвтектическим (около 3,5 % С и 2,5 % Si) при содержании до 0,02 % S. Поэтому, если в плавильных печах не удается получить требуемую чистоту металла по сере, применяют ковшовую десульфурацию карбидом кальция, содой, известью или смесями на их основе.

Модификатор вводят в плавильную печь, в струю металла, вы-пускаемого в ковш, или на дно разливочного ковша при температуре около 1450 °С. Суммарное количество сфероидизирующих элементов в 3-4 раза меньше, чем при производстве высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Так же как и при производстве высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, в данном случае требуется вторичное модифицирование ферросилицием ФС75, чтобы нейтрализовать отбеливающее действие сфероидизаторов.

Производство ковкого чугуна

Технология производства ковкого чугуна состоит из двух этапов получения отливок белого чугуна и графитизирующего отжига этих отливок.

Производство отливок белого чугуна. К жидкому чугуну предъявляются определенные требования, в числе которых:

а) низкое содержание углерода и кремния, для того чтобы при затвердевании отливка получилась насквозь «белой» (в зависимости от толщины стенки отливки в чугунах должно содержаться 2,2-2,9% С и 0,9-1,5% Si);

б) повышенная температура заливки 1420-1470°С связана с низким содержанием углерода и кремния в чугуне, а также с тем, что отливки ковкого чугуна, как правило, имеют сложную конфигурацию при небольшой толщине стенки; Размещено на Allbest.ru

в) содержание хрома не выше 0,06 %, в противном случае возникает опасность неполного распада карбидов при отжиге и снижения пластических свойств чугуна;

г) пониженное содержание серы во избежание горячих трещин, связанных с высокой линейной усадкой белого чугуна;

д) чугун должен содержать модифицирующие (микролегирующие) добавки (висмут, бор, алюминий и др.), препятствующие «отсеру» (появлению свободного графита) в толстых частях отливки и сокращающие продолжительность отжига.

Приведенные выше требования могут быть выполнены при ис-пользовании различных плавильных агрегатов.

Плавка легированных чугунов

Важнейшей задачей плавки легированного чугуна является сокращение до минимума угара легирующих элементов, стоимость которых на порядок и более выше стоимости лома и чушковых чугунов. Данные о величине среднего по всем компонентам шихты угара элементов, а также коэффициенте усвоения легирующих добавок по данным различных источников существенно расходятся. Это объясняется тем, что величина угара зависит от большого числа факторов.

Размещено на Allbest.ru