книги из ГПНТБ / Писаренко Г.А. Отливки металлургического оборудования из чугуна с шаровидным графитом

140 Изложницы из магниевого чугуна

после непродолжительной выдержки производится заливка форм изложниц.

Преимущества обработки чугуна в чугуновозном ковше оче­ видны и, кроме отмеченных выше, состоят еще в том, что за­ ливку форм можно производить более горячим чугуном и выдерживать чугун в стопорных ковшах. Это создает более бла­ гоприятные условия для всплывания сернистых и других не­ металлических включений, вследствие чего свойства чугуна улучшаются.

Химический состав чугуна опытных изложниц, условия от­ ливки и эксплуатационные свойства приводятся в табл. 55.

Передельный чугун до обработки магниево-кремнистой лига­ турой имел низкое содержание кремния (0,63—0,83%), которое

увеличивали введением лигатуры. Но если этого было недоста­ точно для получения заданного количества кремния (1,2—1,6%),

то в стопорный ковш при его наполнении присаживали 75%-ный ферросилиций. Сравнительно низкое содержание кремния в чу­

гуне изложниц поддерживается потому, что в нем высокое со­ держание углерода.

Предельный чугун Магнитогорского металлургического ком­ бината характерен низким содержанием марганца и фосфора, что при обработке магнием способствует получению чугуна с бо­ лее высокими значениями пластичности и вязкости.

Опытные изложницы отжигали при 950° в течение 15 час. Охлаждение в интервале температур с 800 до 600° производили

со скоростью 15° в час.

Средняя стойкость опытных изложниц из магниевого чугуна составила 81,4 наливов, а у обычных изложниц за этот же пе­ риод испытания — 79,3 наливов. Таким образом, эксплуатаци­ онные свойства изложниц из магниевого и обычного чугуна оказались одинаковыми.

В шести опытных изложницах застряли слитки, и их не мог­ ли удалить, у одной изложницы на внутренней поверхности об­ разовалась раковина, у другой — сетка разгара, а 13 вышло из строя из-за поперечных и продольных трещин. Характерно, что в изложницах из магниевого чугуна продольные трещины возни­ кали, главным образом, сверху, а не снизу, как это бывает у обычных изложниц.

Чугун отожженной изложницы № 1986, содержащий 4,10% С; 1,66% Si; 0,24%' Мп; 0,09% Р и 0,014% S, исследовали с целью определения структуры и механических свойств. От стенки из­ ложницы на различном расстоянии от нижнего торца были выре­ заны газовой резкой куски, из которых изготовили образцы для испытания предела прочности, относительного удлинения и удар­ ной вязкости. Образцы изготовляли из середины стенки излож­ ницы, а также вблизи внутренней и наружной поверхности. Ре-

142 Изложницы из магниевого чугуна

Таблица 56

Механические свойства доменного чугуна отожженной изложницы № 1986

внутренней поверхности стенки (вблизи стержня).

ру) механические свойства чугуна ниже, чем вблизи наружной

и внутренней поверхности.

Чугун изложницы в изломе имеет пятнистое строение; при­

мерно половина поверхности излома — светлая, а другая поло­ вина— темная, пятнистая, что видно на фотографии излома, приведенной на рис. 54. Чугун же в верхней части изложницы,, на расстоянии 200—250 мм от торца, имеет сплошной темный

излом.

Металлографическим анализом установлено, что темная окраска излома чугуна получается в местах сосредоточения боль­ шого количества шаровидного графита. Неравномерность рас­ пределения шаровидного графита в металлической основе чугуна видна на микрофотографии, приведенной на рис. 55, а.

В структуре верхней части изложницы глобули графита имеют неправильно округленную форму и вследствие большого количе­ ства (рис. 55, б) образовали сплошную графитовую массу, ко­ торая сильно ослабляет металлическую основу чугуна, резко снижая его механические свойства.

Химический анализ чугуна показал неравномерное содержа­

144 Изложницы из магниевого чугуна

ная ликвация углерода происходит потому, что графит, кристал­ лизующийся в жидкой фазе, всплывает в верхние слои отливки.

Ликвация марганца, фосфора и кремния химическим анали­ зом не установлена. Содержание же серы в верхней части из­ ложницы (на расстоянии до 200 мм от торца) — высокое и со­ ставляет 0,037%, в других же частях изложницы серы не более

0,003%'.

Таким образом, низкие механические свойства чугуна верх­ ней части изложницы объясняются большим количеством и неудовлетворительной формой графита. Это, вероятно, и явилось

Рис. 56. Микроструктура отожженной круп­ ной изложницы, отлитой из чугуна первой плавки. X ЮО.

причиной возникновения в процессе эксплуатации продольных трещин, начинающихся у верхнего торца изложницы.

Металлическая основа чугуна изложниц после отжига со­ стояла из феррита и небольшого количества перлита (рис. 56).

Было сделано предположение, что неоднородность структуры в толстых стенках отливок из магниевого доменного чугуна объ­ ясняется низким содержанием в чугуне марганца или высоким содержанием углерода. С целью устранения этой неоднородно­ сти изучено влияние содержания марганца и углерода на харак­ тер излома и механические свойства чугуна в толстостенных от­ ливках. Увеличение в чугуне содержания марганца достига­

лось присадкой ферромарганца, а уменьшение углерода — добавкой жидкой стали. Для опытов отливали пробы размером

160 X 300 X 800 мм.

146 Изложницы из магниевого чугуна

содержания марганца до 0,64%' вызывает небольшое повышение

прочности и снижение пластичности чугуна до отжига; при со­ держании 0,85 % Мп наблюдается значительное снижение пла­ стичности — относительного удлинения и ударной вязкости. До­

бавка же стали приводит к значительному повышению прочности и снижению пластичности. Отжиг чугуна с различным содержа­ нием марганца почти в два раза повышает его пластические свойства. При этом сохраняется тенденция к повышению проч­ ности и снижению пластических свойств с увеличением содер­ жания марганца. У чугуна, полученного с добавкой стали, от­ жиг резко повышает как пластические свойства, так и ударную

вязкость чугуна по сравнению с чугуном без добавки стали.

В табл. 58 приводится химический состав, стойкость и усло­ вия отливки изложниц из чугуна первой плавки, в который пе­ ред обработкой магнием добавляли 10—15%1 жидкой стали, что

снижало содержание углерода в чугуне до 3,5—3,8%. Средняя стойкость этих изложниц составила 96 наливов, что превышает среднюю стойкость обычных изложниц на 20%.

Таблица 58

Химический состав чугуна, условия отливки и стойкость опытных изложниц, отлитых из чугуна первой плавки с добавкой жидкой стали

Однако значительного повышения стойкости крупных излож­

ниц не удалось достигнуть, вероятно, потому, что в этих излож­

ницах при эксплуатации возникают очень большие напряжения, а механические свойства чугуна в отдельных частях изложниц невысоки вследствие неоднородности структуры, что приводит к преждевременному выходу изложниц из строя.

ния на механические свойства чугуна, в начале опытов был вы­ плавлен наименее благоприятный по химическому составу чугун

ры показали в пробе чугуна, отлитой в кокиль, наличие отбелен­ ной зоны. В поверхностном слое микроструктура состоит из ле­

дебурита, цементита, перлита и шаровидного графита1. По мере удаления от поверхности к центру пробы количество цементита уменьшается, а количество и размер включений шаровидного графита увеличивается. Металлическая основа в центре образца состоит из перлита, единичных включений цементита и незначи­ тельного количества феррита в виде тонких оторочек вокруг не­

которой части графита.

1 Во всех образцах наблюдалось небольшое количество хлопьевидного графита.