Зеленый Б.Г.

(ФТИМС НАН Украины, г. Киев)

ВЛИЯНИЕ ТЕРМОВРЕМЕННОЙ ОБРАБОТКИ  И МОДИФИЦИРОВАНИЯ НА ГАЗОНАСЫЩЕННОСТЬ ЧУГУНА

Степень газонасыщенности сплава оказывает существенное влияние на его затвердевание и структурообразование, что приводит к изменению физико-механических и эксплуатационных свойств отливок. При выплавке чугуна на основе стальных отходов весьма существенное влияние на содержание газов оказывает окисленность и загрязнённость металлоотходов (стальной высечки, стружки и др.), интенсивность перемешивания расплава в ванне печи, состав карбюризатора, температурно-временные режимы плавки и перегрева. Общее газосодержание чугуна, выплавленного из металлоотходов, соизмеримо с газосодержанием чугуна, выплавленного из традиционных шихтовых материалов, однако абсолютное количество отдельных газов различно: в чугуне, полученном из металлоотходов, в 1,5-2 раза меньше кислорода и относительно больше азота и водорода.

Исследовали влияние температуры и времени выдержки расплава, количества и состава ферросплавов и комплексных модификаторов на изменение содержания кислорода и азота в чугуне при плавке в индукционной печи высокой частоты ИСТ-06 и дуговой печи ДСП-1,5 с основной футеровкой. Для сфероидизирующего модифицирования применяли модификаторы ЖКМК2, ЖКМК2Р, а также модификаторы, содержащие в своем составе легирующие элементы (V, Mo, Ni, Ba).

Пробы для газового анализа отбирали из исходного чугуна, в процессе его изотермической выдержки (от 5 до 35 мин) и чугуна после модифицирования. Содержание газов определяли на установках производства фирм «Бальцерс» и «Хиреус», анализаторе ТС-500 фирмы LECO.

Значительное изменение содержания газов в расплаве наблюдали при его изотермической выдержке в индукционной печи. Выдержка расплава в течение 35 мин при температуре 1400 ^оС привела к снижению содержания кислорода в чугуне на 20,2 % и азота на 25,3 %. Повышение температуры изотермической выдержки с 1400 ^оС до 1450 ^оС позволило увеличить дегазацию расплава в 1,5 раза по кислороду и 1,7 раза по азоту при одной и той же длительности выдержки (35 мин). Доводка химического состава исходного чугуна после науглераживания по содержанию кремния присадкой в расплав ферросилиция ФС75 повышает содержание кислорода в чугуне в 1,3-1,8 раз и почти не сказывается на газонасыщенности его азотом. Использование для этих целей силикокальция СК30 снижает содержание кислорода в 2,0-3,0 раза и азота в 1,4-1,6 раза.

Обработка чугуна, выплавленного на основе стальных отходов, сфероидизирующими модификаторами, содержащими кальций, магний, РЗМ, кремний, позволяет значительно уменьшить содержание газов. При расходе 3,0 % модификатора снижение содержания кислорода составило 72,1 %, азота – 65,7 %. Обработка жидкого чугуна модификатором ЖКМК2Р, содержащим в своем составе 1,57 % РЗМ, способствовала  более глубокой дегазации  расплава.   Степень дегазации   по  кислороду составила 83,8 %, по азоту 71,8 % при таком же расходе модификатора.

Обработка чугуна модификатором ЖКМК уменьшает содержание газов в чугуне более, чем на 70 %. Введение в состав модификаторов, в том числе содержащих легирующие элементы, редкоземельных металлов (цериевой группы) привело к усилению их раскисляющей способности. При этом обнаружили снижение содержания кислорода до 86,1%, а азота до 73 %. Модифицирование чугуна комплексными лигатурами, содержащими легирующие элементы, уменьшает их дегазирующую способность на 13-15 %, по сравнению с модификатором ЖКМК, что может быть вызвано увеличением растворимости газов (особенно азота) в легирующих.