книги из ГПНТБ / Грачев В.А. Современные методы плавки чугуна

Исследование микроструктур показывает, что при одинаковом углеродном эквиваленте и, более того, при практически одинаковом содержании углерода и кремния в чугуне, выплавленном на при­ родном газе, по сравнению с чугуном, выплавленным на коксе, длина графитовых включений несколько меньше. С ростом величины углеродного эквивалента при повышении содержания углерода в чугуне в обоих случаях плавки длина графитовых включений про­ порционально увеличивается, оставаясь все же меньше для чугуна, выплавленного в газовой вагранке. У образцов, залитых чугуном из газовой вагранки, структура металлической матрицы перлитная с дисперсностью Пд0,2 — Пд01 . Структура матрицы чугунов с тем же углеродным эквивалентом, но залитых чугуном из коксовой вагранки, перлитная и перлитно-ферритная П70 — П95, при этом дисперсность перлита составляет Пд0,5 — Пд1,6.

Установлено также, что в чугуне газовой вагранки эвтектиче­ ское зерно на 20—30% мельче эвтектического зерна чугуна, вып­ лавленного на коксе.

Таким образом, увеличение механических свойств чугуна, вып­ лавленного в газовой вагранке, по сравнению с чугуном коксовой

объясняется уменьшением величины графитовых включений, пер­

плавленных в газовой / и коксовой 2 вагранках.

Рис. 41. Влияние углерода и кремния на пределы прочности при изгибе а и при растяжении б.

141

Анализ приведенных данных показывает, что в чугуне, выплав­ ленном на природном газе, имеет место известная закономерность снижения прочностных свойств с увеличением углеродного эквива­ лента, но интенсивность этого снижения меньше в сравнении с чу­ гуном, выплавленным в коксовой вагранке, что особенно заметно при больших значениях углеродного эквивалента.

Влияние приведенной толщины стенки отливки на механические свойства чугуна

ных для определения состава чугуна в зависимости от заданной прочности и приведенной толщины стенки отливки разработана номограмма (рис.43).

Номограмма состоит из двух разделов (полей). Верхнее поле номограммы связывает приведенную толщину стенки отливки, уг­ леродный эквивалент и предел прочности при растяжении.

В рассматриваемом поле номограммы ось абсцисс имеет лога­ рифмическую шкалу приведенных толщин, а ось ординат—логариф­ мическую шкалу значений предела прочности при растяжении.

Наклонные прямые этого поля номограммы построены на ос­ новании экспериментальных данных, в соответствии с которыми были вычислены значения коэффициента однородности при растя­

142

Данная часть номограммы имеет ось абсцисс, общую с верхним полем, а по направленной вниз оси ординат — логарифмическую шкалу значений твердости НВ. Пучок наклонных прямых на ниж­ нем поле номограммы выражает графически зависимость:

На номограмме стрелками показан пример пользования ею.

144

Литейные свойства чугуна, выплавленного в газовой вагранке

Жидкотекучесть чугуна исследовалась с использованием полу­ чившего наибольшее распространение метода, который основан на прекращении течения жидкого чугуна в длинном канале постоян­ ного сечения вследствие охлаждения и кристаллизации металла. Для определения жидкотекучести по этому методу принята специ­ альная трапецеидальная технологическая проба (спираль Кери).

Результаты определения жидкотекучести чугунов, выплавлен­ ных в газовой и коксовой вагранках, приведены в табл. 33.

Т а б л и ц а 33

Жидкотекучесть чугуна из газовой и коксовой вагранок

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что жид­ котекучесть чугуна, выплавленного на природном газе, превышает на 20—25% жидкотекучесть чугуна того же углеродного эквива­ лента, выплавленного в коксовой вагранке.

Это объясняется значительно меньшим содержанием серы, а

и суммарного объема усадочных пустот в конических пробах, за­ литых чугуном, выплавленным в газовой и коксовой вапранках, приведены в табл 34.

эквивалента на 10—15% меньше, чем при заливке таких же проб

чугуном, выплавленным на коксе. В реальных производственных от­ ливках, залитых чугуном из газовой вагранки, металл отливок имел повышенную плотность. Концентрированные усадочные раковины наблюдались в стояках, выпорах и прибылях литниковой системы.

Результаты определения полной свободной линейной усадки чугунов с различными значениями углеродного эквивалента, вып­ лавленных в газовой и коксовой вагранках, также представлены в табл. 34.

Из этих данных видно, что в обоих случаях плавки с увеличе­ нием углеродного эквивалента полная свободная линейная усадка чугуна уменьшается. Свободная линейная усадка чугуна газовой плавки на 2—4% меньше по сравнению с чугуном коксовой плавки,

что, вероятно, объясняется влиянием в основном только химичес­ кого состава чугуна, выплавленного в газовой вагранке, а именно значительным уменьшением содержания серы и несколько меньшим содержанием марганца при практически одинаковых значениях уг­ лерода и кремния. В результате этого ослабевает воздействие мар­

ганца и серы на торможение процессов, графитизации и уменьша­ ется линейная усадка металла.

Содержание газов в чугуне. Результаты определения содер­

жания газов в образцах, вырезанных из стандартных заготовок диаметром 30 мм, залитых чугуном, выплавленным в газовой и коксовой вагранках, приведены в табл. 35. Из анализа данных, при­

веденных в таблице, следует, что общее по средним значениям ко­ личество газов, экстрагированных из чугуна газовой плавки, в 1,44

146

Содержание оксидных включений. Результаты определения состава и количества оксидных неметаллических включений в чугунах одного углеродного эквивалента, выплавленных в газовой и коксовой вагранках, представлены в табл. 36.

Анализ позволяет установить, что в жидком чугуне, выплавлен­ ном в газовой вагранке, общее содержание оксидных включений больше. В затвердевшем чугуне газовой плавки общее количество оксидных включений понижается и становится меньше, чем в чугу­ не коксовой плавки. Основной причиной этого, вероятно, является го, что благодаря большему содержанию закиси железа некоторая часть его успевает путем коалесценции соединиться с другими окислами, образуя крупные легкоплавкие соединения типа

2FeOSi02, чем создаются хорошие условия для их удаления из жидкого металла в шлак в ковше и в процессе разливки чугуна. В противоположность этому в жидкоу *ytync лилсииий плавки обра­ зуются менее крупные и более тусоллавкие комплексные соединения окислов, которые не успевают вчлмыгъ ь шлал и о^гал/гся в металле, нарушая его сплошность, а. следовательно, и прочность.

В пробах, вырезанных из отливок, залитых чугуном из газовой вагранки, существенно изменился количественный состав оксидных включений: уменьшилось содержание закиси железа, а содержа­ ние окиси кремния повысилось. Это можно объяснить тем, что при сравнительно медленном охлаждении металла в форме в нем про­ текают раскислительные процессы, т. е. происходит самораскисле­ ние чугуна.

Некоторые физические и эксплуатационные свойства чугуна, выплавленного в газовой вагранке

Плотность и герметичность чугуна. Из анализа опытных дан­ ных следует, что при практически одинаковых величинах углерод­ ного эквивалента плотность чугуна, полученного в газовой вагран­ ке, на 2,3—5,1% выше плотности чугуна, выплавленного на коксе. Это объясняется меньшим относительным объемом усадочных пор в чугуне газовой плавки. Результаты определения герметичности металла на образцах, изготовленных из стандартных 30-миллимет­ ровых заготовок, приведены в табл. 37.

Анализ данных, представленных в табл. 37, показывает, что герметичность чугуна, выплавленного в газовой вагранке, при всех значениях углеродного эквивалента превышает герметичность чу­ гуна коксовой плавки на 12—35%, причем меньшее значение отно­ сится к чугунам с небольшим углеродным эквивалентом, а боль­ шее — к чугунам с высоким значением углеродного эквивалента.

149