Раскисление снижает затраты на легирование и улучшает литейную способность чугуна

Раскисление базового чугуна

В металлургии серого чугуна и высокопрочного чугуна раскисление не только дает более чистую чугунную матрицу, но и материал, который становится значительно прочнее. Для серого чугуна прочность чугуна класса 30 почти достигает уровня прочности класса 40 без легирования. В высокопрочном чугуне раскисление базового чугуна обеспечивает прочность на растяжение около 100 000 фунтов на квадратный дюйм без легирования.

Раскислениеэто процесс обработки, при котором из расплавленного металла удаляются свободные атомы кислорода. Из-за раскисления чугун имеет меньше частиц затвердевших оксидов, рассеянных по всей его матрице, что означает, что оно содержит меньше «мест зарождения трещин». Легирование загрязненного базового чугуна с целью повышения его прочности сокращается или устраняется после завершения раскисления. Негативное воздействие взвешенных частиц оксида исключается. Истинная прочность «более чистого» основного чугунного материала проявляется как в сером, так и в высокопрочном чугуне.

Улучшенная прочность, которую раскисление придает основному чугуну, создает значительную экономию для чугунолитейного производства. В одном из применений чугуна на первой плавке с раскислением было сэкономлено более 400 долларов США на плавку. Тонкая настройка состава чугуна при последующих плавках раскисления дала дополнительные 70,00 долларов США на каждую экономию тепла. И эта экономия пришлась на небольшую плавку весом 2500 фунтов.

Многие производители чугуна снижают уровень углерода в базовом чугуне, пытаясь достичь уровня прочности чугуна класса 40. Уровень углерода от 3,10% до 3,15% является обычным явлением. Пониженный уровень углерода позволяет достичь класса прочности 40, но вредит объемному расширению, обеспечиваемому осаждением графита в чугуне во время затвердевания. Более низкие уровни углерода существенно снижают выход отливки, увеличивают требования к подъему и усложняют разливку.

С раскисленным базовым чугуном уровень углерода может быть увеличен до 3,30% C, и в то же время можно полностью или почти полностью исключить легирование. Графитовая часть общего уровня углерода увеличивается в дополнение к увеличению общего уровня углерода в раскисленном чугуне.

Литейные свойства чугуна класса 40 меняются, становясь похожими на легкость литья чугуна класса 30.

Раскисление удаляет свободные атомы кислорода, которые всегда присутствуют в обычном расплавленном чугуне. Этот свободный кислород снижает долю углерода, осаждающегося в виде графита в высокопрочном и сером чугуне, что критически влияет на объемную усадку, происходящую во время затвердевания.

При надлежащем раскислении потребность в чугуне (который способствует образованию графита в сером и высокопрочном чугуне) полностью отпадает. Чугун не имеет никакой цели или никакой ценности или цели для расплавленного серого или высокопрочного чугуна, если этот чугун было раскислен. Литейные заводы, использующие процесс раскисления DeOX Metal Treatment от Mastermelt, исключили передельный чугун, как основной сорт чугуна, так и литейный сорт из серого чугуна, а также низкокремнистый/низкомарганцевый в ковком чугуне без инцидентов или побочных эффектов.

Производители высокопрочного чугуна обычно добавляют в расплав медь для повышения прочности материала на растяжение. Это становится ненужным, когда базоввый чугун подвергается раскислению перед конверсионной обработкой магнием. Прочность раскисленного чугуна повышается почти до 100 000 фунтов на квадратный дюйм после раскисления без добавления меди. Раскисление удаляет взвешенные частицы оксида MgO, которые снижают прочность и удлинение в высокопрочном чугуне.

Термическая обработка отжигом, которую применяют литейные заводы по производству ВЧШГ, чтобы соответствовать уровням спецификации относительно удлинения ферритного ВЧШГ, больше не требуется. Относительное удлинение раскисленного высокопрочного чугуна в состоянии отливки приближается к 20%. И этот высокий уровень удлинения достигается без влияния остаточных уровней хрома или марганца.

Этот последний пункт прямо противоречит вековым теориям высокопрочного чугуна, которые устанавливают ограничения содержания хрома на уровне 0,05%; выше этого уровня начинается образование карбида. В результате раскисления ковкого основного чугуна был получен материал, не содержащий карбидов, с удлинением около 20%, пределом прочности при растяжении около 100 000 фунтов на квадратный дюйм в расплавленном чугуне в вагранке, содержащем 0,30% Cr. Этот беспрецедентный результат впервые наблюдался в испытаниях раскисления Mastermelt и подтверждался дополнительными испытаниями, и в настоящее время он полностью исследуется.

Автор

Ron Beyerstedt (Рон Бейерштедт) — президент Mastermelt LLC, E-mail: ron@mastermelt.com

Справка

Mastermelt — это инновационный процесс, предназначенный для эффективного производства чугуна с существенной годовой экономией средств, а также с многочисленными другими эксплуатационными преимуществами для вашего литейного производства.

Источник: www.foundrymag.com