Технические науки

Металлургия

Жигуц Ю.Ю., Крайняй І.І., Попович Ф.О.

Ужгородський національний університет, Україна

 

ВИКОРИСТАННЯ ТЕРМІТНИХ ЕКЗОТЕРМІЧНИХ СУМІШЕЙ ДЛЯ СИНТЕЗУ ЧАВУНІВ ТИПУ СПХН ТА СШХН

 

Вступ. Для живлення виливків за допомогою термітних ливарних додатків використовують різні екзотермічні суміші [1]. Але ці суміші не можуть використовуватися для живлення рідким металом виливків з високолегованих чавунів, у тому числі прокатних, типу СПХН і СШХН. Для цього використовують легування чавуну екзотермічною сумішшю, наприклад хромом у ковші [2].

Мета дослідження полягала у встановленні властивостей легованих чавунів отриманих металотермією і у наступному застосування термітного сплаву для одержанні прокатних валків із використанням технології термітних ливарних додатків. Поставлене завдання досягалося за рахунок використання екзотермічної суміші для живлення виливків з легованих чавунів на основі залізоалюмінієвого терміту.

Методика проведення експерименту і використані матеріали. Для визначення маси металевого зливка і виходу металу з шихти на першому етапі дослідження були проведені мікроплавки при масі шихти 250–300 г у металевому тиглі діаметром 80 мм із різним процентним співвідношенням компонентів у суміші. Ініціювання процесу горіння проводилося спеціальним титановим запалом виготовленим з порошку титанового хімічного ПХ-2 ТУ 48-10-78-83. Заготовки для шліфів виготовлялися з головок взірців, вилитих для механічних випробовувань. У даній роботі використовувалася класична термітна реакція заснована на окислені алюмінію і відновленні заліза. Отримання необхідного складу чавуну проводилося введенням у шихту домішок вуглецю, легуючих елементів і флюсів. Порошкова шихта просушувалася, перемішувалася і ущільнювалася і після цього розміщувалася у металотермічному тиглі.

При виконанні роботи були використані матеріали: сажа ацетиленова (технічний вуглець ТУ 14-7-24-80), порошок алюмінієвий ПА-3–ПА-4 ГОСТ6058-73, просіяне мливо алюмінієвої стружки та ін.

Експериментальні дослідження. Для моделювання процесів, що проходять при живленні крупних виливків було проведено плавки на моделях напіввалків масою 40 і 50 кг, діаметром 120 мм, висотою 600 мм з сірого чавуну. Пакет з екзотермічною сумішшю – масою від 0,3 до 5 кг, за розрахунковими даними [3-5], розміщувався на поверхню розплаву. Крім експериментальних виливків, було виготовлено контрольний виливок, який мав розширену усадкову раковину глибиною 120 мм, а під нею знаходилася пориста зона глибиною 60 мм. Для отримання термітного чавуну застосовувався спеціальний розрахований склад металотермічної шихти (табл. 1).

Таблиця 1

Розрахункові параметри металотермічної шихти

№ п/п

Шихта

Виконання валків

Склад терміту, %

Вміст домішок, в % від маси терміту2

Залізна окалина1

Алюмінієвий порошок ПА-2

Вуглець

(ГЛ-1)

Феросиліцій (ФС75)

Феромарганець (ФМн75)

Ферохром (ФХ010)

Нікель (Н-4)

Лігатура (ЖКМК1)

Плавиковий шпат

1

Склад 1

СПХН

74

26

2,9

1,2

0,8

0,65

0,57

–

1,5

2

Склад 2

СШХН

74

26

2,5

1,3

0,8

0,49

0,42

2,0

1,5

3

Склад 3

СШХН

74

26

2,5

0,79

0,8

0,49

0,42

3,0

1,5

4

Склад 4

СШХН

74

26

2,5

0,25

0,8

0,49

0,42

4,0

1,5

5

Склад 5

СШХН

74

26

2,5

–

0,8

0,49

0,42

5,0

1,5

 

За аналогічною схемою проведено експериментальні плавлення для високоміцних чавунів марок СШХН-42 (розраховано хімічний склад аналогічний чавуну марки СПХН-42, але із додатково введеним Mg – 0,1%). У склад екзотермічної шихти входили: вуглець 5,6–5,7%, модифікатор ЖКМК 1-10-12 (з Mg – 5,3%).

Наступна механічна обробка валків засвідчила відсутність усадкових дефектів (пор, раковин) і незначне відхилення за хімічним складом матеріалу моделі.

В результаті проведених експериментальних робіт встановлено, що для використання у термітних додатках прокатних валків виконання СПХН може бути рекомендована металотермічна шихта складу 1, а для валків виконання СШХН – шихти складів 4 та 5 (табл. 1), про це свідчать і результати механічних випробувань отриманих чавунів (табл. 2).

Таблиця 2

Твердість робочої поверхні прокатних валків

Марка чавуну

Форма графіту

Твердість, НВ

Границя міцності на розтяг, МПа

СШХН-50

пластинчастий

227−238

312−357

СШХН-45

пластинчастий

235−241

363−389

СШХН-42

глобулярний

217−225

476−489

 

Висновки. Проведені теоретичні і експериментальні роботи дозволяють зробити наступні висновки: 1) на основі розрахункової методики встановлено кількісний склад металотермічної шихти для синтезу термітних легованих чавунів, 2) теоретично й експериментально показана принципова можливість термітного виплавляння легованих чавунів, 3) досліджено деякі властивості і мікроструктура синтезованих чавунів.

Література:

1. Фасонное литье из термитной стали/Золковер М.З., Гридунов А.С., Быльницкий-Бируля С.О. и др. М.: Дориздат, 1950. − 48с.

2. Rosina A., Pelhan K. Az exoterm anyagok egesi folymatai//Bányászati es Kohászati Lapok, Öntode. Budapest. 1982. − V.33, N12. − P. 275−280.

3. Жигуц Ю. Методика розрахунку металотермічної шихти для живлення чавунних виливків// Машинознавство. − Львів. − 2004. − №9. − С. 43−46.

4. Патент №2001106677. Екзотермічна суміш для термітних ливарних додатків/ Жигуц Ю.Ю., Скиба Ю.Ю. Бюл. №11. 2002.

5. Скиба Ю.Ю., Жигуц Ю.Ю. Технологія синтезу термітних високоміцних чавунів//Вісник СумДУ. − Суми. − 2002. − №2. С. 98−102.