Р.Г. Усманов
М.Н. Канафин
ООО "НПП "Технология", г. Челябинск
Идея производства чугунных изложниц из высокопрочного чугуна с вермикулярной формой графита (ЧВГ) не нова. Этот чугун по своим свойствам удачно сочетает в себе положительные качества ЧШГ и СЧ и является наиболее предпочтительным материалом для изготовления отливок работающих в условиях постоянных теплосмен и требующих высоких прочностных характеристик. ЧВГ также как и ЧШГ характеризуется меньшими величинами роста и соответственно более высокой жаростойкостью по сравнению с СЧ. Вермикулярная форма графита в меньшей степени, чем пластинчатый графит в сером чугуне, ослабляет рабочее сечение металлической основы и не оказывает на неБ сильного надрезывающего действия, благодаря чему вокруг включений графита в меньшей степени создаются концентрации напряжений, что снижает трещинообразование на ранних стадиях. В тоже время по своим литейным свойствам и теплофизическим характеристикам ЧВГ приближаются к СЧ.
Хотя преимущества применения ЧВГ для изготовления изложниц очевидны, в настоящее время основной объем изложниц производится из СЧ или ЧШГ. Причиной такого положения явилось отсутствие в России до недавнего времени специальных модификаторов, обеспечивающих гарантированное получение ЧВГ в условиях реального производства.
В 2001 году, для изготовления чугунных изложниц из ЧВГ на ОАО "Чусовской металлургический завод", Смоленским отделением "Российской ассоциации литейщиков" совместно с ООО "НПП "Технология" был разработан комплексный модификатор VermiloyR. При разработке модификатора учитывались особенности производства изложниц на ОАО "ЧМЗ":
- модификатор должен обладать низкой температурой плавления;
- модифицирующий эффект должен сохраняться в течение 30 минут;
- процесс модифицирования должен проходить с минимальным пироэффектом и дымовыделением.
Модификатор был изготовлен ООО "НПП "Технология", г. Челябинск.
В период с 19.11.01 по 12.12.01 модификатор был испытан в условиях отраслевой научно-исследовательской лаборатории "Прогрессивные технологические процессы плавки высокопрочного чугуна" (НИЛлит) Белорусской государственной политехнической академии (БГПА, г.Минск). Испытания проводились с учетом особенностей производства изложниц в литейном цехе ОАО "ЧМЗ". Температура чугуна перед модифицированием составляла 1260-1320-аС (на желобе вагранки). Химический состав исходного чугуна был следующим: углерод - 3,4-3,6% кремний - 1,75-2,0% марганец - 0,5-0,65% хром - до 0,1% титан - до 0,1% сера-0,02-0,03%.
Результаты испытаний показали, что VermiloyR позволяет при низких температурах (1260-1320-аС) модифицирования получать вермикулярную форму графита в чугуне при расходе модификатора 1,0-1,4% к массе обрабатываемого металла.
В период с 22.05.2002 по 04.06.2002 на ОАО "ЧМЗ" была изготовлена опытно-промышленная партия отливок "Изложница" в количестве 210 штук. В составе основных шихтовых материалов использовались:
- бой изложниц-50%;
- литейный привозной чугун.- 50%.
При отсутствии литейного привозного чугуна 2 плавки (39 изложниц) отливались из шихты:
- бой изложниц-50%
- легированный полупродукт. -50%
Изложницы были взяты в работу с 10 по 26 сентября 2002г., т.е. период естественного старения составил 3 месяца. Партия находилась в эксплуатации до 05.01.2003 (дата отбраковки последней изложницы), изложницы отбракованы по следующим дефектам:
- раковина - 29шт., в среднем прошли по 127 наливов, что соответствует 10,4кг/т,
- трещина по грани - 126шт., в среднем - по 65 наливов - 20,4 кг/т;
- трещина по углу - 48 шт., в среднем - по 73 налива - 18,2 кг/т;
- загнута цапфа - Зшт., в среднем - по 68 налнвов - 1 9,5кг/т;
- неиндентифицировано - 4шт.
Средний расход по опытной партии изложниц составил 16,8 кг/т., что ниже среднегодового расхода изложниц за 2002г почти на 50%(8,72кг/т).
С декабря 2002 года началось серийное производство отливок "Изложница" из ЧВГ. Изготовление, сборка форм для отливок "Изложница" проводится по существующим технологическим инструкциям.
В качестве основных шихтовых материалов используются: - бой изложниц - 50% -полупродукт углеродистый - 50%
Модифицирование проводится в соответствии с технологической инструкцией ТИ 1 15-Л-34-2002 "Получение чугуна с вермикулярным графитом".
Технологический процесс производства изложниц из ЧВГ устойчив. Литейный брак находится на уровне среднемесячного брака литья изложниц из серого чугуна и составляет -3%.
Металлографические исследования образцов, высверленных из тела изложниц, показывают стабильное, равномерное формирование вермикулярного графита в ферритной металлической матрице (80. ..85% феррита и 15. ..20% перлита) по ГОСТ 3443-87.
Предел прочности при растяжении ( σ в находится в пределах 350-400 МПа (механические свойства определялись по ГОСТ 7293-85).
По результатам эксплуатации опытно-промышленной партии изложниц из чугуна с вермикулярным графитом (206шт) был проведен укрупненный расчет эффективности применения изложниц из ЧВГ в условиях ОАО "ЧМЗ". При стоимости модификатора 46500 рублей за тонну (цена на май 2002 года) экономический эффект составил свыше 1,5 млн. рублей.
________________________________________________________________________
В статье использованы материалы, предоставленные ОАО "Чусовской металлургический завод".
