blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2016-1-43-48blackmet-788Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЦЕНТРОБЕЖНОЛИТЫХ ЧУГУННЫХ ЗАГОТОВОК ОБРАБОТКОЙ РАСПЛАВОВ КАРБОНАТАМИ ЩЗМRESEARCH OF THE POSSIBILITY OF QUALITY IMPROVEMENT OF CENTRIFUGAL CASTING BILLETS MADE FROM CAST-IRON BY PROCESSING OF MELTS BY ALKALINE EARTH METALS CARBONATESПановА. Г.PanovA. G.

д.т.н., доцент кафедры материалов, технологий и качества

Dr. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair of Materials, Technology and Quality

alexey@modificator.ruЦепелевВ. С.TsepelevV. S.

д.т.н., профессор, директор Исследовательского центра физики металлических жидкостей Института материаловедения и металлургии

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Director of the Research Center of Physics of Metallic Liquids of the Institute of Materials and Metallurgy

КонашковВ. В.KonashkovV. V.

к.т.н., старший научный сотрудник

Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher

Набережночелнинский институт (филиал) Казанского (Приволжского) федерального университета (423810, Россия, Республика Татарстан, Набережные Челны, пр. Мира, 68/19)РоссияNaberezhnye Chelny branch of the federal “Kazan (Volga) Federal University” (68/19 Mira ave., Naberezhnye Chelny, Republic of Tatarstan, 423810, Russia)Russian FederationУральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 19)РоссияUral Federal University named after the fi rst President of Russia B.N. Yeltsin (19, Mira str., Ekaterinburg, 620002, Russia)Russian Federation2016030220165914348Copyright © Панов А.Г., Цепелев В.С., Конашков В.В., 20162016Панов А.Г., Цепелев В.С., Конашков В.В.Panov A.G., Tsepelev V.S., Konashkov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/788

Показано, что одной из причин образования дефектов структуры центробежнолитых чугунных заготовок, изготовленных из современных шихтовых материалов, является непредсказуемая микронеоднородность расплавов. Исследована возможность устранения указанной нестабильности с помощью обработки чугунных расплавов рафинирующе-модифицирующими материалами типа БСК на основе карбонатов бария и стронция. Одной из главных проблем является отсутствие четких представлений о строении расплавов чугунов в термо-временных условиях литейного производства. Микронеоднородность при этом обуславливается различными структурными составляющими, унаследованными из шихтовых материалов. Кроме того, на структуру расплава и качество получаемых отливок оказывают влияние особенности операций рафинирования и модифицирования расплавов. Приведены результаты промышленных экспериментов по влиянию различных способов рафинирования и модифицирования на качество получаемых отливок. На основе полученных данных разработан оптимальный способ рафинирования и модифицирования промышленных чугунов.

The authors have shown that the unpredictable micro heterogeneousof cast iron melts is a reason for structural defect of the billets, manufactured by centrifugal casting. The possibility of eliminating of this reason by treatment of BSC-type materials, based on alkaline earth metal carbonates was investigated. One of the main problems is lack of clear ideas of a structure of fusions of cast-iron in thermo-time conditions of foundry production. Microinhomogeneity thus is caused by various structural components inherited from the burdening of mate rials. Besides, features of operations of refinement and modifying of fusions have impact on structure of fusion and quality of produced castings. Results of industrial experiments on influence of various ways of refinement and modifying on quality of produced castings are given. On the basis of the obtained data the optimum way of refinement and modifying of industrial cast iron was developed.

отливкачугунрасплавструктурамодифицированиеоднородностьрафинированиефазовый составтемпературно-временной режимкачество продукцииcastingcast ironmeltstructuremodifyinghomogeneityrefi nementphase structurethermo-time regimeproduct qualityReferencesПанов А.Г. О строении чугунных расплавов // Металлургия машиностроения. 2014. № 5. С. 6 – 12.Panov A.G. The structure of cast iron melts. Metallurgiya mashinostroeniya.2014, no. 5, pp. 6–12. (In Russ.).Давыдов С.В. Влияние термокинетических факторов на структурообразование в графитизированных чугунах: Дисс. ... докт. тех. наук. – Брянск: БГТУ, 2002. – 376 c.Davydov S.V. Vliyanie termokineticheskikh faktorov na strukturoobrazovanie v grafi tizirovannykh chugunakh: diss. ... dokt. tekh. nauk [Infl uence of thermo-kinetic factors on the structure formation in graphitic cast irons: Dr. Tech. Sci. Diss.]. Bryansk: BGTU. 2002, 376 p. (In Russ.).Шешуков О.Ю., Вязникова Е.А., Смирнова В.Г. Влияние структуры модификатора на механические свойства чугуна // Расплавы. 2012. № 3. С. 68 – 72.Sheshukov O.Yu., Vyaznikova E.A., Smirnova V.G. Eff ect of modifier structure on the mechanical properties of cast iron. Rasplavy. 2012, no. 3, pp. 68–72. (In Russ.).Шешуков О.Ю., Вязникова Е.А., В.Г. Смирнова В.Г. О влиянии структуры модификатора на механические свойства чугуна // Тр. XIII Рос. конф. «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов. Взаимосвязь структуры и свойств кристаллического, нанокристаллического и неупорядоченного состояний». – Екатеринбург: Уральский центр академического обслуживания, 2011. Т. 4. С. 90 – 93.Sheshukov O.Yu., Vyaznikova E.A., Smirnova V.G. Effect of the modifi er structure on mechanical properties of cast iron. In: Stroenie i svoistva metallicheskikh i shlakovykh rasplavov. Vzaimosvyaz’ struktury i svoistv kristallicheskogo, nanokristallicheskogo i neuporyadochennogo sostoyanii: Tr. XIII Ros. konf. [Structure and properties of metallic and slag melts. Connection of the structure and properties of crystalline, nanocrystalline and disordered states: Proc. Of the XIII Russian Conf.]. Ekaterinburg: Ural’skii tsentr akademicheskogo obsluzhivaniya, 2011, vol.4, pp. 90–93. (In Russ.).Кульбовский И.К., Поддубный А.Н., Богданов Р.А., Булдин С.В. Влияние химического состава на свойства и структуру высокопрочного чугуна // Заготовительные производства в машиностроении. 2007. № 5. С. 11 – 13.Kul’bovskii I.K., Poddubnyi A.N., Bogdanov R.A., Buldin S.V. Effect of chemical composition on the properties and structure of highstrength cast iron. Zagotovitel’nye proizvodstva v mashinostroenii. 2007, no. 5, pp. 11–13. (In Russ.).Мельников В.П. Влияние переохлаждения расплава при затвердевании на структуру чугуна крупных цилиндровых отливок // Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 1. С. 4 – 6.Mel’nikov V.P. Eff ect of hypothermia during the solidifi cation of the melt on the structure of cast iron of the large cylinder castings. Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2006, no. 1, pp. 4–6. (In Russ.).Сильман Г.И., Камынин В.В., Харитоненко С.А. Влияние кремния на структуру и свойства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом // Металловедение и термическая обработка металлов. 2006. № 6. С. 38 – 41.Sil’man G.I., Kamynin V.V., Kharitonenko S.A. Eff ect of silicon on the structure and properties of high-strength spherulitic iron. Metal Science and Heat Treatment. 2006, vol. 48, no. 5–6, pp. 268–271.Попов П.И., Сизов И.Г. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства чугуна с вермикулярным графитом // Металловедение и термическая обработка металлов. 2006. № 6. С. 41 – 43.Popov P.I., Sizov I.G. Eff ect of alloying elements on the structure and properties of iron with vermicular graphite. Metal Science and Heat Treatment. 2006, vol. 48, no. 5–6, pp. 272–275.Рожкова Е.В., Орехова А.И., Белов В.Д., Базлова Т.А. Управление первичной структурой хромистого чугуна // Черные металлы. 2010. № 1. С. 9 – 12.Rozhkova E.V., Orekhova A.I., Belov V.D., Bazlova T.A. Control of the primary structure of chromium cast iron. Chernye metally. 2010, no. 1, pp. 9–12. (In Russ.).Афонаскин А.В. Исследование влияния комплексного модифицирования чугуна на структуру, механические свойства и обрабатываемость кокильных отливок после графитизирующего отжига // Литейщик России. 2010. № 3. С. 42 – 44.Afonaskin A.V. The investigation of the eff ect of complex modification on cast iron structure, mechanical properties and machinabi lity of die castings after graphitizing annealing. Liteishchik Rossii. 2010, no. 3, pp. 42–44. (In Russ.).Сильман Г.И., Камынин В.В., Гончаров В.В. Влияние меди на структуру и свойства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом // Заготовительные производства в машиностроении. 2010. № 6. С. 43 – 48.Sil’man G.I., Kamynin V.V., Goncharov V.V. Eff ect of copper on the structure and properties of high-strength cast iron with nodular graphite. Zagotovitel’nye proizvodstva v mashinostroenii. 2010, no. 6, pp. 43–48. (In Russ.).Хайманн Р.Б., Евсюков С.Е. Аллотропия углерода // Природа. 2003. № 8. С. 66.Khaimann R.B., Evsyukov S.E. Carbon allotropes. Priroda. 2003, no. 8, p. 66. (In Russ.).Григорович В.К. Новые данные о диаграмме железо–углерод и влиянии легирующих элементов на графито- и карбидообразование в чугунах // Литейные свойства сплавов: Сб. тр. – Киев: Наукова думка, 1968. Ч 1. С. 78–80.Grigorovich V.K. New data on the iron-carbon diagram and the influence of alloying elements on the formation of carbide and graphite in cast iron. In: Liteinye svoistva splavov: sb. tr. [Casting properties of alloys: Coll. of sci. papers]. Kiev. Naukova dumka. 1968. Part. 1, pp. 78–80. (In Russ.).Панов А.Г., Бейлис Л.М., Аникеев В.В., Никитин В.И. Стабильное модифицирование высокопрочных чугунов. Метод, модификаторы, технологии // LAP LAMBERT Academic Publishing. – Saarbrucken, Deutschland, 2013. – 342 с.Panov A.G., Beilis L.M., Anikeev V.V., Nikitin V.I. Stabil'noe modifi tsirovanie vysokoprochnykh chugunov. Metod, modifi katory, tekhnologii [Stable modifying of high-strength cast iron. Method, modifi ers, technologies]. LAP LAMBERT Academic Publishing. Saarbrucken, Deutschland, 2013. 342 p. (In Russ.).Панов А.Г. Управление кристаллизацией чугуна ваграночной плавки при изготовлении отливок изложниц // Литейщик России. 2011. № 6. С. 25 – 27.Panov A.G. Control of crystallization of iron of cupola melting at manufacture of casting molds. Liteishchik Rossii. 2011, no. 6, pp. 25–27. (In Russ.).Панов А.Г. Гуртовой Д.А. Практика обработки карбонатами ЩЗМ расплавов дуговой плавки при изготовлении отливок из высокопрочного чугуна // Литейщик России. 2012. № 8. С. 25 – 27.Panov A.G. Gurtovoi D.A. The practice of treatment of arc melting melts by alkali earth metal carbonates at manufacture of castings of high-strength cast iron. Liteishchik Rossii. 2012, no. 8, pp. 25–27. (In Russ.).Кулахметов А.Н., Кузнецов А.А., Иванов С.В. и др. Опыт применения рафинирующе-модифицирующих материалов БСК-2-УС и Р20 в условиях чугунолитейного производства ОАО «АВТОВАЗ» // Литейщик России. 2014. № 11. С. 41– 44.Kulakhmetov A.N., Kuznetsov A.A., Ivanov S.V. etc. Experience of refi ning-modifying materials BSK-2 and CS-P20 at cast-iron production of OJSC “AVTOVAZ”. Liteishchik Rossii. 2014, no. 11, pp. 41–44. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.