ФЕРРОСИЛИКОМАГНИЙ (модификаторы для высокопрочного чугуна)

Сфероидизирующие модификаторы типа ФСМг специально разработаны компанией "Элкем АС" для того, чтобы обеспечить:

• Повышение однородности структуры отливок.

• Улучшение условий окружающей среды при проведении обработки.

• Увеличение количества шаровидного графита и улучшение его структуры.

• Уменьшение потерь модификатора при транспортировке.

• Экономически выгодное (рентабельное) модифицирование.

Почему необходимо использовать ферросиликомагний?

Практически все высокопрочные литейные чугуны производятся с добавкой небольшой навески магния, который способствует формированию графита требуемой структуры. Магний является химически активным, быстро испаряющимся металлом, чья температура кипения по меньшей мере на 200 'С ниже, чем у расплава чугуна, к тому же магний обладает очень ограниченной растворимостью в чугуне. Таким образом, практически невозможно использовать при модифицировании метал-лический магний без наличия дорогого специализированного оборудования.

Применение магния упрощается, если он вводится в составе недорогого материала, который подходит для литейных чугунов и который, что предпочтительно, образует соединения с магнием, тем самым, уменьшая давление его паров и, как следствие, химическую активность данного элемента. Кремний и высококремнистые сплавы - такие, как ферросилиций 45 %-ный - отвечают всем вышеперечисленным требованиям.

В настоящее время наличие шихтовых материалов с пониженным уровнем содержания серы и эффективных методов десульфурации обеспечивает возможность производить однородные чугуны с низким содержанием серы, уменьшая таким образом количество необходимого для модифицирования магния. Это способствует снижению доли магния в ФСМг, и, как результат, понижению его хими-ческой активности и увеличению усвоения магния. Модификаторы ФСМг, содержащие 4 - 6 % магния, являются в настоящее время наиболее широко используемыми источниками магния при производстве высокопрочного чугуна.

Производство ферросиликомагния компанией "Элкем АСА"

Модификаторы ФСМг компании "Элкем АСА" производятся на заводе BjOlve-fossen, Норвегия, с различным содержанием активных элементов, т.е. Mg 3-10 %, Ca 0,2-4,0 %, РЗМ 0-3,0 % (технические условия соответствуют требованиям заказчика).

Рис. 1. График SPC применяется при производстве ФСМг. Данный график показывает усвоение магния от заливки к заливке, при использовании технологии погружения

Данные модификаторы производятся в соответствии с требованиями сертификата ISO 9001 и под постоянным аналитическим контролем с использованием технологического процесса, разработанного с целью придать модификаторам особые преимущества по сравнению с другими марками ФСМг. Магний добавляется в расплавленный ферросилиций с помощью процесса погружения, обеспечивающего лучшее усвоение магния, чем более простой процесс заливки магния сверху. На рис.1 показан SPC график изменений уровня содержания магния во время десяти обработок с использованием метода погружением. Жидкий расплав постоянно перемешивается с помощью специально разработанной системы весь период времени: с начала процесса погружения до разливки последней партии заготовок из ковша - это делается для того, чтобы гарантировать максимальную однородность заготовок. 

Рис. 2: Фазы в цериевой марке ФС45 с 5 % Mg, 1 % РЗМ и 0,3 % Ca в тонком и толстом слябах. * Ca-Si-Mg является основным соединением данной фазы. Оно существует в различных вариантах, например, CaSiMgFe, CaSiMgAl и т.д., но все они обозначены здесь как Ca-Si-Mg .

Модификатор разливается с помощью механизированного заливочного агрегата, выдающего тонкие плоские заготовки - слябы, которые в течение нескольких секунд охлаждаются водой во избежание риска возникновения ликвации.

Произведенный конечный ма-териал (модификатор ФСМг) является более прочным и твердым, обладает измельченной, тонкой микро-структурой с равномерно распределенными компонентами.

Преимущества использования ФСМг производства компании "Элкем АС"

Дополнительные элементы в модификаторах ФСМг

Церий (РЗМ)

Небольшие количества сурьмы, свинца, висмута или титана могут встречаться в шихтовых материалах, используемых в литейном производстве, и подобные элементы могут препятствовать формированию глобулярного графита при модифицировании магнием. Их вредное влияние может быть нейтрализовано вводом во время модифицирования небольшого количества церия или РЗМ, и на многих литейных производствах применяют данный способ как страховку для предотвращения любого случайного загрязнения. Соответствующее количество РЗМ может быть введено в расплав посредством ФСМг, таким образом, исключая потребность в отдельных добавках различных модификаторов (в случае с компанией "Элкем АС" это, обычно, мишметалл, введенный в ФСМг). Такие марки ФСМг известны как "церийсодержащие ФСМг".

Очевиден тот факт, что ввод редкоземельных элементов в ФСМг способствует увеличению количества включений глобулярного графита после графитизирующего модифицирования. Однако в связи с тем, что в настоящий момент на рынке имеются современные специальные модификаторы, на этот фактор может в значительной степени повлиять выбор модификатора и применяемая технология.

Литейным производствам, использующим в металлозавалке материалы высокой чистоты при изготовлении высокопрочного чугуна, не требуется наличия в модификаторах редкоземельных элементов, поэтому они выиграют как в техническом, так и в экономическом отношении, от использова-ния модификаторов ФСМг компании "Элкем АС" без РЗМ.

Кальций

Наличие небольшого количества кальция в ФСМг способствует уменьшению химической активности магния, тем самым, снижая до минимума выделение дыма и газов, пиротехнические эффекты и улучшая усвоение магния. Также кальций, способствуя процессу образования зародышей кристаллизации графита, частично компенсирует карбид стабилизирующее воздействие магния, способствующее формированию карбидов.

Содержания кальция в количестве 1%, вполне достаточно для этой цели, хотя материалы с высоким содержанием кальция подходят для модифицирования в открытом ковше, где должны предотвратить чрезмерную интенсивность процесса обработки расплава и выплески металла.

При необходимости, компания "Элкем АС" может изготовить модификаторы с содержанием кальция вплоть до 0,2 % для использования их в тех ситуациях, когда образование шлака нежелательно, например, при внутриформенном модифицировании.

Алюминий

Алюминий можно обнаружить в малых количествах в большинстве модификаторах ФСМг, за исключением тех случаев, когда от него специально стремятся избавиться. Этого добиваются с помощью тщательного отбора шихтовых материалов или рафинированием расплава после выплавки.

Наличие алюминия в ФСМг не придает ему никаких особенных преимуществ, к тому же, он может послужить причиной значительного увеличения количества формирующегося шлака. В некоторых случаях, алюминий может способствовать образованию водородных газовых раковин.

Специалисты установили, что возможно наличие в расплаве около 1,5 % алюминия без риска возникновения серьезных проблем с вышеуказанными дефектами.

Тем не менее, компания "Элкем АС" производит модификаторы с содержанием алюминия вплоть до 0,3 % для использования в тех ситуациях, когда это необходимо. Модификаторы с низким со-держанием алюминия особенно ценны, когда модифицированный чугун помещают в канальные печи выдержки, где наличие следов алюминия в чугуне может послужить причиной накапливания шпинели в каналах (т.е. к их зарастанию).

Опубликовано: ИТБ "Литьё Украины", 2005 г.