Модификатор SUPERSEED® 75 INOCULANT

• Обеспечивает максимальное устранение отбела в отливках.

• Значительно снижает тенденцию к усадочным дефектам по сравнению с другими модификаторами.

• Низкое содержание модифицирующих элементов снижает объём образующегося шлака.

• Очень низкое содержание алюминия минимизирует риск возникновения водородной пористости.

• Экономически более эффективен, так как при его использовании величина навески меньше по сравнению со стандартными марками ферросилиция.

Модификатор Superseed^® 75 - специально разработанная марка ферросилиция - получил известность во всем мире как самый эффективный модификатор для устранения эвтектических карбидов или отбела в сером чугуне. Подобное воздействие модификатора достигается благодаря наличию в его составе небольшого количества стронция. В отличие от большинства других модификаторов на основе ферросилиция, он не нуждается в наличии кальция и алюминия, чтобы полностью проявить свой эффект. Алюминий и, особенно, кальций значительно снижают эффективность модифицирования материалами семейства Superseed^® и поэтому их содержание должно контролироваться на очень низком уровне в процессе производства.

Модификаторы семейства Superseed® производятся в Норвегии на заводе компании "Elkem AS", сертифицированным в соответствии с ISO 9001, ISO 14001, и QS 9000. Модификатор Superseed® 50 также выпускается на заводе компании "Elkem AS" в г. Чикутими, Канада.

Модификатор Superseed^® 75 производится в соответствии с техническими условиями следующего химического состава: 

История создания модификатора SUPERSEED^® 75 INOCULANT

Модификатор Superseed® 75 является классическим примером результата фундаментальных исследований. Он разработан с учетом многолетнего опыта исследований в области производства отливок из серого чугуна и в настоящий момент является наиболее популярным модификатором в мире.

Уникальная работа, выполненная Британской исследовательской ассоциацией чугунного литья (BCIRA), показала, что наличие небольшого количества стронция в ферросилиции высокой чистоты образует модификатор, являющийся гораздо более эффективным средством для устранения отбела в чугунных отливках, чем другие модификаторы. Также было доказано, что наличие кальция и, в меньшей степени, алюминия, значительно снижают эффективность модифицирования при нали-чии стронция в сплаве.

Рис. 1 показывает более эффективное устранение отбела на пластинах толщиной 3 мм, полученное при модифицировании ферросилицием с добавкой стронция по сравнению с обычным литейным ферросилицием 75 % (навеска 0.25 %).

Рис. 1. Более эффективное снижение отбела при использовании ферросилиция с добавкой стронция по сравнению с обычным литейным ферросилицием 75 %.	Рис. 2. Устранение отбела при использовании различных модификаторов в сером чугуне с 3,3% С; 2,0% Si; 0,08% S.

Большое количество исследований, проведенных другими независимыми лабораториями и литейными компаниями в мире, подтвердили полученные результаты при всех стандартных навесках модификатора. Сплав ферросилиция со стронцием, впоследствии ставший известным как модификатор Superseed^® 75, оказался более эффективным, чем другие модификаторы, в устранении отбела в тонких сечениях, углах и кромках отливок, помогая избегать таким образом поломки дорогостоящего оборудования в процессе высокоскоростной механической обработки.

Позднее, контроль за отбелом в образцах, взятых из почти 150 ковшей с серым чугуном, произведенный в научно-исследовательской лаборатории Elkem Research и в лабораториях США, показал, что модификатор Superseed® 75 оказался более эффективным в устранении отбела, чем стандартный литейный 75 % ферросилиций или патентованный Ва/Са содержащий модификатор при любых навесках. При больших навесках модификатора Superseed^® 75 отбел можно снизить до очень низкого уровня - гораздо более низкого, чем это было возможно с другими модификаторами. Данный пример проиллюстрирован рис. 2.

Испытания так же показали, что при замене литейного 75 % ферросилиция на модификатор Superseed^® 75 для достижения одинакового уровня устранения отбела модификатора Superseed^® 75 требуется примерно вполовину меньше, компенсируя тем самым дополнительную стоимость данного модификатора.

Уникальные свойства модификатора SUPERSEED^® 75 INOCULANT

Модификатор Superseed^® 75 отличается от других модификаторов на основе ферросилиция тем, что для достижения максимального модифицирующего эффекта требуется присутствие в нем небольшого количества только одного модифицирующего элемента. Такое пониженное содержание модифицирующего элемента в Superseed® 75 придает ему несколько ценных свойств, некоторые из которых уникальны.

Низкое шлакообразование и хорошая растворимость.

При вводе модификатора в жидкий чугун образуется небольшое количество шлака, большая часть которого возникает из-за окисления модифицирующих элементов в модификаторе. Пониженное содержание модифицирующих элементов в модификаторе Superseed^® 75 уменьшает количество образующегося шлака, устраняя зарастание ковшей и уменьшая риск появления дополнительных дефектов в отливках. В то же время, практически полное отсутствие шлака позволяет этому модификатору легко растворяться при относительно низких температурах (ниже 1300°С).

Снижение риска образования газовых раковин.

Водородная пористость может возникать при наличии алюминия в чугуне. При наличии алюминия даже на уровне 0.004 % вероятность появление газовых раковин в отливках, склонных к появлению такого рода дефектов, весьма высока. В большинстве модификаторов на основе ферросилиция содержится достаточное количество алюминия, для увеличения его общего содержания в расплаве почти в два раза при обычных навесках для ковшевого модифицирования. Низкое содержание алюминия в модификаторах семейства Superseed® и его низкий расход минимизируют риск образования водородной пористости при исключении возможности попадания алюминия из других источников.

Меньше количество эвтектических ячеек при одинаковом уровне устранения отбела.

Отбел - естественная реакция расплава, содержащего недостаточное количество центров кристаллизации графита, для его защиты от переохлаждения в процессе кристаллизации при температурах ниже "метастабильной" ("цементитной") эвтектической температуры.

Рис. 3. Полированные сечения образцов клина толщиной 5 мм, показывающие, что при данном снижении отбела применение Superseed® 75 уменьшает количество формирующихся эвтектических ячеек.	Рис. 4. Сечение образцов на предмет усадки, модифицированных различными модификаторами при равной величине отбела.

Модификаторы устраняют отбел, обеспечивая образование достаточного количества центров кристаллизации, тем самым, защищая чугун от сильного переохлаждения. Большинство модификаторов содержат алюминий и один или несколько других элементов, способствующих увеличению количества центров кристаллизации графита. Однако наличие алюминия в чугуне может привести к обратным результатам: чугун будет поглощать водород, который является элементом, в значительной степени способствующим переохлаждению и образованию отбела. Большинство модификаторов имеют цель формирования большего количества зародышей (или эвтектических ячеек) с целью противодействия этой дополнительной тенденции к переохлаждению.

Так как модификатор Superseed^® 75 практически не содержит алюминия, он не вызывает насыщение расплава водородом, и поэтому для достижения одинаковой степени переохлаждения и подавления отбела необходимо меньшее количество зародышей, трансформирующихся в эвтектические ячейки. Данный факт проиллюстрирован на рис. 3.

Это придает модификатору Superseed^® 75 два уникальных преимущества:

I. Уменьшение склонности чугуна к усадке.

Чугуны с большим количеством эвтектических ячеек, образовавшихся в результате модифицирования, обладают заметной склонностью к образованию усадочной пористости. Так как чугуны, обработанные модификатором Superseed® 75, имеют меньшее количество эвтектических ячеек при равной величине отбела, склонность к образованию усадки снижается соответственно. Это проиллюстрировано на рис. 4: два образца отливок, промодифицированных с использованием Superseed^® 75 и обычным ферросилицием, таким образом, что величина отбела отливок одинакова.

II. Увеличение времени модифицирующего эффекта.

Увеличение количества эвтектических ячеек посредством модифицирования считается перенасыщенным состоянием, быстро исчезающим со временем. Модификаторы, дающие очень большое количество эвтектических ячеек, будут терять модифицирующий эффект намного быстрее, поэтому необходимо разливать металл практически сразу после модифицирования для того, чтобы получить максимальный эффект. Так как модификатор Superseed® 75 способствует формированию меньшего количества эвтектических ячеек при одинаковой степени контроля за отбелом, старение модифицирующего эффекта замедляется, и свойства чугуна остаются постоянными в течение большего периода времени. Это проиллюстрировано на рис. 5.

Рис. 5. Характеристики старения модифицирующего эффекта Superseed® 75 и стандартного литейного 75 % ферросилиция (CHILL - отбел, CELLS - количество эвтектических ячеек).

Ограничения по применению модификатора SUPERSEED^® 75

Модификаторы Superseed^® 75 и Superseed® 50 очень эффективны в серых чугунах с содержанием серы порядка 0.05 % и выше. Если содержание серы ниже приведенного значения, то применение других модификаторов компании "Elkem ASA" может дать больший эффект.

Модификатор Superseed^® 75 также эффективен при производстве ферритных высокопрочных чугунов, не содержащих церия. Многие литейные компании убедились в том, что применение модификатора Superseed^® 75 дает хорошие результаты и для чугуна, содержащего церий, но в некоторых случаях указанный элемент может уменьшать эффективность этого модификатора. В подобных случаях рекомендуется использовать альтернативный модификатор из ассортимента компании "Elkem AS".

Модификатор SUPERSEED^® 75 INOCULANT в высокопрочном чугуне

Модификатор Superseed^® 75 является особенно эффективным для модифицирования ферритного ВЧ высокой чистоты, не требующего добавок церия для получения удовлетворительной степени сфероидизации графита. В тонких сечениях устраняются эвтектические карбиды, а образовавшееся большое количество глобулярного графита способствует формированию полностью ферритной структуры отливки непосредственно после заливки, уменьшая, тем самым, необходимость проведения термообработки отливок.

Модификатор Superseed^® 75 может также использоваться для ВЧ, требующего небольших добавок церия, хотя есть основания предполагать, что избыточный церий может уменьшить эффективность данного модификатора.

Расход модификатора SUPERSEED^® 75 INOCULANT

По требованию заказчика компания "Elkem ASA" поставляет различные фракции модификатора Superseed® 75 для модифицирования в ковше и в струе (MSI) с предоставлением сертифицированных анализов рассевов.

Многие литейные компании убедились в том, что при ковшевом модифицировании расход модификатора Superseed^® 75 составляет то 50 до 70 % расхода обычных модификаторов для достижения требуемого контроля за отбелом. Модификатор желательно добавлять на струю во время наполнения ковша и, предпочтительно, чтобы этот ковш был заливочным. Не рекомендуется засыпать модификатор Superseed® 75 на дно ковша перед началом его заполнения.

Что касается модифицирования в струе (MSI), то сильное модифицирующее воздействие и очень малая склонность к образованию шлаков при проведении обработки модификатором Superseed^® 75 идеально подходят данному способу модифицирования, который все чаще используют крупные литейные компании. Расход вводимого материала составляет 0.1 % и даже менее для серого чугуна и около 0.15 % для высокопрочного чугуна.

Это способствует значительному увеличению содержания кремния в базовом чугуне, а также лучшему использованию металлического лома и уменьшению износа футеровки тигельных индукционных печей.

ПРИМЕРЫ ИЗ ПРАКТИКИ

Пример из практики 1.

В литейном цехе российской компании (1) металлургический брак на отливках типа "кольцо поршневое маслосъемное" составлял 2,23 %. При переходе с отечественных модификаторов на Su-perseed^® 75 металлургический брак снизился до 1,75 %. Годовая выплавка по данным отливкам со-ставляет порядка 1 600 тонн по жидкому.

При применении отечественных модификаторов использовалось три марки модификаторов с общей величиной навески 1.2 кг (на ковш), а при использовании модификатора Superseed^® 75 потребность в использовании каких-либо других модификаторах отпала. При этом навеска составила 0,33 кг (при использовании ковшей одинаковой емкости).

Ежегодная экономия только за счет снижения стоимости процесса модифицирования (за счет меньшей навески модификатора) составила порядка 330 тыс. руб. Ежегодная экономия от снижения металлургического брака составила еще порядка 200 тыс. руб. Общий годовой экономический эффект только за счёт снижения себестоимости данной отливки оценивается в 530 тыс. руб.

Пример из практики 2.

На литейном производстве российской компании (2) производится корпусная отливка из СЧ сложной фомы. Перепад по сечениям составляет от 7 мм до 30 мм. Основные дефекты данной отливки - газоусадочная пористость и, связанная с ней, негерметичность отливки.

Средний брак по усадочным дефектам составлял 13 % при годовой выплавке в объеме 8 тыс. тонн по жидкому. При переходе с отечественного ФС65Ба1 на Superseed® 75 брак по усадке снизился до 3 % (общее снижение брака по усадке составило 10 %).

При естественном росте затрат на модифицирование (стоимость модификатора Superseed^® 75 выше стоимости ФС65Ба1) годовой экономический эффект только за счёт снижения себестоимости литья оценивается порядка 7,5 млн. Евро.

* Модификатор Superseed® 75 является торговой маркой, принадлежащей компании "Elkem AS".

Опубликовано: ИТБ "Литьё Украины", №11 (39) 2003 г.