Вплив комплексних модифікаторів на структуру чавунів з різним вмістом сірки
The results of research and refinement of the technology of application of complex modifiers in rolling mill production are given. This study was preceded by a study of the features of the modifying effect of individual rare earth metals on the parameters of crystallization and structure formation o...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори та афіліації: |
|
| Ключові слова: | keywords |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/14 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1871465383834157056 |
|---|---|
| author | Іванова, Людмила Колотило, Євген Хитько, О. Ю. Терехін, В. О. |
| author_facet | Іванова, Людмила Колотило, Євген Хитько, О. Ю. Терехін, В. О. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Людмила Іванова",
"institution": "Український державний університет науки та технологій"
},
{
"author": "Євген Колотило",
"institution": "Український державний університет науки та технологій"
},
{
"author": "О. Ю. Хитько",
"institution": "Український державний університет науки та технологій"
},
{
"author": "В. О. Терехін",
"institution": "Український державний університет науки та технологій"
}
] |
| author_sort | Іванова, Людмила |
| baseUrl_str | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T12:09:42Z |
| description | The results of research and refinement of the technology of application of complex modifiers in rolling mill production are given. This study was preceded by a study of the features of the modifying effect of individual rare earth metals on the parameters of crystallization and structure formation of cast iron at different cooling rates that occur in the real roll form. It was found that the minimum required amount of modifier to achieve the maximum level of temperature reduction of the beginning of eutectic crystallization depended on the cooling rate. Increasing the cooling rate led to a shift of this amount of modifier towards lower concentrations.
The study was performed in the laboratory on cast iron with different sulfur content (0.031 and 0.092 %). After melting and heating cast iron in a silite furnace, the calculated amount of complex modifier and ferrosilicon was introduced into the melt. The oven was turned off and the sample was cooled with the oven (Vcool. = 10 °C/min). Thus, the chemical composition of cast iron before modification was constant. As the value of the additive of the complex modifier decreased, the amount of silicon added decreased, and therefore together with cast iron the calculated amount of ferrosilicon was loaded in the quartz crucible, so that the amount of silicon in cast iron was constant. After cooling, the samples were cut and the structure and shape of graphite inclusions were examined at half radius. For modification, two different complex modifiers based on rare earth metals were used, which were obtained by the aluminothermic method. The range of concentrations of modifiers 1.75–3.0 wt% was investigated. The results of quantitative and metallographic analyzes showed that complex modifiers based on rare earth metals can provide high-strength cast iron with spherical graphite when used to modify melts with high sulfur content. The interval of residual contents (additive values) was established, which ensured the production of cast iron with spherical and compact forms of graphite inclusions. When modifying high-sulfur roll iron, complex modifiers did not provide spherical cast iron with graphite inclusions. To enhance the spheroidizing effect of the modifier, magnesium must be added to its composition. The intervals of contents of rare earth metals at modification by complex modifiers which provided reception of high-strength cast iron with spherical form of graphite inclusions are established. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:49:49Z |
| format | Article |
| fulltext |
30 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 30, 2022. № 2 (329)
дя – з сірого чавуну з кулястим або вермикулярним
графітом [1–3]. При розробці оптимальних складів
комплексних модифікаторів (КМ) необхідно врахо-
вувати особливості впливу елементів, що входять
до їх складу, у тому числі рідкісноземельних металів
(РЗМ) на процеси кристалізації і структуроутворення.
Вирішення цих питань окрім теоретичного інтересу є
важливим з практичної точки зору, оскільки приведе
П
остановка і аналіз проблеми. Перспективним
способом істотного поліпшення властивостей
литих виробів є модифікування розплавів. Вибір
модифікатора і методу модифікування залежить
від поставленого завдання і умов виробництва. Сто-
совно умов вальцеливарного виробництва завдання
ускладнюється тим, що необхідно отримувати робо-
чий шар з білого або половинчастого чавуну, а осер-
ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 30, 2022, № 2 (329), 30-34
https://doi.org/10.15407/steelcast2019.10.064
УДК 621.74.002.6:669.131.7
Л.Х. Іванова, д-р техн. наук, проф., проф. каф., e-mail: ivanovalitvo@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-5997-610X
Є.В. Колотило, канд. техн. наук, доц., e-mail: evgenlitvo@gmail.com, https://orcid.org/0000-0001-6964-6801
О.Ю. Хитько, канд. техн. наук, доц., доц. каф., e-mail: hitko@gmail.com
В.О. Терехін, зав. лаб., e-mail: terehin@gmail.com
Український державний університет науки і технологій (Дніпро, Україна)
Вплив комплексних модифікаторів на структуру чавунів з
різним вмістом сірки
Наведено результати дослідження і уточнення технології застосування комплексних модифікаторів у вальцели-
варному виробництві. Цим дослідженням передувало вивчення особливостей модифікуючого впливу окремих
рідкісноземельних металів на параметри кристалізації і структуроутворення валкових чавунів при різних швидко-
стях охолодження, що мають місце у реальній валковій формі. Встановлено, що мінімальна необхідна кількість
модифікатора, що дозволяла досягти максимального зниження температури початку евтектичної кристалізації,
залежала від швидкості охолодження. Підвищення швидкості охолодження призводило до зміщення цієї кількості
модифікатора у бік менших концентрацій.
Дослідження проводили у лабораторних умовах на чавунах з різним вмістом сірки (0,031 та 0,092 %). Після роз-
плавлення і нагрівання чавуну в силітовій печі в розплав вводили розрахункову кількість комплексного модифіка-
тора і феросиліцію. Піч вимикали і проводили охолодження зразка з піччю (V
охол
= 10 °С/хв). Таким чином, хімічний
склад чавуну до модифікування був постійним. Зі зменшенням величини присадки комплексного модифікато-
ра кількість кремнію, що додавалася, зменшувалася, і тому разом з чавуном в кварцовий тигель завантажували
розрахункову кількість феросиліцію з таким розрахунком, щоб кількість кремнію в чавуні була постійною. Після
охолодження зразки розрізали і на половині радіуса досліджували структуру і форму графітних включень. Для
модифікування застосовували два різних комплексних модифікатори на основі рідкісноземельних металів, які
одержували алюмотермічним методом. Дослідили діапазон концентрацій модифікаторів 1,75–3,0 %мас. Ре-
зультати проведених кількісного і металографічного аналізів показали, що комплексні модифікатори на основі
рідкісноземельних металів можуть забезпечити одержання високоміцного чавуну з кулястим графітом при ви-
користанні для модифікування розплавів з підвищеним вмістом сірки. Встановлено інтервал залишкових вмістів
(величин присадок), які забезпечували одержання чавуну з кулястою і компактною формами графітних включень.
При модифікуванні валкового чавуну з підвищеним вмістом сірки комплексні модифікатори не забезпечували
одержання чавуну з кулястою формою графітних включень. Для посилення сфероїдизувального впливу модифі-
катора до його складу необхідно додавати магній. Встановлено інтервали вмістів рідкісноземельних металів при
модифікуванні комплексними модифікаторами, які забезпечували одержання високоміцного чавуну з кулястою
формою графітних включень.
Ключові слова: валковий чавун, графіт, комплексний модифікатор, рідкісноземельний метал, структура, фак-
тор форми.
ВИРОБНИЦТВО ЧАВУНУ ТА СТАЛІ
31ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 30, 2022. № 2 (329)
ВИРОБНИЦТВО ЧАВУНУ ТА СТАЛІ
За результатами роботи [2] оптимальна присад-
ка КМ була 1,5–2,0 % для чавуну з вмістом сірки
0,02–0,06 %. Тому дослідили діапазон концентрацій
модифікатора 1,75–3,0 %, через те, що подальше
збільшення присадки КМ економічно та технологічно
недоцільне.
Узагальнені дані дослідження впливу КМ на струк-
туру низькосірчистого чавуну з вмістом сірки 0,031 %
наведено в табл. 3.
При модифікуванні низькосірчистого чавуну (див.
табл. 3) КМ-1 в кількості 1,75 % (розрахунковий вміст
ΣРЗМ 0,296 %) структура чавуну залишалася перлі-
то-графітною з графітними включеннями компактної
та кулястої форми. Середній фактор форми графіту
склав Ф = 0,75. Подальше підвищення залишкових
вмістів модифікаторів не призводило до значних змін
форми графітних включень і структурних складників
чавуну. За залишкового вмісту ΣРЗМ понад 0,33 %
в структурі чавуну виділявся структурно вільний це-
ментит.
Модифікування чавуну присадками 1,75 та 2,0 %
комплексного модифікатора КМ-2 (залишковий вміст
ΣРЗМ 0,185 та 0,225 % і сліди магнію) не дозволило
одержати графітні включення кулястої форми. Гра-
фітні включення характеризувалися фактором фор-
ми Ф = 0,5 та поряд з ними в структурі було до 20 %
графітних включень вермикулярної форми. Структу-
ра чавуну була перліто-графітною з невеликою кіль-
кістю фериту.
Зі збільшенням залишкового вмісту ΣРЗМ форма
графітних включень поліпшувалася і характеризува-
лася балом Ф = 0,7 за вмісту 0,241 % ΣРЗМ.
При модифікуванні 2,75 % КМ-2 (залишковий
вміст ΣРЗМ 0,25 %) було одержано високоміцний ча-
вун з кулястою формою графітних включень. Графіт-
ні включення характеризувалися фактором форми
Ф = 0,85. Збільшення кількості модифікатора призво-
дило до зменшення кількості графітного складника
структури та виділення цементиту.
Узагальнені дані дослідження впливу КМ на струк-
туру високосірчистого чавуну з вмістом сірки 0,092 %
наведено в табл. 4.
до створення надійних модифікаторів і технології ви-
робництва чавунних прокатних валків.
Питання про склад КМ нині залишається дискусійним.
Метою роботи було дослідження і уточнення
технології застосування КМ у вальцеливарному ви-
робництві.
Методика дослідження. Дослідження впливу
комплексних модифікаторів на структуру чавунів про-
водили в лабораторних умовах на чавунах, виплав-
лених на постійній шихті в індукційній печі ЛПЗ-57.
Високий вміст сірки одержували шляхом присадки
її в тигель печі разом з шихтою. Після розплавлення і
доводки металу за хімічним складом і температурою
чавун розливали у 17-ти міліметрові кварцові трубки.
Одержані чавунні стрижні різали на зразки масою ~
70 г, які потім переплавляли в силітовій печі. Після
розплавлення і нагрівання чавуну в силітовій печі
до 1450 °С метал витримували протягом 5 хв, потім
вводили розрахункову кількість КМ і феросиліцію. Піч
вимикали і проводили охолодження зразка з піччю
(Vохол = 10 °С/хв). Таким чином, хімічний склад чавуну
до модифікування був постійним. Зі зменшенням ве-
личини присадки КМ кількість кремнію, що додавала-
ся, зменшувалася, і тому разом з чавуном в кварцову
пробірку завантажували розрахункову кількість фе-
росиліцію з таким розрахунком, щоб кількість крем-
нію в чавуні була постійною. Після охолодження зраз-
ки розрізали і на половині радіуса металографічним
аналізом досліджували кількісний склад, структуру і
форму графітних включень за шкалою [4].
Результати дослідження. Для дослідження був
обраний чавун такого складу, %мас.: вуглець 3,23;
кремній 2,0; марганець 0,54; фосфор 0,092; сірка
0,031 та 0,092.
Структура вихідного немодифікованого чавуну
була перліто-графітною з невеликою кількістю фери-
ту (табл. 1). Графітні включення мали пластинчасту
форму.
Для модифікування застосовували комплексні
модифікатори на основі рідкісноземельних металів,
які одержували алюмотермічним методом. Хімічний
склад модифікаторів наведено в табл. 2.
Таблиця 1
Металографічний аналіз вихідного чавуну
Кількість структурних складників, % Фактор форми
графітуперліт ферит графіт цементит
86,4 3,1 10,5 – –
Таблиця 2
Хімічний склад модифікаторів
Тип
модифікатора
Вміст хімічних елементів, %
РЗМ в тому числі
ітрій алюміній кремній магній залізо
КМ-1 30–35 – до 1,0 50–55 – решта
КМ-2 18–20 – до 1,0 50–55 до 2,0 решта
32 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 30, 2022. № 2 (329)
ВИРОБНИЦТВО ЧАВУНУ ТА СТАЛІ
Модифікування високосірчистого чавуну комп-
лексними модифікаторами на основі РЗМ дозволило
одержати високоміцний чавун з кулястою та компак-
тною формами графітних включень.
При модифікуванні 1,75 % КМ-1 (залишковий вміст
ΣРЗМ 0,211 %) в чавуні були одержані графітні вклю-
чення компактної і вермикулярної форми, середній
фактор форми яких Ф = 0,63. Збільшення залишкових
вмістів РЗМ до 0,238–291 % при модифікуванні чаву-
ну КМ-1 призводило до поліпшення форми графітних
включень, які кристалізувалися з фактором форми
Ф = 0,7.
Підвищення величини присадки більше за 2,0 %
призводило до виділення в структурі вільного цемен-
титу.
При модифікуванні високосірчистого чавуну комп-
лексним модифікатором КМ-2, до складу якого вхо-
див магній, одержано високоміцний чавун з кулястим
графітом з фактором форми Ф = 0,85. Однак, такий
чавун був одержаний за дуже великої витрати мо-
дифікатора – 3,0 %, що у промислових умовах еко-
номічно і технологічно недоцільно, через те, що по-
требує виплавлення вихідного чавуну з дуже низьким
вмістом кремнію. За менших присадок модифікатора
в чавуні виділялися графітні включення вермикуляр-
ної і компактної форми. Так, за присадок модифікато-
ра 2,0–2,5 % (залишковий вміст ΣРЗМ 0,21 і 0,23 %)
одержали чавун з вермикулярним графітом, серед
якого зустрічалися окремі включення компактного
графіту. За збільшення присадки КМ-2 до 2,75 % (за-
лишковий вміст ΣРЗМ 0,31 %) графіт кристалізувався
компактним Ф = 0,8.
Обговорення результатів. Результати прове-
деного металографічного аналізу показали, що комп-
лексні модифікатори на основі РЗМ можуть забез-
печити одержання високоміцного чавуну з кулястим
графітом при використанні для модифікування роз-
плавів з підвищеним до 0,04 % вмістом сірки.
Для досліджуваної швидкості охолодження вста-
новлено інтервал залишкових вмістів (величин при-
садок) ΣРЗМ, які забезпечували одержання чавуну з
кулястою і компактною формами графітних включень.
При модифікуванні високосірчистого чавуну модифі-
катор типу КМ1 не забезпечував одержання чавуну
з повністю кулястою формою графітних включень.
Для посилення сфероїдизувального впливу модифі-
Таблиця 3
Результати модифікування низькосірчистого чавуну (S = 0,031 %)
Номер
плавки
Модифікатор Кількість структурних складників, % Фактор
форми
графіту Фтип присадка, % ΣРЗМ, % перліт ферит графіт цементит
1
КМ-1
1,75 0,296 86,1 4,2 9,7 – 0,75
2 2,0 0,316 89,6 1,3 0,1 – 0,78
3 2,5 0,335 87,0 – 8,5 4,5 0,71
4
КМ-2
1,75 0,185 83,7 4,8 11,5 – 0,5
5 2,0 0,225 85,4 3,5 11,1 – 0,51
6 2,5 0,241 86,1 3,7 10,2 – 0,7
7 2,75 0,25 87,1 – 9,4 3,5 0,85
Таблиця 4
Результати модифікування високосірчистого чавуну (S = 0,092 %)
Номер
плавки
Модифікатор Кількість структурних складників, % Фактор
форми
графіту Фтип присадка, % ΣРЗМ, % перліт ферит графіт цементит
8
КМ-1
1,75 0,211 86,4 3,1 10,5 – 0,63
9 2,0 0,258 88,1 2,0 2,4 0,5 0,7
10 2,5 0,291 87,3 – 2,0 3,7 0,7
11
КМ-2
1,75 0,19 84,1 5,4 10,5 – 0,45
12 2,0 0,21 84,19 5,8 10,41 – 0,43
13 2,5 0,23 87,1 3,1 9,8 – 0,71
14 2,75 0,25 85,5 2,0 9,4 3,1 0,8
15 3,0 0,31 84,8 1,8 8,9 4,5 0,85
33ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 30, 2022. № 2 (329)
ВИРОБНИЦТВО ЧАВУНУ ТА СТАЛІ
2. Результати проведених кількісного і металогра-
фічного аналізів показали, що комплексні модифіка-
тори на основі рідкісноземельних металів можуть за-
безпечити одержання високоміцного чавуну з куляс-
тим графітом при використанні для модифікування
розплавів з підвищеним вмістом сірки.
3. При модифікуванні високосірчистого чавуну
комплексним модифікатором зі зниженим вмістом
рідкісноземельних металів одержали високоміц-
ний чавун з кулястим графітом з фактором форми
Ф = 0,85 за присадки 3,0 %мас.
катора до його складу необхідно додати магній. Вста-
новлено інтервали вмістів ΣРЗМ при модифікуванні
КМ-2, які забезпечують одержання високоміцного ча-
вуну з кулястою формою графітних включень.
Висновки
1. Дослідженнями впливу двох комплексних моди-
фікаторів з різним вмістом рідкісноземельних металів
на валкові чавуни з різним вмістом сірки встановле-
но інтервали залишкових вмістів РЗМ (величин при-
садок модифікаторів), які забезпечували одержання
чавуну з кулястою і компактною формами графітних
включень.
1. Kolotilo E.V., Ivanova L.Kh. Vermicular graphite iron. A promising mill roll material. Soviet castings technology. 1989. № 6.
Р. 3–4.
2. Ivanova L.Kh., Kolotilo E.V., Maimur Y.S., Mukha D.V. Improving the service properties of cast iron rolls by modifying the melts
with rare-earth metals. Metallurgical and mining industry. 2012. Vol. 1. № 1. P. 17–18.
3. Иванова Л.Х. Теоретические основы и практические методы получения литых прокатных валков из комплексно-мо-
дифицированных чугунов: дис. … д-ра техн. наук: 05.16.04; защищена 07.02.2008; утв. 02.07.2008. Днепропетровск,
2008. 608 с.
4. Бунина Ю.К., Пузырьков-Уваров О.В., Ермолин И.Г., Бородулина В.В. Оценка формы графита в массивных отливках
из высокопрочного чугуна. Литейное производство. 1977. № 5. C. 25.
ЛІТЕРАТУРА
Надійшла 21.03.2022
REFERENCES
1. Kolotilo, E.V., Ivanova, L.Kh. (1989). Vermicular graphite iron. A promising mill roll material. Soviet castings technology,
no. 6, pp. 3–4.
2. Ivanova, L.Kh., Kolotilo, E.V., Maimur, Y.S., Mukha, D.V. (2012). Improving the service properties of cast iron rolls by modifying
the melts with rare-earth metals. Metallurgical and mining industry, vol. 1, no. 1, pp. 17–18.
3. Ivanova, L.Kh. (2008). Theoretical foundations and practical methods for producing cast rolling rolls from complex modified
cast irons: doctoral thesis: 05.16.04; zashchishchena 07.02.2008; utv. 02.07.2008. Dnepropetrovsk, 608 p. [in Russian].
4. Bunina, Yu.K., Puzyr'kov-Uvarov, O.V., Yermolin, I.G., Borodulina, V.V. (1977). Evaluation of the shape of graphite in massive
castings from ductile iron. Liteynoe proizvodstvo, no. 5, p. 25 [in Russian].
Received 21.03.2022
34 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 30, 2022. № 2 (329)
ВИРОБНИЦТВО ЧАВУНУ ТА СТАЛІ
Summary L.Kh. Ivanova, Dr. Sci. (Engin.), Prof., Professor at the Department,
e-mail: ivanovalitvo@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-5997-610X
Ye.V. Kolotilo, PhD (Engin.), Assistant Professor,
e-mail: evgenlitvo@gmail.com, https://orcid.org/0000-0001-6964-6801
O.Yu. Hitko, PhD (Engin.), Assistant Professor, Associate Professor at the
Department, e-mail: hitko@gmail.com
V.O. Terehin, Head of the Laboratory, e-mail: terehin@gmail.com
Ukrainian State University of Science and Technologies (Dnipro, Ukraine)
Effect of complex modifiers on the structure of cast iron with different sulfur content
The results of research and refinement of the technology of application of complex modifiers in rolling mill production are
given. This study was preceded by a study of the features of the modifying effect of individual rare earth metals on the pa-
rameters of crystallization and structure formation of cast iron at different cooling rates that occur in the real roll form. It was
found that the minimum required amount of modifier to achieve the maximum level of temperature reduction of the beginning
of eutectic crystallization depended on the cooling rate. Increasing the cooling rate led to a shift of this amount of modifier
towards lower concentrations.
The study was performed in the laboratory on cast iron with different sulfur content (0.031 and 0.092 %). After melting and
heating cast iron in a silite furnace, the calculated amount of complex modifier and ferrosilicon was introduced into the melt.
The oven was turned off and the sample was cooled with the oven (V
cool.
= 10 °C/min). Thus, the chemical composition of cast
iron before modification was constant. As the value of the additive of the complex modifier decreased, the amount of silicon
added decreased, and therefore together with cast iron the calculated amount of ferrosilicon was loaded in the quartz cruci-
ble, so that the amount of silicon in cast iron was constant. After cooling, the samples were cut and the structure and shape of
graphite inclusions were examined at half radius. For modification, two different complex modifiers based on rare earth metals
were used, which were obtained by the aluminothermic method. The range of concentrations of modifiers 1.75–3.0 wt% was
investigated. The results of quantitative and metallographic analyzes showed that complex modifiers based on rare earth met-
als can provide high-strength cast iron with spherical graphite when used to modify melts with high sulfur content. The interval
of residual contents (additive values) was established, which ensured the production of cast iron with spherical and compact
forms of graphite inclusions. When modifying high-sulfur roll iron, complex modifiers did not provide spherical cast iron with
graphite inclusions. To enhance the spheroidizing effect of the modifier, magnesium must be added to its composition. The
intervals of contents of rare earth metals at modification by complex modifiers which provided reception of high-strength cast
iron with spherical form of graphite inclusions are established.
Cast iron, graphite, complex modifier, rare earth metal, structure, shape factor.
Keywords
|
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-14 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-23T01:01:10Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | wwwmetalsandcastingcom/88/1ff6faee849d6759fd0e5a7c6a70d088.pdf |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-142026-07-22T12:09:42Z Effect of complex modifiers on the structure of cast iron with different sulfur content Вплив комплексних модифікаторів на структуру чавунів з різним вмістом сірки Іванова, Людмила Колотило, Євген Хитько, О. Ю. Терехін, В. О. cast iron graphite complex modifier rare earth metal structure shape factor валковий чавун графіт комплексний модифікатор рідкісноземельний метал структура фактор форми The results of research and refinement of the technology of application of complex modifiers in rolling mill production are given. This study was preceded by a study of the features of the modifying effect of individual rare earth metals on the parameters of crystallization and structure formation of cast iron at different cooling rates that occur in the real roll form. It was found that the minimum required amount of modifier to achieve the maximum level of temperature reduction of the beginning of eutectic crystallization depended on the cooling rate. Increasing the cooling rate led to a shift of this amount of modifier towards lower concentrations. The study was performed in the laboratory on cast iron with different sulfur content (0.031 and 0.092 %). After melting and heating cast iron in a silite furnace, the calculated amount of complex modifier and ferrosilicon was introduced into the melt. The oven was turned off and the sample was cooled with the oven (Vcool. = 10 °C/min). Thus, the chemical composition of cast iron before modification was constant. As the value of the additive of the complex modifier decreased, the amount of silicon added decreased, and therefore together with cast iron the calculated amount of ferrosilicon was loaded in the quartz crucible, so that the amount of silicon in cast iron was constant. After cooling, the samples were cut and the structure and shape of graphite inclusions were examined at half radius. For modification, two different complex modifiers based on rare earth metals were used, which were obtained by the aluminothermic method. The range of concentrations of modifiers 1.75–3.0 wt% was investigated. The results of quantitative and metallographic analyzes showed that complex modifiers based on rare earth metals can provide high-strength cast iron with spherical graphite when used to modify melts with high sulfur content. The interval of residual contents (additive values) was established, which ensured the production of cast iron with spherical and compact forms of graphite inclusions. When modifying high-sulfur roll iron, complex modifiers did not provide spherical cast iron with graphite inclusions. To enhance the spheroidizing effect of the modifier, magnesium must be added to its composition. The intervals of contents of rare earth metals at modification by complex modifiers which provided reception of high-strength cast iron with spherical form of graphite inclusions are established. Наведено результати дослідження і уточнення технології застосування комплексних модифікаторів у вальцеливарному виробництві. Цим дослідженням передувало вивчення особливостей модифікуючого впливу окремих рідкісноземельних металів на параметри кристалізації і структуроутворення валкових чавунів при різних швидкостях охолодження, що мають місце у реальній валковій формі. Встановлено, що мінімальна необхідна кількість модифікатора, що дозволяла досягти максимального зниження температури початку евтектичної кристалізації, залежала від швидкості охолодження. Підвищення швидкості охолодження призводило до зміщення цієї кількості модифікатора у бік менших концентрацій. Дослідження проводили у лабораторних умовах на чавунах з різним вмістом сірки (0,031 та 0,092 %). Після розплавлення і нагрівання чавуну в силітовій печі в розплав вводили розрахункову кількість комплексного модифікатора і феросиліцію. Піч вимикали і проводили охолодження зразка з піччю (Vохол = 10 °С/хв). Таким чином, хімічний склад чавуну до модифікування був постійним. Зі зменшенням величини присадки комплексного модифікатора кількість кремнію, що додавалася, зменшувалася, і тому разом з чавуном в кварцовий тигель завантажували розрахункову кількість феросиліцію з таким розрахунком, щоб кількість кремнію в чавуні була постійною. Після охолодження зразки розрізали і на половині радіуса досліджували структуру і форму графітних включень. Для модифікування застосовували два різних комплексних модифікатори на основі рідкісноземельних металів, які одержували алюмотермічним методом. Дослідили діапазон концентрацій модифікаторів 1,75–3,0 %мас. Результати проведених кількісного і металографічного аналізів показали, що комплексні модифікатори на основі рідкісноземельних металів можуть забезпечити одержання високоміцного чавуну з кулястим графітом при використанні для модифікування розплавів з підвищеним вмістом сірки. Встановлено інтервал залишкових вмістів (величин присадок), які забезпечували одержання чавуну з кулястою і компактною формами графітних включень. При модифікуванні валкового чавуну з підвищеним вмістом сірки комплексні модифікатори не забезпечували одержання чавуну з кулястою формою графітних включень. Для посилення сфероїдизувального впливу модифікатора до його складу необхідно додавати магній. Встановлено інтервали вмістів рідкісноземельних металів при модифікуванні комплексними модифікаторами, які забезпечували одержання високоміцного чавуну з кулястою формою графітних включень. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2023-05-19 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/14 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 30 No. 2 (2022): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 30 № 2 (2022): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/14/14 Авторське право (c) 2023 Людмила Іванова, Євген Колотило, О. Ю. Хитько, В. О. Терехін https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | валковий чавун графіт комплексний модифікатор рідкісноземельний метал структура фактор форми Іванова, Людмила Колотило, Євген Хитько, О. Ю. Терехін, В. О. Вплив комплексних модифікаторів на структуру чавунів з різним вмістом сірки |
| title | Вплив комплексних модифікаторів на структуру чавунів з різним вмістом сірки |
| title_alt | Effect of complex modifiers on the structure of cast iron with different sulfur content |
| title_full | Вплив комплексних модифікаторів на структуру чавунів з різним вмістом сірки |
| title_fullStr | Вплив комплексних модифікаторів на структуру чавунів з різним вмістом сірки |
| title_full_unstemmed | Вплив комплексних модифікаторів на структуру чавунів з різним вмістом сірки |
| title_short | Вплив комплексних модифікаторів на структуру чавунів з різним вмістом сірки |
| title_sort | вплив комплексних модифікаторів на структуру чавунів з різним вмістом сірки |
| topic | валковий чавун графіт комплексний модифікатор рідкісноземельний метал структура фактор форми |
| topic_facet | cast iron graphite complex modifier rare earth metal structure shape factor валковий чавун графіт комплексний модифікатор рідкісноземельний метал структура фактор форми |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/14 |
| work_keys_str_mv | AT ívanovalûdmila effectofcomplexmodifiersonthestructureofcastironwithdifferentsulfurcontent AT kolotiloêvgen effectofcomplexmodifiersonthestructureofcastironwithdifferentsulfurcontent AT hitʹkooû effectofcomplexmodifiersonthestructureofcastironwithdifferentsulfurcontent AT terehínvo effectofcomplexmodifiersonthestructureofcastironwithdifferentsulfurcontent AT ívanovalûdmila vplivkompleksnihmodifíkatorívnastrukturučavunívzríznimvmístomsírki AT kolotiloêvgen vplivkompleksnihmodifíkatorívnastrukturučavunívzríznimvmístomsírki AT hitʹkooû vplivkompleksnihmodifíkatorívnastrukturučavunívzríznimvmístomsírki AT terehínvo vplivkompleksnihmodifíkatorívnastrukturučavunívzríznimvmístomsírki |