Способ получения высокопрочного чугуна

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА С шаровидным или вермикулярным графитом, включающий рафинирование серого чугуна железной окалиной и модифицирование магнийГсодержсццими модификаторами, о т л ичающийся тем, что, с целью , расхода модификатора, обеспечения высоких литейных свойств жидкбго чугуна и повьшения его .механических свойств при нормгшьных и пониженных до -бОС температурах, железную окалину, ввсшят в печь на зеркало металла фракцией 2,0-10,0 мм в количестве 1,0-2,0% от веса металла за 20-25 мин до выпуска металла из печи в раздаточный ковш, в который перед заполнением его металлом вводят известняк фреисцией 545 4М-в количестве 1,0-2,0% и модификатор в количестве 0,4-0,5% от веса жидкого металла. . (Л с:

СОО3 СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я) С 21 С 1 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАН ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3002423/22-02 (22) 10.11.80 (46) 15.04.83. Бюл. в 14 (72) A.ß. Иоффе, П.А. Коростиленко, В.И. Апйель и Б.Н. Коледов (53) 621.745.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 676623, кл. С 21 С 1/10, 1978.

2. Заявка Великобритании .9 1537232, кл. С 21 .С 1/10, 1974. (54)(.57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧ- .

НОГО ЧУГУНА с шаровидным или вермикулярным графитом, включающий рафи:нирование серого чугуна железной

"окалиной и модифицирование магний:содержащими модификаторами, о т л и, SU„„1011697 А ч а ю шийся тем, что, с целью, снижения расхода модификатора, обес печения высоких литейных свойств жидкого чугуна и повыаения его .механических свойств при. нормальных и пониженных до -60 С температурах, железную окалину вводят в печь на зеркало металла фракцией 2,0-10,0 юе в количестве 1,0-2,0% от веса металла за 20-25 мин до выпуска металла из печи в раздаточный кона, в который перед заполнением его металлом вводят известняк фракцией 545 иа.в количестве 1,0-2,0% и модификатор в количестве 0,4-0,5% от веса жидкого металла.

10116 97

Изобретение относится к литейному производству, в частности к .производству отливок иэ высокопрочного чугуна с шаровидным или вермикулярным графитом и серого чугуна. с пластинчатым графитом.

Известен способ получения высокопрочного чугуна путем обработки жидкого серого чугуна графитиэирующей присадкой в ковше и магнийсодержащей лигатурой в литейной форме в количестве 2 0-3,0% от металлоемкости формы f.1J.

Недостатками известного способа являются: повышенны.. расход магний содержащих присадок, обусловленный 15 нестабильностью жидкого состояния исходного чугуна, высокое содержание остаточного магния, вследствие чего. Усиливается склонность чугуна к отбелу, дефицитность модифицирую- 20 щей присадки — ферросиликобария.

Наиболее близким к иэобретечию по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения высокопрочного чугуна с шаро,видным или вермикулярным графитом, в котором перед добавлением реагента для сфероидизации графита рас-. плавленный серый чугун рафинируют железосодержащими компонентами, а в качестве сфероидиэирующего реагента вводят в ковш магниевый сплав в количестве 0,6-2,5Ъ j2J.

Недостатки .известного способа— низкие литейные и механические свой- 35 ства чугуна, повышенный расход магнийсодержащего модификатора.

Цель изобретения — снижение расхода модификатора, обеспечение высоких литейных свойств жидкого чугуйа и повышение его механических свойств при нормальных и пониженных до -60 С температурах

Поставленная цель достигается тем что согласно способу получения вы-. сокопрочного чугуна с шаровидным или вермикулярным графитом, включающему рафинирование серого чугуна железной окалиной имодифицирование магнйй-содержащими модификаторами,железнуюокалину вводятв печь на зеркало металла 50 фракцией 2, 0-10, О мм в количестве 1, О2, ОЪ от веса металла за 20-25 мин до выпуска металла из печи в раздаточный ковш, в который перед заполнением его металлом вводят известняк фракции 5-45 мм в количестве 1,0-2,0% и модификатор в количестве 0,4-0,5% от веса жидкого металла.

При взаимодействии окалины, явля ющейся отходами прокатного и кузнечного производства, с жидким металлом образУется большое количество пуэырьков СО, которы, реагируя с расплавом, уменьшают содержание окислов, находящихся в чугуне. Эти окислы и элементы, имеющиеся в модификаторе, например магний, образуют комплексные соединения, что приводит к повыденному расходу модифицирующих присадок. Введение окалины наиболее эффективно при 1450-1500 С, так как при температуре ниже 1450оС не обеспечивается необходимая в дальнейшем температура заливки металла по формам и ослабляется взаимодействие окалины с жидким металлом, а при температуре более 1500 С происходит неоправданный расход окалины и нежелательный перегрев металла. Введение окалины в количестве менее 1,0% малоэффективно ввиду недостаточного взаимодействия ее с металлом, в то время как расход более 2,03 приводит к значительному, окислению элементов жидкого металла.

При размерах окалины менее 2,0 мм происходит значительное шлакование ее в процессе взаимодействия с жидким металлом. При размерах частиц окалины более 10 мм значительная часть окалины всплывает на зеркало металла, не прореагировав с расплавом, что приводит к увеличению ее расхода.

Время ьвода окалины на зеркало металла в печь до выпуска металла из печи составляет 20-25 мин и является оптимальным, так как меньшее. время недостаточно для взаимодействия окалины с жидким металлом, а большее приводит к уменьшению эффекта действия окалины.

ЭФФект рафинирования серого чугуна усиливается введением известняка в количестве 1,0-2,0% от веса жидко- го металла фракцией 5-45 мм на дно ковша при заполнении его металлом из печи. Диссоциация известняка приводит к десульфурации чугуна и одновременно к его барботации, что уменьшает содержание в жидком металле газов и расходмодифицирующих присадок.При уменьшенииили увеличениифрак. ции известняка нарушается режим рафинирования. В первом случае уменьшается время барботации и она проходит более интенсивно с выбросами металла из ковша, а во втором — увеличивается время барботации, в результате чего дольше перемешивается жидкий металл и при этом значительно падает температура.

Расход магнийсодержащего модификатора составляет 0,4-0,5% от веса жидкого металла что обеспечивает содержание остаточного магния в проведенных плавках 0,03-0,04 вес.Ъ, достаточное для получения в структуре 100% шаровидного графита.

Способ осуществляется как в дуго« вых, так и в индукционных электрических печах.

1011697

II р и м е р. Проводится для дуговой печи емкостью 5 т с кислой футеров кой.

После загрузки печи. и расплавления шихты получают серый жидкий чугун химического-состава, вес. Ъ

Углерод 3,65 Хром 0,09

Кремний 2,65 фосфор 0,007З

Марганец - 0,45.

Сера 0,019

На зеркало очищенного от шлака жидкого металла при 1480 С вводится предварительно просушенная окалина фракции 5,0-8,0 мм в количестве 80 кг за 23 мин до выпуска металла из печи.

В таблице приведены результаты испытаний.

I

I о с

tO о о с с

Рв с4

act ao о о с с е о ф 0 о о с с а о ф CO

IH с ь о

I 3=в

I с о о

I 1

I 1

I I

МЪ Ф о с о

I

I 1

I

I.

I

1 I

1 I

I е Ъ

М о

t

1

I

1 .I

tn о! о

3!Ъ tn 3 %3 о о с . с о о с

Ю иЪ

%3 о

I 1

МЪ tA

%.4 %4 о о с ° о. о

tA г4

Ct с о с

Ю Ф о с

Ct

Ot о

1 В

tA IA Ф Ф о о с с о о

1. 1

Ol О\ . о о с о о

Ct с о с о

Ю

РЪ

«Ч с о

I I

tA

РЪ Ф с о

Ill lA

С Ъ С Ъ чЧ ч"3

\ с о о

1 I о о с с тЧ %" 4

Ct с

<Ч !

1 с

I I

1

I

1

I

1 ! с

I

I

I

I

I

I

I.

1

1

1 о о с с

СЧ р3

Ct с

Ю !

1 1

tA Ot с с о о ф с с о о сФ tA с с о о

3 1

1, эв р5 4.

R о

О!а Е

3С В о

Р Э Ф С4с!

X 0 Мо

Вб 3 М.

1 1 1

1 О ! I йГЖ

1 И

I I Ж

I I 6

1 3 tt3

1 I 54

1 Гч

1 I I ! Ов ! Око

I tt3 I АХ!4

1 I 34(.34ß ! Э!Еобж

1 Р

I бв

I Я I ЗЕ»

3 Ott3

1О! Ы

3 33 1

I 1

I pl É, 03. а

1 Ф В

I Я 1

Г 1

I Н

В Овж

3 0

1 О3б с Д

1 Х 1 Э Ж

3 О!В!:

ll 0011 К ! Г41 CfX

I !!ЖЕ

I I tDg

1 331 349

1 Ж 1 ttIРа

1 5I é

I. В

1 341 Цвб, 1 Ж 1 Ф

1<3ЖД ! &в gg

Р1ОМ

I I

1 О

3 333 3 Д

I Н I &t

O10

I Ф I ф

l 5t m

l C l М

1 Ов

I М

1 1 (б

) l Ж

3 1 М

I 1

I 1 Х ! о! Охоб

3 вбО33Д ! вж О

I 0ЦОВ ! бв и «б ю ! ОtttWO

Х Р ЕXOtO

1 к ttt ge-н

t oeÂì

I Pt O g,Öþè

1011697

I . I 3 I

1011697 )

Е ."ъ

М (б а и

С) н

О си

1 ! 4

t.

l о

) Ю

1 н

I с

ЦЦ" о б

ooz

m а0

1 1

1 )

I )

1 1

НОИ

zoo

C Х

»8» а с) оа

1 (б I

t m1 н

v б) ) 1

t o !

1 о

<Ч

I +

О)

1 m I

u )

I ) 9 ) Х 1 и!

9 l

Р» 1

Й I

Ф I

Й I "ь

1 н Ц ФЫ5

1 Ц>»Нсс

t9XVV 11 14 9 9 4 ð

)ИН » °

1 . I д

И4я м>о 4 Р» X

Р) I .О)

ОЪ I (б 1

4 1

Ф I

В I ж

tO )

М ) а I

Ф I

Ц 1 о )

O l

ttt ) а I » 1

Н I

М » I а I

Н I

) и 1

) о I

Ц

09

:)Об, xut::

О б С =,.

Ф "н

Е )С Ф а

6)

Ц

1 Ж

m v !

С О)

Р)ФЯ с> о

М 4

С) ж m ан

tO VrЦОб » !С m

t

)O

)о

)о

I ю

1 I

I

СЧ л

Ю

Ю с

С0 н

Ю <Ч о о с о о

tA л

Ю

С» с

lA

Ch н»

Ю с

С».

С»Ъ

<Ч

Ю с

iA (Ч о с

tA

0:)

Ю о с ь

IA

%E

Ю с

Ю н н»

C) с

C) (Ъ н

Ю с о л нФЮ с о н!

Ch с

gegegege

Ю ж !Р СР ж ж ж СР СР

О9t ntAtAÎООО ! Й СОН СО Н В ч СО Ч йфйф

I

»l

I

1 !

С» с

\О о с ("Ъ

l

I

I

I

1 .)

I

1

СЧ с н н1 н с

Cl н

СЧ с 3»

Ch с н

СЧ

CI с

СЧ

СЧ ю с л ь с

ОЪ

С»Ъ

Ct с

СЧ

< 3

lA ° с

»Ф !

»Ъ

Ю Сб н о н о а

1 (1

С!

tA

Ch СО О о о н» о о Ю с с с о о C) Ю

С-! ф н t»t н4 сч о о о о с, с с с о о о о.

° )»

Ch ОЪ (Ч РЪ сУ с с с с о о ч

)= е )= е а е

dP»tt» <Ф <Ю бР СР юоооаа

В,В е ъ! РЪлсчt а а о с с с с

%О СЧ СЧ . (Ч л

LA t

Н с с н с)» cp с)» а о о (Ч с с с !

Ч CO tt! бЪ сч о о с с

CO W LA

Г Ъ РЪ !»Ъ

I

)

1 о о

1

) о

I

1 мн аы

):в

ga

1 ж б

1 Ф ..1о

1 овО

1 1„

0m хр

1;Ц щ

Р! О ба аб

Я Я о

<б

*в н

)б н

5а ца а l аз, I о)

". e а . "-e ннн

)С Х М

>цв

1 ааб нФа

О.И4

Х б

Ф) а . йыЗ

vs

)4 m x

O9 @

mgн

0бб

ФР!ж мох хю н

I 000

l tZtt XC ) хм

9ав

Х )-» ):

I; °

1 (Ф

I

С)

I

I

I Ф

I . х

I p

I.

I

10

1011697

Составитель A. Кондратьев

Редактор Т. Парфенова Техред Т.Иаточка Корректор М.,Цемчик

Заказ 2690/32

Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Перед выпуском металла на дно подогретого раздаточного ковша емкостью 7 вводят предварительно подсушенный известняк фракции 35-38 мм в количестве 80 кг. После обработки металла известняком в течение 8 мин ковш передают для раздачи по разливочным ковшам, где проводят модифицирование никель-магниевой лигатурой, содержащей 10% магния, в количестве

0,45% от веса жидкого металла. 10

Проводят три плавки по описанному способу и четыре плавки по из» вестному способу, варьируя количественный и фракционный состав реагентов. При этом жидкотекучесть метал- j5 ла при использовании предлагаемого способа йри 1400 С меняется от 80,0 до 85,0 см, а при использовании известного способа - от 60,0 до 65,0, предел текучести соответственно от

38,2 до 39,0 кгс/мм и от, 32,0 до

35,0 кгс/мм, удлинение от 21,9 до

22,4В и от 7,5 до 9,0Ъ, ударная вязIcocTb npH +20 C от 10,1 до. 1 от 4,2 до 5,5 кгсм/см, при -60 С - 25 от 5,5 до 6,0 и от 2,0 до 3,0 кгсм/см соответственно. При использовании известного способа шаровидная форма графита в лучшем случае составляет

90% при 75%-ной ферритной металлической основе, а при использовании предлагаемого способа во всех случаях 100% шаровидной формы графита при ферритной металлической основе, При этом, при использовании предлагаемого способа в металле резко снижается содержание водорода, азота, серы н окислов в массе металла.

Сопоставление этих данных свидетельствует о значительных преимуществах предлагаемого способа. Опытнопромьыленное испытание предлагаемого способа получения высокопрочного чугуна позволяет повысить литейные свойства на .32% и механические свой. ства металла на 30-40%, обеспечить полное усвоение"присадок, например расход никель-магниевой лигатуры снижается на 25Ъ, и уменьшить брак ,отливок. Экономический эффект от внедрения способа составляет

30075 руб. в год.