Способ получения железо-кремний-магниевого сплава
1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗОKPEffflHrt-MATHIffiBOrO СПЛАВА, включаюций присадку чушкового или кускового магния в расплав металла, электромагнитное утяжеление и разливку полученного сплава, отличающийся тем, что, с целью увеличения выпуска сплава и повышения степени использования магния, магний присаживают в нисходящий поток расплава ферросилиция , а электромагнитное утяжеление создают величиной
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
3(51) С 21 С 7 00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1
I
I
1
I
I
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ (2I) 3455895/22-02 (22) 18.06.82 (46) 15.11.83. Бюл. В 42 (72) С.Б. ЭссельГ>ах, Е.Б. Теплицкий, В.А. Кислицын, B.È. Грко, А.Г. Лихачев и В.П. Солошенко (71) Коммунарский горно-металлургический институт (53) 669.15.018.02(088.8) (5e) 1. Авторское свидетельство СССР
9 428001, кл. С 21 С 7/00, 1975.
2. Авторское свидетельство СССР
1- .- 521317, кл. С 21 С 7/00, 1976.
„.SU„„1054429 A (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗОКРЕИНИ11-ИАГНИЕВОГО СПЛАВА, включаюций присадку чушкового или кускового магния в расплав металла, электромагнитное утяжеление и разливку полученного сплава, отличающийся тем, что, с целью увеличения выпуска сплава и повышения степени испольэования магния, магний присаживают в нисходяций лоток расплава ферросилиция, а электромагнитное утяжеление создают величиной (0,3-0,2) ° ю ! юа
Ю:
Оч
4ь
4ь
М
1054429
2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- ют в нисходящий утяжел нный поток ц и и с я тем, что расплав направля- повторно.
I!
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке способом получения лигатур путем растворения присадки, имеющей меньшую плотность, чем растворяемый расплав.
Известен способ получения комплексного модификатора, включающий введение чушкового магния в жидкий ферросиликокальций при 1350-1400 С, при котором, с целью лучшего усвоения модификатором магния, жидкий ферросиликокальций смешивают с ферросиликованадием, причем чушковый магний вводят за 5-15 мин до смешивания в количестве 2-10% от веса ферроси- 15 ликокальций f !.).
Недостатком этого способа является всплывание жидкого или твердого магния на поверхность расплава, его испарение и сгорание на воздухе, об- 20 раэование пироэффекта и аспирацион" ных выделений.
Наиболее близким по технической суцности и достигаемому результату и предложенному является способ полу- 25 чения железо-кремний-магниевого сплава, включающий присадку в расплав чугуна магниевой лигатуры с удержанием ее в процессе модифицирования на дне емкости и утяжеление металла в процессе обработки, при котором на лигатуру накладывают электромагнитное по ле в 6-7ц, направленное в сторону днища емкости ° (! 1.
Недостатками известного способа являются низкая производительность, обусловленная необходимостью смешивать лигатуру, с ферромагнитным балластом, невозмох<ность применения способа для введения магния в расплав в потоке, невозможность пред40 отвращения всплыяания магния и сгорания его на воздухе с образованием пироэффекта, потребность в громоздком электрооборудовании для создания утя><еления до 6-7g, Целью изобретения является увеличение выпуска сплава и повышение степени использования магния при по2 лучении железо-кремний-магниевого сплава.
Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу получения железо-кремний-магниевого сплава, включающему присадку чушкового или кускового магния в расплав металла, Электромагнитн<>е утях<еление, и разливку полученного сплава, магний присаживают в нисходящий поток расплава ферросилиция, а электромагнитное утяжеление создают величиной (0,3-2,0)<1, При этом расплав направляют в нисходящий утяжеленный поток повторно.
На чертеже представлена схема осуществления способа.
Расплав ферросилиция l и металлический твердый или яидкий магний 2 подают в канал 3, где н расплаве создают электромагнитное утяжеление величиной 0,3-2,0g за счет ввода тока через токопроводящие участки 4 стенок канала 3 в направлении стрел" ки 5 и потока магнитной индукции в направлении стрелки 6. Металлический магний хоть и имеет меньшую ппотность, чем нисходящий в потоке расплав ферросилиция, вследствие большей электропроводности магния утяжеляется сильнее и погружается вглубь расплава, занимая положение 7. На участке с неэлектропроводнымц стенками 8 электромагнитное утяжеление не действует, и магний всплывает в нисходящем потоке, оставаясь на уровне 7 независимо от того, в твер- дом или в жидком виде он находится, Нисходящий потеl, ферросилиция химически активен по отношению к магнию, взаимодействует с ним, образуя силицид магния. Поток обеспечивает поступление все новых порций расплава к магнию, вследствие чего взаимодействие магния с расплавом происходит быстрее, чем испарение магния. Магний не всплывает нл поверхность расппава нп в жидком виде, ни в виде
3 пузырей, и усваивается с большой степенью полноты. 1 асллав, усвоивший. магний, вытекает через канал 9. Для получения лигатуры с большой концентрацией магния расплав возвращают
5 в активную зону канала 3 по каналу 10.
При введении магния в восхо, .вящем потоке пе предотвраг(ается вынос его на поверхность расплава, испарение 10 и сгорание на воздухе с образованием пироэффекта. При введениии магния в горизонтальном пли наклонном потоке также происходит вынос его за пределы действия электромагнитного утяжеления потоком расплава, всплывание и сгорание в атмосфере, образование аспирационных выделений и пироэффекта. Следовательно, только введение магния в нисходящем потоке обеспе20 чивает его удержание в пределах активной зоны действия электромагнитного утяжеления до полного усвоения расллавом и предотвращает всплывание магния на поверхность и образов- 25 ние пироэАфекта и пыли.
429 4
1054
35
Величина необходимого для потопления магния электромагнитного утяжеления установлена экспериментально на лабораторной установке и может быть определена по выражению где g — ускорение силы тяжести; .сС и p — отношение удельных электросопротивлений и плотностей магния и ферросилиция;
V — зависит от размеров введенных кусков магния, для мелких частиц Ч- а ; для круп— ных кусков V->!.
Нижний л веохний пределы утяжеления, создаваемого для погружения маг45 ния, определяемые по этой дюрмуле, зависят от состава ферросилиция.
Нижний предел 0,3g обеспечивает потопление мелких частиц магния в сравнении расплаве 95Х-ного ферросилиция. 50
Верхний предел 2л обеспечивает погружение iñð„ пных кусков (чушек) магния в 35Х-ный ферросилиций. Сплавы с содеру::алием кремния больше 95Х не применяют дпя получения кремнемагниевой 55 лигатуры из-за высокой стоимости, а ферросилиций с содержанием меньше 35Х кремния не растворяет в себе магний, поэтому ферросилиций с содержа нием кремния больше 95 и меньше 35Х
1 не применяют для получения кремнемагниевых лигатур, и, следовательно, пределы создаваемого электромагнитного утяжеления 0,3-0,2 являются оптимальными .
Пример 1. Расплав ферросилиция марки ФС 75, содержащего, Х: кремний 75,2; алюминий 1,2; кальций 0,8; сера и фосфор по 0,04; железо — остальное, обрабатывают согласно циркуляционному способу магнием по схеме. Чушковый магний вводят из расчета 10Х от массы ферросилиция. Скорость усвоения магния
2 кг/мин. Электромагнитное утяжеление в активной зоне 0,9g. Чушки магния погружаются в расплав и усваиваются без ппроэффекта. После подачи последней чушки продолжают обра-— ботку расплава 4 мин. Затем отключают подачу тока. Всплывание неусвоенного магния не наблюдается. Лигатуру разливают в плоские изложни-. цы. Состав лигатуры, Х: кремний 69; магний 8,7; алюминий 1,1; кальций
0,73; фосфор 0,04 и сера — следы.
Усвоение магния — 95Х.
Пример 2. При условиях по примеру 1, в активной зоне создают электромагнитное утяжеление величиной 0„3g, При этом чушки магния в расплав не погружаются. Следовательно, для потопления магния в 75Х-ном ферросилиции утяжеление 0,3g недостаточно. Постепенно увеличивая силу тока и индукцию магнитного поля, добиваются погружения магния в расплав. При этом электромагнитное утя-, желение составляет 0,82g. В дальнейшем проводят обработку но примеру 1.
Пример 3. При условиях по примеру 1 в активной зоне создают электромагнитное утяжеление 2g для чего плотность тока по сравнению с примером 1 увеличивают в 2,2 раза. Чушки магния погружаются в расплав, но скорость нх усвоения не увеличивается. Следовательно, увеличение электромагнитного утяжеления сверх оптимально, необходимого для погружения магния, не увеличивает
;производительность процесса введение магния в расплав, не вызывает рост энергозатрат.
Пример 4. Предложенный способ получения лигатуры осуществляет
1054429
3
2 ся при утяжелении 0,3п. Минимально необходимая величина электромагнитного утяжеления для потопления легкой присадки в тяжелом расплаве определяется по выражению, которое 5 выведено аналитически и проверено экспериментально
1- P
g > g V 4I /c ° где д — ускорение силы тяжести;
p — - отношение плотностей присадки и расплава;
d — отношение их удельных элект-, росопротивлений;
V — зависит от соотношения размеров кусков магния и размеров реакционной ванны, для мелких частиц V + для крупных V I .
Плотность 95%-ного ферросилиция в жидком состоянии 2,6; магния — 1,6; удельное электросопротивление — соответственно 951ы кОм см и 40р кОм-см, ° g0э42; 1 d 0g58g ;/Ь =Og62; I f5=0е38 и ° для потопления мелких частиц (Ч-4сС) . 25
0,38
g >g — 0,42 0,3д эм 0,58
Следовательно, нижний предел необходимого электромагнитного утяжеления составляет 0,3g, и такое утяжеление минимально необходимо для потопления мелких частиц магния в
95%-ном ферросилиции. Для чушек маг° нияЧ- 1:и величины 0,3g уже недостаточно для потопления магния. В этом случае минимально необходимое утяжеление составляет (0,38/0,58)=0,73g, для той же самой марки 95%-ного фер.росилиция.
Применение предлагаемого способа получения кремнемагнитной лигатуры исключает специальную подготовку магния,. разовые приспособления, обеспечивает получение лигатуры без сопутствующего известным способом пи- . роэффекта и загрязнения атмосферы.
При этом степень использования магния увеличивается на 10-30%, улучшаются условия труда, снижаются энергозатраты, уменьшается объем аспирационных выбросов в 5-8 раз.
Экономический эффект при производстве сплава по предложенному способу составляет 10 руб. на 1 т.
Составитель Н. Косторной
Редактор Л. Повхан Техред О.Неце Корректор 0 Тиг Г
3aIIгэ 9040/34 Тираж 568 Подписное
BHIMlI1 Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Иосква 5-35 Раушская наб. д. 4/5 ь Х Х филиал ПП1! "Патент", r. Ужгород., ул. Проектная, 4
