Способ выплавки синтетического ферритного чугуна

 

1. СПОСОБ ВЩЛАВКИ СИНТЕТИЧЕСКОГО ФЕРРИТНОГО ЧУГУНА, включающий загрузку всего карбюризатора, металлошихты в виде губчатого железа , перепдэв ее и науглероживание, термовременную обработку, полный слив металла из печи и обработку расплава графитизирующими и глобуляризующими реагентами, отличающийся тем, что, с целыо получения ферритной структуры в литом состоянии без ферритизирующего отжига , повышения однородности пластических свойств разнотолщиинызс литых изделий, на карбюризатор загружают 25-30% металлошихты и после полного ее расплавления порционно вводят металлошихту до 75-80%, затем перегревают расплав до 13701390с и вводят оставшееся количество металлошихты при поддержании указанной температуры. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что губчатое железо : вводят в виде сшпшценных гранул.

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС1 1УБЛИК ае 09

Зш С 21 С 1/08

/ 2 : "" " /

/ ф

* N . /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AB TOPCNONIV C TEV юч> сФ

° .Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫМ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 1 (21) .3593535/22-02. (22) 20,05.83 (46) 07.11.84. Бюл. И 41 (72) 10.Т. Соколюк, И.Г. Раэдобарин, В.Н. Бабич, В.А. Резник и В.И. Московка (7.1) Институт проблем литья АН

Украинской CCP (53) 669.046.516:669.13(088.8) (56) 1. Патент Франции У 2262.116 ° кл. С 21 С 1/08, опублик. 1967.

2. Патент Франци . У 2281499, кл, С 21 С 1/08, опублик. 1968. (54)(57) 1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СИНТЕТИЧЕСКОГО ФЕРРИТИОГО ЧУГУНА, включающий загрузку всего карбюризатора, металлошихты в виде губчатого железа, переплав .ее и науглероживание, термовременную обработку, полный слив металла из печи и обработку расплава графитизирующими и глобуляризующими реагентами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью полу« чения ферритной структуры в литом состоянии беэ Ьерритизирующего отжига> повышения. однородности пластических свойств разнотолщинных литых изделий, на карбюризатор загружают 25-30Х металлошихты и после полного ее расплавления порционно вводят металлошнхту до 75-80X, saтем перегревают расплав до 13701390 С и вводят оставшееся количество металлошихты при поддержании укаэанной температуры. ф

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юФ шийся тем, что губчатое железо вводят в виде сплющенных гранул..1 11227

Изобретение относится к металлур- гии и может быть использовано в литейном производстве при выплавке чугуна в индукционных электропечах.

Известен способ выплавки синте- 5 тического чугуна, согласно которому высококачественный чугун с ферритной матрицей в литом состоянии получают посредством обработки расплава реаген-: том, содержащим негашеную известь, графитовый порошок, силикат и карбид кальция (для раскисления и легирования). Высококачественные литейные чугуны получают вводом в нагретую до 1500 С ванну металла мелких кус- 15 ков затравочного материала;- кремния или кремнийсодержащих сплавов, в частности силикокальция или ферро силиция, в количестве, необходимом ,для снижения температуры металла 26 д до 1380-1400 С, т.е. до температур заливки (1 .

Однако указанный способ выплавки высококачественного чугуна характеризуется повьппенным расходом электро- 25 энергии (дополнительные затраты на расплавление шлаковой смеси, на перегрев с 1380-1400одо 1500-1520 С, на восстановление железа из его окислов кремнием и углеродом), высоким щ угаром кремния, наличием перлита в структуре металлической матрицы, что вызывает необходимость термической обработки отливок (ферритиэирующий отжиг), повьппающей их стоимость из-за дополнительных затрат энергоносителей. Кроме того, в разнотолщинных отливках сложного профиля ферритизирующий отжиг вызывает концентрацию напряжений, 4Î величина которых сопоставима с эксплуатационными, что обуславливает неоднородность свойств в различных сечениях отливок и разруше- ние элементов изделий из них при ис". 5 пытаниях.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ выплавки легированного ферритиого чугуна И со сфероидальным графитом, включающий загрузку всего карбюризатора, шихты в виде губчатого железа, переплав ее и науглероживание, термовременную обработку„ полный слив 55 металла из печи и обработку распла-, ва графитизирующими и глобуляризующими реагентами (2).

06

Недостатками известного способа являются отделение агента повторного науглероживания, как самого легкого компонента, шлаком от металла и снижение степени усвоения науглероживающего агента, возрастание времени его растворения в железе.

В связи со снижением скорости растворения науглероживающего агента увеличивается размер графитовых включений, ухудшается. их форма., что, в конечном итоге, после ввода глобуляризаторов приводит к снижению качества металла, особенно пластических свойств, появлению."черных пятен" и ухудшению качества литых иэделий, Отсутствие конечной .присадки губчатого железа снижает ферритизацию матрицы и увеличивает количество перлита необходима операция . отжига.

Целью изобретения является получение ферритной структуры в литом состоянии без ферритизирующего отжига, повышение однородности пласти ческих свойств разнотолщинных литых изделий.

Поставленная цель достигается тем, что. при способе выплавки синтетического ферритного чугуна, вклю чающем загрузку всего карбюризатора, металлошихты в виде губчатого:железа, переплав ее и науглероживание, термовременную обработку, полный слив металла из печи и обработку расплава графитизирующими и глобуляризующими реагентами, на карбюризатор загружают 25-30% метаплошихты и после полного ее расплавления порционно вводят металлошихту до 75-80%, затем перегревают расплав до 1370-1390 С и вводят оставшееся количество металлошихты при поддержании указанной температуры.

При этом губчатое железо вводят в виде сплющенных гранул.

Губчатое железо, как весьма легкий материал (насыпная мас-. са 1500 кг/м ), предрасположено. к спеканию и образует в печи так называемые "мосты", кроме того при переплаве. в индукционной печи неподготовленных гранул снижается скорость плавления, гак как низкая плотность шихты обуславливает и низкий коэффициент мощности. Брикетирование губчатого железа пов|ппает насыпную массу шихты до 4000 кг/м, однако

706 4

При перегреве вьппе температуры равновесия кремнийвосстановительной реакции расплав очищается от суспензированных окислов, снижается содержание газов и происходит дораст- 50 ворение сиботаксических группировок графита, что повышает механические свойства металла в отливках. При на-.. плавлении объема печи металлом по данному способу в расплаве содержит» .N ся около 0,02Х кремния и до 5Х углерода, а температура равновесия кремнийвосстановительной реакции.13203 1122 эта операция удорожает 1 материала на 4-5 руб., а сплющивание, например, в вальцах при том же значении насыпной массы повьннает стоимость 1 т шихты только на 0,5-0,б руб. После полного .расплавления первой порции шихты карбюризатор покрывает поверхность расплава и -предохраняет .его от окисления кислородом атмосферы, при этом устраняются потери углеро- 1п да. Порционная загрузка шихты предотвращает образование "мостов" из спекшегося материала.

Снижение массы первой порции шихты менее 25Х уменьшает величину .подводимой к садке мощности и удлиняет плавку в целом, увеличивая затраты электроэнергии. Увеличение массы первой порции шихты более ЗОЖ приво- дит к образованию "мос ов" из спек-. .2О шегося материала, что вызывает неконтролируемый перегрев расплава и повышеиный йзнос .футеровки, а также удлиняет плавку из-за необходимости обрушения "мостов".

При наплавлении менее .757. объема тигля металлом увеличивается размер сиботаксических группировок графита, что ухудшает качество литого металла. При превышении предела 80Х 30 от. объема тигля уменьшается ферритизация матрицы, так как снижается масса последней порции шихты, что может вызвать появление в структуре основы перлита, а это ухудшает пласти-.

35 ческие свойства металла.

Термовременную обработку расплава ! (сочетание перегрева до температуры, превышающей температуру равновесия, кремнийвосстановительной реакции на 50 С, и выдержки при достигнутой о температуре) проводят до ввода кремнийсодержащих реагентов, что снижает расхрд электроэнергии и сокращает длительность плавки.

1340 С необходимая температура перео

Э о грева 1370-1390 С.

Ввод в расплав после термовременной обработки 20-25Х губчатого железа и его растворение при достигнутой температуре ферритизирует матрицу, а образующиеся в процессе растворения включения чистого железа и пустой породы кремнезема вызывают концентрационные и температурные флуктуации, способствуя измельчению зерна матрицы и получению однородной структуры в различных сечениях отливки.

Добавка 20-257 губчатого железа снижает переохлаждение расплава и устраняет возникновение отбеленных участков, увеличивает массу плавки за один технологический цикл, что повышает производительность печи и снижает расход электроэнергии.

Ввод губчатого железа способствует также увеличению количества центров кристаллизации, продлевает и усиливает эффект последующего модифицирования, препятствуя графитиэации и повьпнению дисперсности матрицы.

Присадка кремннйсодержащих реагентов после ввода s расплав губчатого железа обеспечивает графитизацию чугуна, что повьппает. механические свой« ства металла в отливках.

П р и и е р. Чугун по предложенно му способу выплавляют в .условиях опытного производства в индукционной печи МГП-102 (емкость тигля

150 кг), В качестве шихты используют сплющенные вальцами- гранулы губчатого железа. На дно тигля загружают 7 кг карбюризатора и

40 кг сплющенных гранул губчатого железа. Плавку ведут при температуре расплава 1270-1300 С. После полного расплавления первой порции шихты догружают и проплавляют в тигле губчатое железо двумя порциями—

35 и 35 кг, после чего снимают шлак, перегревают расплав до 1380 С и вво"., в дят 35 кг губчатого .железа беэ снижения достигнутой температуры, после чего нрисаживают в. расплав 4 кг ферросилиция ФС 75» При сливе;.металла в ковш под струю вводят 3,7 кг комплексного модификатора ЖКИŠ— 5$a.

Получают чугун следующего химического состава, мас.й . С З,б, S 2,8, Nn 0 ° 06, g 0,003, Р 0,035 ° С -Н -Си

Щ 0,06. Выплавленным металлом за1122706

Составитель Е. Ноткин

Редактор И. Николайчук Техред О,Ващишина, Корректор М Леонтюк

Заказ 8101/23 Тираж 539 Подписное

ВНИЙПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППН "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ливают трефовидные пробы, которые подвергают механическим испытаниям.

Пластические свойства и их однородность выше в металле, выплавленному по предложенному способу, а по известному способу достижение требуемого удлинения (18K) и структуры (не бол. е 27 перлита) без ферритизирующего отжига практически невозможно. Кроме того, по предложенному способу (в пересчете на 1 т расплава) длительность плавки снижается на

0,8 ч, расход электроэнергии уменьшается на 230 кВт/ч, а расход кремнийсодержащих реагентов снижается íà 8g.