Шихта для получения модифицирующего шлака

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

1 11 4 С 21 С 5/54

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ; П

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

5-10

5-10

Остальное шпат

Карбид кремния

Базальт (21) 3873175/22-02 (22) 05.02.85 (46) 30,07.86.Бюл. 9 28 (71) Пензенский политехнический институт (72) В.А.Грачев, Н.А.Горелов, Е.М.Кирин и А.А.Худайбергенов (53) 669.15-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

I1 937522, кл. С 21 С 7/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 467940, кл. С 21 С 5/54, 1973.

„„SU„„1247422 А1 (54) (57) ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРУЮЩЕГО ПШАКА, включающая известь и плавиковый шлат, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью придания шлаку модифицирующих свойств и увеличения его десульфурирующей способности, она дополнительно содержит карбид кремния и базальт при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Известь 10-15

Плавиковый,1247422

Изобретение относится к металлургии черных металлов, а именно к составам шихт для получения шлаков, используемых при плавке и обработке железоуглеродистых расплавов.

Целью изобретения является придание шлаку модифицирующих с. войств, увеличение его десульфурирующей способности.

Предложенная шихта для получения модифицирующего шлака включает известь, плавиковый карбид кремния и базальт при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Известь 10-15

Плавиковый шпат 5-10

Карбид кремния 5-10

Вазальт Остальное

Наличие в составе шихты указанного количества компонентов способствует созданию шлака, позволяющего при обработке чугуна одновременно его модифицировать и рафинировать.

Введение в состав шихты карбида кремния обеспечивает эффективное протекание реакций раскисления окислов железа, кремния и марганца, входящих в состав шлака. Причем„ если раскислительная способност:ь кремния до 1400 С превышает таковую для углерода, то в интервале температур выше 1400 С активность углерода значительно превышает активность кремния, что обеспечивает выполнение задачи интенсивного протекания реакции раскисления в широком интервале температур расплава. Использование углерода и кремния в виде отходов абра-. зивной промьппленности позволяет компенсировать их недостатки как раскислителей в непрерывно изменяющихся условиях.

Содержание в составе шихты карбида кремния менее 57 не обеспечивает условий для раскисления. Увеличение содержания карбида кремния более

10 мас.7 нецелесообразно, так как приводит к удорожанию смеси и сокращает содержание в шлаке остальных компонентов, необходимых для комплек— сного выполнения поставленной цели.

Использование в составе шихты базальта, содержащего мас.Ж: Pe„0

10-15; Si0 42-52 Mg0 5-20; А1 О

10-20; TiO I 3, обусловлено наличием в нем окислов кремния и магния, позволяющих модифицировать чугун, а также его невысокой стоимостью. Изменение содержания базальта, вьппе и ниже принятых пределов значительно влияет:на процесс модифицирования, 5 что подтверждено практическими исследованиями, и указанные пределы считаются оптимальными.

Введение в состав шихты извести и плавикового шпата обеспечивает активное протекание процесса десульфурации, а также способствует расжижению шлака и улучшает кинетику рас— кисления металла.

Содержание плавикового шпата в шихте менее 57. и извести менее 107 не обеспечивает достаточной степени разжижения шлака и ухудшает кинетику раскисления, повьппение же вьппе верхних пределов приводит к удорожанию смеси и сокращает в шлаке содержание модифицирующих элементов.

В табл.1 приведены данные по свойствам шлака, полученного из предложенных компонентов шихты, отражающие

, степень влияния на них различных со,цержаний компонентов шихты.

Как;видно из табл.1, шлак имеет достаточно высокую температуру плавления и вязкость, что обеспечивает ве30 дение процесса электрошлаковой обработки расплава чугуна при 16501700 С. Эти показатели обеспечивают находящиеся в составе базальта окислы кремния, железа и алюминия (за д5 счет высоких своих температур плавления и высоких вязкостей), а также присутствующий в составе шихты карбид кремния. Введение в состав смеси плав.икового шпата и извести в комплексе с остальными компонентами обеспечивает шлаку необходимые свойства.

В табл.2 приведены варианты составов испытанных шихт для получения модифицирующих шлаков, при этом варианты шихт 1-3 относятся к известной шихтовой смеси.

Испытание шлаков, выплавленных из известной и предложенной шихт, производил1и следующим образом.

Предварительно перемешанную шихту для получения модифицирующего шлака переплавляли в дуговой электропечи, после чего работу печи переводили в бездуговой электрошлаковый режим,, снижая величину напряжения, и в печь осуществляли закалку металлической шихты следующего расчетно1 о состава,7: С 3,2-3,3; Si 1,91247422

Содержание компонентов, мас.Ж

Шихта

Свойства звест Плавиковый Карбид крем- Базальт Т.пл., Вязкость шпат ния С при 1320 С

7,5

Остальное 1270

0,51

1270

То же

10

0,50

12,5

7,5

7,5

1250

0,57

10

1220

0,53

17,5 12

1216

0,52

2,0; Мп 0,7-0,8; $ 0,11-0,12;Р до

0,14; Плавки проводили в полупромьппленной однофазной электрошлаковой печи с нерасходуемым графитовым электродом. Печь питалась от печного трансформатора ТПО 250/40 ПК. Порция шихты расплавлялась и расплав подвергался обработке в течение

15 мин после достижения им темпе— о ратуры 1500 С. Температура шлака поддерживалась в пределах 1650+20 С.

Исследовалось влияние обработки полученным шлаком на изменение химического состава и механических свойств переплавляемого чугуна.

Химический состав и механические свойства чугуна, выплавленного с использованием шлака, приготовленного из предложенной шихты в сравнении с применяемой для этой цели известной шихты (опыты проведены при одинаковых условиях), приведены в табл.3.

Чугун, выплавленный и обработанный шлаком, полученным из предложенной шихты, имеет более высокие ме, ханические свойства, в сравнении с обработкой шлаком из известной смеси, что объясняется значительной десульфурацией, превьппающей 907, а также модифицирующим действием шлака,содержащего высококремнеземистые расплавы, содержашие Si в виде сложных компонентов.

Модифицирующий эффект подтверждается и тем, что отбел полученного чугуна значительно меньше.

Из табл.3 видно также, что выплавленный чугун имеет более высокое содержание С, Si и Мп, тогда как при использовании известной шихты содержание этих элементов снижается. Кроме того, положительное действие карбида кремния, который, имея высокую температуру плавления и близкую к шлакам плотность !

О (3,2 г/см ), находится в слое шлака в гетерогенном состоянии, сохраняя большую реакционную способность.Следует отметить и высокую стоимость карбида кремния к окислительной ат15 мосфере, что уменьшает скорость его окисления и делает его эффективным диффузионным раскислителем. Раскислительные способности шлака, получен-, ного из предложенной шихты, подтвер20 ждает и цвет шлака после его исполь-. зования, который был зеленовато-оливковым.

Таким образом, применение предло25 женкой шихты для получения модифицирующего шлака позволяет выплавлять модифицированный чугун с повьппенными свойствами без использования для этого дорогостоящих ферросплавов.

Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в повышении срока службы отливок из чугуна, модифицированного без применения специальных дорогостоящих фер35 осплавов с одновременным его раскислением и десульфурацией.

Таблица 1

1247422

Т а б л и ц а 2

Шихта

Концентрат Известь Карбид Базальт ставролитов кремния

Плавиковый Алюминиевый порошок шпат

Остальное

То же

25

7 5

Остальное

То же

7,5

12,5

7,5

15

17,5

Таблица 3

Шихта Химический состав, иас.X

Механические свойства

-Г

6е 6,, кгсlмм! кгсlмм! 6,мм!

Si Mn S P нв

П р и м е ч а и и е. Числитель — значения до обработки, знаменатель " после обработки.

ВНИИПИ Заказ 4081/26 Тираж. 552 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужт ород, ул. Проектная, 4

I а зз

3,25

2 а

3 3

3>24 з

3 3 а

3,27

3 28

4 а

3,34

5 а

Э 26

3 ° 32

3 26

6 а з,з!

7 а з з

3,36

3 3 в а

3,36

1 96

Л

l,82 а ! 97

1,Â

1 91

1,Â

1 90

1,94

1 91 а

1,96! 92

-а

1,99

92 а

2,01

l 93 .!

2,03 а

О 77

0,73

О 78

0,75

О 74

0,69

О 75 а

О,78

О 71 а

0,74

О 73 а

0,77

O 74 а

О,77

О 75 а

0,77 о !!

-а-0,08 о !! а

0,09

О 11 а

0,09 о !!

О,О6

О 11 а

0,06 о !! а

0,05

О 11 а о,оз о !! а о,оз а

î o1ãz

О,1!

О 14 а

0,14 о !э а

0,12

О 1Z а

О ° 1Z о !з

0,12

О 12

Л о,!г

О 1З

0,1Z

О 12 а о,12

24 4 а

21,2

25 а

20,6

24 l

ZO,1 г! о а

26, 2. го 8 а

26,1

20 1

--а30,5

22 4 а

29,5

Z1 O а

26,8

48 1 а

40,8

49 2

40,2

48 5

Л»

41,2

41 4 а

52,1

40 1 .-а

51,9

42 О

--а-49,1

Л

52,6

4! 6

45,9 э z а

3,0

3 2

2,9

33

«а3,0

2 8 з

3,0

3 О а-3,1

3 а

3,3 зо а

3,2

3 О а

3,Z г17

207

229

2! 7

229

207

217

241

«г«О7«

217

Z«1«7«

229

297

241

»г«О»7«

24 1