Способ выплавки низколегированного чугуна и легирующая смесь для его осуществления

 

1. Способ вьшлавки низколегированного чугуна, включающий завашку шихты с введением окислов ванадия, ферроснлавов кремния, марганца и углерода , ра сттлапление шихты, вьтуск , сплава и мс днфицирование, о т л ичающийся тем, что, с целью получения равномерной структуры и твердости в раэностенных отливках, окислы ванадия, ферросплавы кремния, марганца и углерода вводят в смеси с карбидом кремния, окислами никеля и меди в количестве 2,0-10% от массы металлозавалки. 2. Легирующая смесь для выплавки низколегированного чугуна, состоящая из окислов ванадия, ферросплавов кремния, марганца и углерода, о т - лич ающаяся тем, то она дополнительно содержит карбид кремния, окислы никеля и меди при следующем соотношении компонентов, мас.%г Окислы ванадия 1,0-10,0 Карбид кремния 1,0-5,0 Окислы никеля и меди 0,2-5,0 Ферросплавы кремния и марганца4-15 Ферросплав углеродаОстальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ ЕСНИХ

РЕСЧУБЛИН

А1 (19) (11) (51)4 С 21 С 5 52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3844783/22-02 (22) 17.01.85 (46) 23.08.86. Бюл. У 31 (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (/2) С.Н. Леках, 1П.П. Белый, В.Л. Трибушенский, A.Ã. Слуцкий и E.N. Белоус (53) 669.!87.25(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 470536, кл. С 21 С 5/52, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Ж 830790, кл. С 21 С 5/52, 1979. (54) СПОСОБ В11!ПЛАВКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННОГО ЧУГУНА И ЛЕГИРУ1ОЩАЯ СМЕСЬ

ДЛЯ ЕГО ОСУЩ1:СТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ ньпглавки ниэколегированного чугун», включающий завалку шихты с введением окислов ванадия, ферросплавов кремния, марганца и углерода, распланление шихты, выпуск сплава и мс дифицирование, о т л Hч ающи и с я тем, что, с целью получения равномерной структуры и твердости в раэностенных отливках, окислы ванадия, ферросплавы кремния, марган а и углерода вводят в смеси с карбидом кремния, окислами никеля и меди в количестве 2,0 †l от массы металлозавалки.

2. Легируюшая смесь для выплавки низколегированного чугуна, состоящая из окислов ванадия, ферросплавов кремния, марганца и углерода, о т л и ч а ю ш а я с я тем, то она дополнительно содержит карбид кремния, окислы никеля и меди при следующем соотношении компонентов, мас.l:

Окислы ванадия 1,0-10,0

Карбид кремния 1,0-5,0

Окислы никеля и меди 0,2-5,0

Ферросплавы кремния и марганца 4-15

Ферросплав углерода

1252352

0,2-5,0

1,0-5,0 меди

Карбид кремния

Ферросплавы кремния и марганца

Ферросплав углерода

4-15 30

Остальное

40

Т а б л и ц à 1

45 Способ

Свойства сплава

Твердость НВ при толщине стенки, мм ь, 1 па

5 20 40

Известный (57 смеси

141ДФ ) 55

Предлагаемый

11зобрг теиие относ ится к JIHTE é îìó производству, а именно к способам выплавки низколегированных с.плаE)ов железа в дугoBhix элсктропечах и сос чанам легирующих смесей цля их ocv 5 шествленпя.

11ель изобретения — получение равномерной структуры и твердости в разностенных отливках.

Способ выплавки низколегированно- 10 го чугуна включает завалку шихты совместно со смссью окислов ванадия, карбидом кремния, ферросплавов кремния и марганца, углерода, окислов никеля и меди в количестве 2-107 от массы металлозаналки, последующее ее расплавление, выпуск сплава и модифипирование.

Состав легирующей смеси, содержащий окислы ванадия, ферросплавы крем- 20 ния и марганца и углерод, дополнительно содержит карбид кремния, окис; ,лы никеля и меди при clIpдующем соотношении компонентов, мас.7:

Окислы ванадия 1,0-10,0 25

Окислы никеля и

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что при нагреве и распределении компонентов металлошихты и шлака за счет восстановителей: углерода, кремния и карбида кремния, марганца происходит достаточно быстрое и полное протекание процесса восстановления из окислов ванадия, никеля и меди. Причем данный процес с значительно интенсифицируетс.я в присутс-твии карбида кремния. В качестве носителей окислов укаэанньгх элементов могут быть различные полупродукты и отходы смежных производств. В частности, окислов ванадия — ванадиевый шлак, МШФ, шламы ТЭЦ, окислов меди и никеля — шламы гальваничес ких производств, отходы ТЭЦ, полупродукты переработки медь- и никельсодержащих руд. В качестве углероцсоцержащего материала может применяться графитизированный коксик и цр.

Дополнительное ле ирование ванадийсодержашего чугуна медью и никелем позволяет значительно повысить равном рность струк гури и cBQHc TH разностенных отливок, при этом предлагаемый способ обеспечивает значительное снижение стоимости выплавки чугуна.

Количество легирующей смеси 2-107 от массы ме.аллозавалки установлено экспериментально исходя из оптимальных пределов легирования чугуна ванадием (0,1-0,47.), медью и никелем (0,05-0,37.).

Пределы содержания в смеси окислов ванадия, меди и никеля определяются исходя из следующих соображений.

Нижние пределы (1 и 0,2 мас.7ь соответственно) определяются уровнем легирования, верхние (10 и 5 мас.7 соответственно) ограничены ввиду снижения степени усвоения легирующих компонентов из шлака. Ферросплавы кремния и марганца, карбид кремния и углерод в предлагаемых пределах обеспечивают требуемый уровень легирования за счет высокой степени восстановления окислов.

Пример . В 5-тонной дуговой печи выплавляют чугун, содержащий, мас.7: углерод 3,2; кремний 2,1; марганец 0 5 железо — остальное, В металлическую эавалку загружают смесь, содержащую, мас.7.: окислы ванадия 8; окислы меди — 4,0; окислы никеля 4,0; карбид кремния 4,0; ферросплавы кремния и марганца 10, углерод — остальное. После расплавления и перегрева металл обрабатывают в ковше 0,077-ным кремний- и Р3Мсодержащим ферросплавом. Заливают ступенчатые пробы в сырую песчаную форму толщиной 5-40 мм, а также стандартные образцы диаметром 30 мм.

Результаты испытаний приведены в табл. 1.

220 230 197 182

1252352

Продолжение табл !.

Сп«с«б

Свойства сплавА!

"1Л а

Тнерл«сть HB npu толщине стенки, мм

5 20 40

l0 при добанках смеси,l

217 197 182 !

222 217 212

220

240

229 222 217

241 235 222 .2Р

235 229 222

260

280

280

25

Таблица2

Предел

Содержание компонентов, мас.7

Свойства сплавов

Карбид кремния

Графит 6ь, Твердость HH npu

1Ша различной толщине стенки, мм

Окислы ванадия

Окислы Окислы

Ферросплавы меди никеля марган ца

5 20 40

Ниже нижнего

0,5

0,5

0,1 0,15 3,0

Ост. 180 197 187 !79

0,2 0,2 4,0 -"- 240 219 212 202

4,0 4,0 10,0 -"- 270 229 217 212

5,0 5,0 15,0 -"- 290 235 229 212

l,0

l,0

8,0

3,0

10,0

5,0

Вьппе верхнего

l2,0 6,0 6,0 5,5 16,0 -"- 280 235 222 207 аж 552

Подпис ное

ВНИИПИ 3 ака з 4!!роиэв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно иэ табл. 1, при добавках легирующей смеси в количествах менее

27 не обеспечиваются требуемый уровень предела прочности при растяжении к твердость сплава. При добавках легирующей смеси более 104 прочность чугуна практически не меняется. Это связано с повьппением концентрации углерода, вносимого легирующей смес .ю. Результаты плавок при постоянном количестве легирующей смеси (87) и различном соотношении ингредиентов приведены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что применение смеси с концентрацией ингредиентов ниже нижнего предела не обеспечивает требуемый уровень свойства сплава.

Это прежде всего связано с. невысокой концентрацией восстановленных ванадия, меди, никеля, а также с черезмерным науглероживанием сплава. При койцентрации ингредиентов смеси выше верхнего предела не обеспечивается полнота восстановительных реакций (особенно ванадия) эа счет снижения удельной поверхности раздела шлак — металл. Это, в свою очередь, приводит к перерасходу материалов, что экономически нецелесообразно.

Применение в промышленных условиях предлагаемого способа выплавки низколегированного чугуна и указанной легирующей смеси позволяет повысить качество отливок, а также снизить стоимость легирования за счет использования полупродуктов смежных производств.