Устройство для модифицирующей обработки жидкого чугуна

 

Изобретение относится к металлургии и машиностроению, конкретно к получению чугунов с повышенными свойствами, преимущественно высокопрочных и пластичных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом для металлургических и машиностроительных отливок путем модифицирования жидких чугунов в негерметизированных обработочных емкостях, оборудованных съемной крышкой-чашей, имеющей заливочное отверстие. С целью снижения химической неоднородности металла, повышения срока службы ковша и повышения усвоения модификаторы в устройстве для модифицирующей обработки жидкого чугуна, включающем обработочную емкость и съемную крышку с приемной чашей, футерованную огнеупорами, в дне приемной чаши крышки выполнены выпускные отверстия, вертикальные оси которых размещены по дуге окружности радиусом 0,1-0,45 диаметра ковша, а расстояние между осями соседних отверстий выбирают равным 4-6 диаметров отверстия. 1 ил. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

С, 21 С 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4247180/31-02 (22) 24.03 ° 87 (46) 23.11.90. Бюл, № 43 (71) Институт проблем литья AH УССР и Азербайджанский трубопрокатный завод им. В.И.Ленина (72) А.П. Билько, Б.А, Узиенко, Э.В. Захарченко, А.А. Шакарев, Р.b, Мустафаев, И.П. Алиев, Т.М, Гаджиев, В,Г. Гусейнов, А.Г, Касумов и Б.И. Поджарский (53) 669.18.2(088 ° 8) (56) Форрест Р.Д. Применение ковшеи с промежуточной крышкой для получения высокопрочного чугуна. Экспресс-информация. Технология и оборудование литейного производства. М., 1982, № 32, с. 23-,24. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДИФИЦИРУЮЩЕЙ

ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО ЧУГУНА (57) Изобретение относится к металлургии и машиностроению, конкретно к получению чугунов с повышенными свойстваИзобретение относится к металлургии и MBttIHHOcTpopнию, а более конкретно к получению чугунов с повышенными свойствами, преимущественно высокопрочных и пластичных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом для металлургических и машиностроительных отливок, путем модифицирования ж щких чугунов в негерметизированных обработочных емкостях, оборудованных съемной крьппкой-чашей, имеющей в дне заливочное отверстие,,Б0„„160 227 А1 ми, преимущественно высокопрочных и пластичных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом для металлургических и машиностроительных отливок путем модифицирования жидких чугунов. в негерметизированных обработочных емкостях, оЬорудованных съемной крыш— кой-чашей, имеющей заливочное отверстие. С целью снижения химической неоднородности металла, повышения срока службы ковша и повышения усвоения моди фикатора в устройстве для модифицирующей обработки яждкого чугуна, включающем оЬработочную емкость и съемную крышку с приемной чашей, футерованной огнеупорами, в дне приемной чаши крышки выполнены выпускные отверстия, вертикальные оси которых размещены по дуге окружности радиусом 0,1-0,45 диаметра ковша, а расстояние между осями соседних отверстий выбирают равнь1.

4-6 диаметров отверстия. 1 ил,, 2 табл.

Цель изоЬретения — повышение срока службы ковша, снижение химической неоднородности и повышение усвоения модификатора, Выполнение в чаше нескольких отверстий общей площадью, равной площа- В ди одного отверстия, обеспечивает сни- й. жение величины критического напора, так как Н „= 1,56 do,(где do — диаметр одного отверстия), В силу этого сокращается длительность существования факельного режима истечения струи

1 608227 4 из отверстия в конш, снижаются степень охлаждения поступающего н ковш. чугуна и интенсивность образования настылей.

Размещейие осей отверстий на дуге окружности радиусом 0,45 диаметра ковша обеспечивает образование направленного циркуляционного движения потоков в объеме залитого в ковш расплава, В этом случае вертикальными струями, истекающими из отверстий н чаше, в объеме ковшевого расплава. индуцируется .асимметричный тороидальный вихрь, нижней образующей касающийся дна ковша, а верхней образующей — поверхности объемов расплава. Это приводит к интенсивному движению потоков во всем объеме расплава н ковше в течение всего периода наполнения, что обеспечивает усреднение чугуна по температуре и химическому составу, всего объема металла в ковше, что, в свою очередь, обеспечивает повышение однородности структуры модифицированного чугуна в отливках.

Выполнение осей отверстий на дуге окружности радиусом более 0,45d увеличивает интенсивность эрозионного воздействия падающих струй на боковую стенку ковша в процессе его наполнения и образования настылей на стенке ковша.

В случае выполнения осей отверстий на дуге окружности радиусом менее

О, 1d вертикальные струи, падающие в центральную зону ковша не индуцируют направленного циркуляционного движения потоков, что не позволяет добиться усреднения химсостава по всему объему чугуна.

Размещение соседних отверстий на межосевом расстоянии менее 4Й приводит к значительному взаимному влиянию подтекающих к каждому из отверстий потоков на процесс формирования истекающих струй, что снижает коэффициенты расходов отверстий, увеличивает продолжительность технологического цикла обработки, и требует повышения исходной температуры чугуна, Кроме того, подобное взаимное влияние подтекающих к отверстиям потоков не позволяет обеспечить формирование компактных струй расплава.

Размещение отверстий на расстоянии более ád приводит к взаимному гашению циркуляционных потоков, инициируемых каждой из струй, что вызывает унеличе50

5

45 ние химической неоднородности чугуна по объему ковша.

Размещение соседних отверстий на расстоянии 4-ád исключает взаимное влияние подтекаюи;их к каждому из отверстий потоков на процесс организации потоков в каналах отверстий, что обеспечивает оптимальные условия формирования истекающих струй и, как следствие, необходимую компактность.

На чертеже показана конструкция устройства для модифицирующей обработки жидкого чугуна.

Устройство состоит из металлического корпуса, крышки 1, футеровки 2, в днище которой выполнены, например, три отверстия 3 для заливки чугуна в ковш 4, В условиях чугунолитейного цеха быяа отлита партия опытных изложниц для трубного слитка весом 4,6 т в количестве 35 шт, (5 шт. по прототипу и

30 шт. по предлагаемому варианту) из высокопрочного чугуна ваграночной плавки, полученного путем модифицирования н разливочном 6-тонном ковше, футерованном шамотом, Высота полости ковша 1080 мм, средний диаметр

1035 мм, Ковш 4 оборудован съемной крышкой 1 со стационарной приемной чашей, футерованной огнеупорами 2, имеющей три выпускных отверстия 3, оси которых размещены по дуге окружности радиусом r = 0,4 D = 414 мм, За прототип взят указанный ковш, оборудованный съемной крышкой-чашей, имеющей одно выпускное отверстие диаметром d = 45 мм.

В предлагаемой конструкции в приемной чаше выполнены три отверстия каждое диаметром d = 26 мм, Расчет

d выполнен исходя из условия -,12 - 12

=и — ——

4 4 по формуле

d и

Сравним величины критических напоров предлагаемой конструкции и прототипа, Н „ = 1,56 d,> следовательно, при и = 45 мм Н„,= 70 мм, а при

d = 26 мм Н „= 41 мм, Такии обраН1, зом, „— — = 1,7 т,е. длительность хр существования факельного режима истечения струй из отверстий, выполненных, как предлагается, по сравнению ) 6

Mg 0,0018-0,05; 8 О, V1Z-0,01Н. След«вательн«, разброс п«с«держания кремния, магния и серы в предлагаемом варианте по сраннению с прототипом снизился в 3,5; 2,9 и 2 раза со«тнетственно, Промышленная проверка сравниваемых объектов подтвердила, что наиболее эффективным по химической однородности металла и сроку службы ковшей является предлагаемое устройство для модифицирующей обработки жидкого чугуна, Сравнение качества отливок (изложниц), полученных при использовании сравниваемых устройств показало, что применение устройства предлагаемой конструкции обеспечивает увеличение стойкости отливок, что позволит снизить их удельный расход на 3 кг/т разливаемой в них стали и сэкономить

1850 т чугуна.

Из данных табл, 1 следует, что применение предлагаемого устройства для модифицирующей обработки жидкого чугуна позволяет снизить химическую

35 неоднородность металла по сравнению с прототипом. Содержание химических элементов в составе высокопрочного чугуна ковшевых проб находилось в следующих пределах, Х: предлагаемый 4р вариант Si 1,94-2,32; Mg 0,059-0,07;

S 0,008-0,011, прототип Si 1,41-2,72;

1h08.) с базовым вариантом уменьшается в

1,7 раза, Расстояние между осями соседних отверстий выбрано равным 5d=140 мм, Метод модифицирования обработки

5 жидкого ваграночного чугуна в ковшах по прототипу и предлагаемому варианту заключается в следующем. На дно ковша загружается равным слоем мелкокусковой магниевый сплав — сфероидиэатор в количестве 2,5 Х от массы обрабатываемого чугуна по прототипу и предлагаемому варианту. Затем на ковш устанавливается крышка с приемной чашей футерованной огнеупорами, После окончания процесса модифицирования и очистки шлака производится разливка металла в формы изложниц.

Температура заливки чугуна 1290-1300 С.20

Среднее содержание в исходном чугуне

Si 0,71; S 0,081. В процессе отливки из ковша отбирались пробы модифицированного чугуна по трем горизонтам: верхнему, среднему и нижнему. 25

Сравнительные данные по химическому составу чугуна, полученного с использованием известного и предлагаемого устройств приведены в табл, 1 и 2.

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

Устройство для модифицирующей об-. работки жидкого чугуна содержащее футерованный огнеупорным кирпичом ковш, крышку с установленной на ней приемной чашей с выпускным отверстием в дниднище, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения срока службы ковша, снижения химической неоднородности и повышения усвоения модификатора, в днище чаши выполнены отверстия, расположенные по дуге на расстоянии между осями соседних отверстий, равном 4-6 их диаметра, а чаша установлена на крышке так, что оси отверГ стий расположены на одинаковом расстоянии от оси ковша, равном 0,1-0,45 его диаметра, 1608227

1 l31

1 6- I

Ch л л!

t:. а ф !. в

О 44! о о к к

СЧ

СЧ

1

О

y v Х

Х

Х

««1 — — 1

cII I

1

1 lP

СО

Р)

О

О со

О а

О ф ГЛ

Ф и о о

«в

О О

Ch

О оо

«

О О!

» Со ф

ООООО

a a a ««

О ОООО

ГЧ Ю

СЧ СЧ С Ъ

ООО со

Ю

Ч:Г Ch Ф СЧ ф СЧ

СЧ И О Ч4 С4 С

ОООООО а

O

С»4

« . a о о о

ОООООО!

) I

\з ! !

I со 1

0О Г- Сс\ О

ОООО

ОООО л в л а

ОООО

Я - ГС1

О - О

ООО

О л

44 СЧ СЧ

О О О

ГЧ

«

i«Г СО IXl iO

Ю

OOOOOO ооо

«« ооо г — 3

I 04 1 ! U 1 ! 1

4»

I4:

М а о

ОООООО

Л

О О

О О л л

О О

44"Г CO

О О

О О в в

О

О О 00 СГ

О О О

OOO ф Т СЧ

С0 СЧ ГГ М о ооо л ° а

О ООО

С0 Г»t 0i Г »

СЧ Ч:Г С) Ч;Г С 4 С" Г

ООООО ) ООООО

ОООООО

С Ъ л

С 4

СЧ

Cl а

О л сч» — eОООООО фол ооо в а «

О О О

OOOOOO о

Сч л

О СЧ е- С 4»вЂ” а л л

О О О

СГЪ CO л л

О О

ГХ 1 -4 I

Ф

СС

0 о в а

О О сч я сч а в в «

СЧ СЧ СЧ СГ

ГЧ с»4 N

° ф

c0 Г»)

Е СП О

° ««

c»4 сч сч сч сч

I сс о

С4

Ь

Р

Ю О

1 б .» .» iQ Ф г Сс С1 и С> Cl .Ь СГ СГ ф !

41 а

Н

04

О

Х !

RR<

«Ъ

«4 И И с»Г О О

««в «

ОООО

0I гл

С4 4-4 со H H

H H H

H H H H H а О (4

44 сс

О а

44

>ъ

5э

4223

Х а

О

С» Е

llj

>Х О

>Х

Х

Х

t(<44 а

X

Э Х а О

1ф

X 1 э! ф I Х о

I ф Оiо ОСЧОСЧ-- Е счсч w тсчсч

И СЧС ГИ ОСЧИС4-тСЧ

Ф Ф Ф Ф ЧР Ч,Г О»1 .Ф

СЧ СО CO Ch Ф .Ф (Ч Г» Ch О » Ф.Ф СЧ Г»\»- Ill

СО с сО -4 и сп с Г

Э . ИИИОСГ а- Ч0

4сЧ- m4» ффсИ СГ . Р Л Р .»..4.

О ООООOOOOO в в в а a a в в в

О ООООО ОООО

«4О«!а

Ф в ииии

° Ф Ф а a a в«4 ! ОООО—

1 I

--О

«в в в

ОООО с Ф а» аФ

Х

Х

Х

Х

М

О

1»

Х

Х

Х сб

М а

С

О

О

Я

CI

ГХ

O а

О

О

И

Х

О

Х а

1

I

К.4 — — -3

1 I

1 I

1 1

1 I

I и !

1 I ——

1

X l (U а 1 l

1

l&

I 1

1 !

Х

Э

Х

О Х

С4 .44 O

С ) Ch в а И ОО-О в л л л в л еОООСО0О-О

СЧ СГ4 С 4 СЧ C»I Î С»4

00 СЧ СЧ lO 00

--O---O

ООООООО л в а в в л в

ООООООО

О О &СЧ СЧ О1

-4 С С 4 » С 1

ООООООО в л а в л л л

ООООООО

Л СГ л л О О сс4 ГСà — О

-Ю ЮСЧ С 4:! СО

0» Ch Э Л ГС! Ф с 1 л л в л л л а

CO W M С 1 Ch

c»I cO N сч О 0 О 0 CO с 1 л л л в a a л л

СЧ СЧ C»I СГ! С 4 СЧ CV Х

О

Х со

Н

Н

О)

Е

О а

1« со

1

Х

И

ЯФ

Я4

О

160822 7

Составитель В, Самсонов

Техред Л.Олийнык Корректор Л, Бескид

Редактор О. Юрковецкая

Заказ 3596 Тираж 503 Подписное

ВНКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101