Термитная смесь для получения кремнистых чугунов
Владельцы патента RU 2465095:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) (RU)
Изобретение относится к металлургической и машиностроительной промышленности и может быть использовано при производстве литых заготовок из кремнистых чугунов. Термитная смесь содержит железную окалину и дополнительно силуминовую и графитовую стружку при следующем соотношении компонентов, мас.%: железная окалина 64-73,9, силуминовая стружка 26-34, графитовая стружка 0,1-2. Технический результат заключается в безотходном варианте проведения процесса СВС с получением кремнистого чугуна и корундовых бетонных смесей, что позволит повысить эффективность утилизации дисперсных отходов машиностроения и металлургии. 1 табл.
Изобретение относится к металлургической и машиностроительной промышленности и может быть использовано при производстве литых заготовок из кремнистых чугунов.
Известны, широко применяющиеся в технологических процессах сварки и литья термитные смеси на основе материалов, содержащих окисленное железо и сильные восстановители [1]. Недостатком этой термитной смеси является невозможность получения кремнистых чугунов в связи с тем, что в составе термитной смеси отсутствуют материалы, содержащие кремний и углерод.
К предлагаемой термитной смеси наиболее близка термитная смесь, включающая окалину легированной стали, α-Аl2О3 и алюминий [2].
Недостатком указанной термитной смеси является невозможность образования жидких разделяющихся между собой продуктов процесса СВС, одним из которых является расплав кремнистого чугуна.
Заявляемое изобретение направлено на безотходный вариант проведения процесса СВС с получением кремнистого чугуна и корундовых бетонных смесей, что позволит повысить эффективность утилизации дисперсных отходов машиностроении и металлургии.
Технический результат заключается в получении кремнистых чугунов следующего состава: 0,6-1,4% С, 12-14% Si, 0,8% Mn, используемых для изготовления фасонных изделий, испытывающих напряжения не более 100 МПа, обладающих твердостью до 400 единиц по Бринеллю и скоростью коррозии в растворах кислот менее 10 г/(м2×ч); технический результат заключается также в рециклинге отходов технологических процессов машиностроения и металлургии.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Термитная смесь для получения кремнистых чугунов включает железную окалину, силуминовую и графитовую стружку.
Компоненты имеют следующее соотношение, (мас.%):
| железная окалина | 64-73,9 |
| силуминовая стружка | 26-34 |
| графитовая стружка | 0,1-2 |
В качестве железной окалины применяются кузнечная и термическая окалина, пыль, улавливаемая из газов, отходящих из печей плавки железоуглеродистых сплавов, шламы электрохимической и электроэрозионной обработки.
Предлагаемая термитная смесь является исходной шихтой для получения фасонных изделий из кремнистых чугунов. В связи с тем, что в качестве ее компонентов используются дисперсные отходы машиностроения и металлургии, повышается эффективность и экономичность производственных процессов в народном хозяйстве страны и решаются экологические проблемы. В результате протекания процесса СВС в предлагаемой термитной смеси получатся полезные в технологических процессах машиностроения и металлургии продукты при отсутствии отходов.
Термитная смесь готовится в мешалке любого типа и засыпается в формообразуюшую оснастку, выполненную из графита. Далее инициируется процесс СВС любым из известных способов. В результате образуется фасонное изделие из кремнистого чугуна и шлак, как материал для получения корундовых бетонных смесей.
Кремнистые чугуны имеют ферритную металлическую матрицу с включениями графита. По этому признаку можно определить принадлежность исследуемого сплава к кремнистым чугунам. В результате исследований была определена доля графита в структуре металла от общего количества углерода в сплаве. Экспериментальные данные представлены в таблице.
| № опыта | Количество железной окалины, (мас.%) | Количество силуминовой стружки, (мас.%) | Количество графитовой стружки, (мас.%) | Количество свободного углерода от общего количества углерода, % |
| 1 | 65 | 28 | 9 | 89 |
| 2 | 68,5 | 25 | 1,8 | 0 |
| 3 | 63 | 27 | 1,6 | 0 |
| 4 | 75 | 30,5 | 0,3 | 75 |
| 5 | 67 | 29 | 0,6 | 76 |
| 6 | 72 | 33 | 1,4 | 92 |
| 7 | 69 | 35 | 0,8 | 0 |
| 8 | 64 | 32 | 0,2 | 71 |
| 9 | 68 | 34 | 1,2 | 91 |
| 10 | 71 | 30 | 0,4 | 78 |
| 11 | 71,5 | 28,5 | 0 | 0 |
| 12 | 74 | 26,5 | 1,9 | 0 |
| 13 | 70 | 31 | 1 | 91 |
| 14 | 66 | 32,5 | 2,2 | 0 |
| 15 | 73 | 26 | 0,1 | 89 |
Анализ данных таблицы позволяет сделать вывод о том, что если содержание (мас.%) какого-либо компонента в термитных смесях выходит за рамки заявленного, то есть для железной окалины 64-73,9, для силуминовой стружки 26-34 и для графитовой стружки 0,1-2, то в структуре получаемого сплава свободного углерода нет (опыты №2, 3, 7, 11, 12, 14), то есть образуется структура, не позволяющая отнести получаемый материал к кремнистым чугунам.
Таким образом, предлагаемый состав термитной смеси позволяет получать кремнистые чугуны, решая при этом проблему утилизации дисперсных отходов машиностроения и металлургии.
Источники информации, принятые во внимание
1. А.С. СССР №1611651.
2. Патент РФ №2081731.
Термитная смесь для получения кремнистых чугунов, содержащая железную окалину, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит силуминовую и графитовую стружку при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| железная окалина | 64-73,9 |
| силуминовая стружка | 26-34 |
| графитовая стружка | 0,1-2 |
